ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗА Э. ДОНЕ И М. БРЕННДЕРФЕР
Чтобы рационально использовать биогаз в сельскохозяйственном1 производстве, необходимо предусмотреть аккумулирование газа в определенном объеме, поскольку производство газа и его потребление не соответствуют одно другому.
Аккумулирование газа в коммунальных сетях газоснабжения служит с давних пор для выравнивания колебаний потребления и его пиков, различий в качестве газа, отклонений от расчетной производительности газовых установок (временные нарушения, аварии н т. п.).
Все это, разумеется, справедливо и для биогазовых установок. Объединение в систему неприменимо к биога — зовым установкам, которые служат для обеспечения только собственных нужд хозяйства, однако при проектировании крупных установок для снабжения нескольких потребителей (в определенной местности) эту возможность следует иметь в виду. Хотя непрерывная подача газа и добавление в общую систему резервных объемов, характерное для коммунальной газовой сети, позволяли бы эксплуатировать крупные биогазовые установки без дорогих индивидуальных аккумуляторов газа, такая технология вряд ли может быть реализована из-за различного состава газа и нестабильности его качественных показателей. Регулирование производства газа в соответствии с его потреблением возможно лишь в ограниченных размерах.
Пики в потреблении газа могут возникать:
— на протяжении суток (например, в домашнем хозяйстве в полдень и вечером —во время обеда и ужина, в сельскохозяйственном производстве — при доении и кормлении животных);
— в течение недели (например, в дни с особенно большой потребностью в горячей воде для стирки и мытья);
— в различные сезоны года (например, в периоды консервирования овощей и фруктов, уборки урожая, сушки сельскохозяйственных продуктов, отопительный сезон в холодное время года).
Потребность в энергии во время суточных и недельных пиков еще можно предусмотреть с относительной точностью, но для отопительного сезона — лишь весьма приблизительно. На рисунке 19 показаны месячные колебания потребления в коммунальном предприятии газоснабжения; наименьший и наибольший месячные расходы газа относятся как 1:3 [36]. В сельскохозяйственном предприятии, полностью обеспечиваемом газом как источником энергии, наблюдается аналогичная тенденция, ‘но с несколько большими различиями из-за сезонных пиков потребления. В главе 8 приведены возможные графики потребления газа для сельскохозяйственных предприятий разного типа.
Существует четыре варианта обеспечения потребителя необходимой для него энергией: а) производство газа выше, чем потребность в нем, даже пиковая. Избыточное количество газа сжигается в факелах или используется каким-либо образом в
 |
 |
водству газа подчинять только соответствующее ему основное потребление. Незначительные колебания выравнивать с помощью небольшого буферного газгольдера. Выходящую за эти пределы пиковую потребность покрывать за счет других видов энергии. Ни
в коем случае не следует отказываться от применения электрического тока на предприятии. Обеспечение двумя видами энергии сводит к минимуму опасность аварий;
в) использовать другой дополнительный источник газа только для покрытия пиков потребления, чтобы иметь одну систему газоснабжения, например от сети снабжения природным газом. Пропан не подходит для этого случая, так как речь идет о другом семействе газов. Для небольших биогазовых установок, большей частью принадлежащих хозяйствам, этот вариант по экономическим соображениям практически не годится;
т) в периоды спада потребления накапливать избыток газа, имея в виду покрытие потребности в нем во время пиков. В этом случае следует рассчитать баланс производства и потребления газа на более продолжительный отрезок времени. При некоторых ситуациях использование газгольдера может быть неэкономичным.
Из перечисленных вариантов для небольших сельскохозяйственных биогазовых установок больше подходит вариант б, для крупных установок — а в сочетании (в отдельных случаях) с вариантом г. Можно попытаться приспособить потребление газа к его производству и выравнивать суточные, а также недельные колебания путем аккумуляции газа. В установках, принадлежащих хозяйствам, аккумуляция газа для выравнивания сезонных колебаний потребления бесспорно необходима по экономическим соображениям [36] (см. табл. 10) Если возможный выход газа меньше, чем потребность в нем, можно выбрать вариант газоснабжения, обеспечивающий лишь часть всего потребления; если же выход больше потребления, следует несколько уменьшить масштабы производства газа или сжигать его в факелах (в данном случае только в периоды спада нагрузки). В качестве следующего шага следовало бы разработать способы рационального его применения. Все стоимостные расчеты можно проводить только с учетом фактически используемого количества газа.
Приведенные ниже основные технические варианты газгольдеров известны из практики коммунального снабжения светильным и природным газом, из опыта использования промышленных газогенераторов, а также пер-
4 Заказ 8706
вых биогазовых установок и современных станций биологической очистки (рис. 20). Для биогазовых установок сельскохозяйственных предприятий первые четыре типа газгольдеров не ПОДХОДЯТ.
Подземное газохранилище пористого типа
Речь идет о хранении газа под давлением в подземном пласте пористой породы, который сверху и с боков ограничен газонепроницаемыми слоями. Эксплуатируемые в настоящее время хранилища такого типа имеют газовместимость 40…500 млн. м3. В соответствии с опытными данными 55% этого объема можно использовать для практических целей.
Подземное газохранилище кавернозного типа
Газ можно хранить под давлением в специально оборудованных под землей газонепроницаемых полостях (кавернах). Вместимость таких хранилищ 4…30 млн. м3. Давление,) под которым находится газ, составляет от 6 до 16 МПа. 155…65% газовместимости может быть использовано для практических целей.
Газгольдер для сжиженного природного газа
При температуре —1*61°С природный газ (а также очищенный от СОг биогаз) при нормальном давлении молено перевести в жидкое состояние. При этом объем его значительно уменьшается (примерно в 600 раз), т. е. 1 м3 емкости газгольдера содержит 600 м3 газа.
В настоящее время строят такие газгольдеры на
100.. . 100 000 м3, причем их геометрический объем используется полностью.
Газгольдер абсорбционного типа
Метан можно растворять под давлением в жидком углеводороде (пропан-бутан). Этим способом удается в том же объеме запасти газа в 4…6 раз больше, чем другим способом под тем же давлением. Вместе с отпускаемым метаном уходит часть (~4%) находящегося в газгольдере сжиженного газа. Обусловленное этим повышением теплоты сгорания газа компенсируется регулируемой добавкой воздуха [36].
|
|
 |
|
Заполнение изоляция
бетонная
•I’ стенка
Рис. 20.4. Г азгольдер абсорбционного типа [36]:
1 — резервуар высокого давления с теплоизоляцией; 2 — насос для закачки сжиженного газа; 3— насос для циркуляции сжиженного газа; 4 — охладитель сжиженного газа; 5 — компрессор для природного газа; 6 — охладитель природного газа; 7— подогреватель метана; 8 — воздушный компрессор; 9 — смеситель с регулятором; 10 — иасос для откачки сжиженного газа; //— испаритель сжиженного газа; 72 — редуктор давления.
Рис. 20.5. Сферический газгольдео высокого давления.
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Газгольдер высокого давления
Почти всегда для газгольдеров такого типа выбирают сферические резервуары. Они работают обычно при рабочем давлении 0,8… 1 МПа (строятся газгольдеры, рассчитанные на максимальное рабочее давление до 1,8 МПа) и имеют вместимость 10…100 тыс. м3. Естественно, можно строить и небольшие газгольдеры высокого давления — всего на 10…20 м3. К их преимуществам относятся сравнительно небольшие габариты и отсутствие каких-либо движущихся частей. Недостатком считается необходимость в компрессорной установке. Биогаз приходится засасывать из бродильной камеры реактора. Для использования газа в качестве топлива требуется дополнительно понизить давление до 1…5 кПа. На газгольдеры названного типа распространяются все требования техники безопасности, предъявляемые к резервуарам высокого давления.
Трубчатые газгольдеры высокого давления обычно строят вместимостью до 100 тыс. м3 газа с рабочим давлением 7 МПа.