ТИС Эко Технологии

ИНТЕРАКТИВНЫЙ ОПРОС

Вы считаете, что проекты дегазации полигонов ТБО должны финансироваться:
 
Технологии

Описание технологии

В процессе складирования твердых бытовых отходов в теле полигона ТБО в условиях недостатка кислорода, повышенной температуры и влажности происходит естественное анаэробное разложение органических отходов. Одним из продуктов этого процесса является биогаз – смесь метана и углекислого газа в  среднем в концентрации 50-75 и 25-50 % соответственно, с небольшим количеством примесей (азот, кремний, сера, сероводород). В качестве микропримесей в состав свалочного газа могут входить десятки различных органических соединений. Содержание в составе биогаза тех или иных компонентов зависит от состава складируемых на полигоне отходов.

Таблица 1 – Средний состав биогаза (по данным US EPA, www.epa.gov )

п/п

Компонент

Содержание, %

1

Метан

50-75

2

Углекислый газ

25-50

3

Водород

0-1,0

4

Сероводород

0-3,0

5

Азот

0-10,0

6

Кислород

0-2,0

В среднем газогенерация в свалочном теле продолжается в течение 10-50 лет, при этом удельный выход газа составляет 140-280 м3/т ТБО. Процесс газообразования может быть описан следующим стехиометрическим уравнением реакции:

C6H10O5 + H2O → 3CH4 + 3CO2

Реакция происходит с выделением тепла.

Скорость процесса и газопродуктивность определяется условиями среды, сложившимися внутри полигона (влажность, температура, рН, процентное соотношение органических фракций).

В естественных условиях часть биогаза с поверхности, а так же склонов полигона попадает в атмосферу, часть сгорает во время самовозгораний отходов под воздействием высокой температуры в толще свалки.

Для извлечения биогаза из тела полигона твердых бытовых отходов на нем возводится система сбора биогаза, которая включает

- сеть специально оборудованных вертикальных скважин;

- горизонтальные газопроводы 1-го порядка для транспортировки биогаза от скважин к газосборным пунктам;

- газосборные пункты;

- магистральные газопроводы для перемещения биогаза от газосборных пунктов к установкам для утилизации (когенераторы);

Скважины сооружаются буровым способом по всей площади полигона с расстоянием 25-30 м между ними. Бурение производят на ¾ глубины полигона. Каждая скважина осуществляет дренаж конкретного блока ТБО, условно имеющего форму цилиндра радиусом до 15 м. Для того, чтобы эффективность сбора биогаза была максимальной, производится предварительный теоретический расчет и компьютерное моделирование процессов газообразования в толще полигона, после чего определяется оптимальное количество скважин на полигоне и их расположение.

Инженерное обустройство скважины включает несколько этапов. На первом - в скважину опускается обсадная труба для предотвращения обвалов. Затем в скважину помещается перфорированная стальная или пластиковая труба, заглушенная снизу и снабженная фланцевым соединением в приустьевой части. Нижняя часть скважины, высотой до 0,5 м засыпается щебнем фракцией 40–70мм. В межтрубное пространство засыпается пористый материал (например, гравий или щебень, размер фракции 20 – 40 мм) с послойным уплотнением до глубины 1 – 2 м от устья скважины. На последнем этапе из скважины извлекается обсадная труба и сооружается глиняный замок мощностью 1–2 м для предотвращения попадания в скважину атмосферного воздуха. На поверхность выводится неперфорированная часть трубы, высотой 0,6–0,7 м. Оголовки скважины могут быть защищены от механических повреждений железобетонными кольцами диаметром 1 – 1,5 м.

Для устройства газовых скважин рекомендуется использовать перфорированные полимерные трубы диаметром 100–150 мм. Перфорация производится сверлом 18 мм по кругу через каждые 600, расстояние между отверстиями 50 мм. Верхняя часть трубы длинною 1 – 2 м должна быть сплошной, без перфорации.

Для оснащения газовых скважин и транспортирования биогаза, как правило, применяют трубы из полиэтилена низкого давления с маркировкой «газ» типа «С». Соединение труб выполняют сваркой. Трубы должны быть испытаны гидравлическим давлением не ниже 0,6 МПа, или иметь запись в сертификате о гарантированной величине гидравлического давления, соответствующей требованиям стандартов или технических условий на трубы.

При использовании запорной арматуры следует предусмотреть условия эксплуатации по давлению и температуре, а так же наличие агрессивной среды. Вентили, краны, заслонки должны соответствовать стандартам по работе в газовой среде.

В случае снижения содержания метана в биогазе, откачаемом одной или несколькими скважинами, возможно отключение данной скважины или нескольких скважин от системы с помощью запорно-регулирующей арматуры и повышение тем самым качества газа, поступающего на когенерационную установку.

Температура биогаза в толще отходов может достигать 40 – 50 oС, содержание влаги 5 – 7 % об. После поступления свалочного газа в газопроводы, происходит резкое снижение температуры, что приводит к образованию конденсата, который может выделяться в значительных количествах. Для отвода конденсата газопроводы укладываются под уклоном в 30. В нижних точках наклона газопровода устанавливаются специальные конденсатоотводчики, обеспечивающие удаление влаги из системы и возвращение ее в тело полигона. Газопроводы прокладываются в траншеях на глубине 1 м для предотвращения промерзания труб в зимнее время. Трубопроводы необходимо укладывать на слое твердых бытовых отходов, с момента захоронения которых прошло не менее 6 мес. Трубы укладывают на металлические либо железобетонные подкладки длиной 40 - 50 см и с шагом 2,5 - 3 м.

За счет разряжения, создаваемого в горизонтальных газопроводах компрессорной установкой с вакуум-насосом, биогаз по газопроводам первого порядка поступает в газосборные пункты, откуда магистральными трубопроводами большего диаметра транспортируется к месту использования. В газосборных пунктах на трубопроводах от скважин предусматриваются отборные устройства для контроля качественного состава биогаза.

Перед поступлением на утилизацию, для предотвращения коррозии оборудования, производится предварительная очистка биогаза от капельной влаги, тонкая очистка от влаги, а в случае высокого содержания сероводорода и кремния в биогазе – дополнительная очистка от данных соединений. В обязательном порядке производится очистка биогаза от мелкой и крупной пыли.

Утилизация биогаза с получением электро- и теплоэнергии производится в двигателях когенерационных установок. Произведенная когенераторами электроэнергия передается в распределительные сети, теплоэнергия может реализовываться близлежащим потребителям (промышленным предприятиям, тепличным хазяйствам и т.д.). Альтернативным способом утилизации тепловой энергии является установка адсорбционных машин (т.н. тригенерация) и трансформации тепла в холод для подачи близлежащим предприятиям.

 

когенерационной установки

 

Для сжигания газа на первом этапе пробной эксплуатации, а в дальнейшем, в случае аварийного выхода из строя, профилактического обслуживания или ремонта когенерационных установок, на полигоне, помимо когенераторов, устанавливается факельная установка с КПД сжигания газа около 90 %.

 

 

 

Для постоянного контроля за количеством и качеством добываемого и утилизируемого биогаза на факеле и когенерационных установках устанавливаются приборы системы автоматизированного мониторинга, включающей следующие контрольно-измерительные приборы:

- расходомеры для измерения объемного потока газа, который проходит через систему;

- датчики давления и температуры для расчета массового расхода биогаза;

- стационарные газоанализаторы, которые фиксируют качество газа (содержание в нем метана, углекислого газа, кислорода, азота), подающегося в когенератор и на факельную установку;

- переносные газоанализаторы, которые контролируют качество газа (содержание в нем метана, углекислого газа, кислорода, азота) в трубопроводах;

- термопара, которая используется для мониторинга температуры пламени в факельной установке;

- система автоматической регистрации данных.

Образование биогаза продолжается в течение 20-25 лет после закрытия свалки, рентабельный срок эксплуатации установки составляет около 15 лет.

Рис.4 – Схема получения и утилизации биогаза с полигона ТБО

Утилизация биогаза в когенераторах не является единственно возможным способом его использования. Очищенный от примесей серы и углекислоты биогаз может использоваться как топливо в ДВС автомобилей, либо без очистки – в котлах теплостанций.

 

 
ТИС Эко, Powered by Joomla!; Joomla templates by SG web hosting