ТІС Еко Технології

ОПИТУВАННЯ

Ви вважаєте, що проекти дегазації полігонів ТПВ повинні фінансуватися за рахунок:
 
Технології

Опис технології

Під час складування твердих побутових відходів у тілі полігону ТПВ, в умовах недостатньої кількості кисню, підвищеної температури та вологості, відбувається природне анаеробне розкладання органічних відходів. Одним з продуктів цього процесу є біогаз – суміш метану та вуглекислого газу, в середній концентрації 50-75 та 25-50% відповідно, з невеликою кількістю домішків (азот, кремній, сірка, сірководень). В якості мікродомішків до складу звалищного газу можуть входити десятки різних органічних сполук. Вміст у складі біогазу тих чи інших компонентів залежить від складу складованих на полігоні відходів.
Таблиця 1 – Середній склад біогазу (за даними US EPA, www.epa.gov )

п/п

Компонент

Вміст, %

1

Метан

50-75

2

Вуглекислий газ

25-50

3

Водень

0-1,0

4

Сірководень

0-3,0

5

Азот

0-10,0

6

Кисень

0-2,0

В середньому газогенерація в звалищному тілі продовжується протягом 10-50 років, при цьому питомий вихід газу складає 140-280 м3/т ТПВ. Процес газоутворення можна описати наступним стехіометричним рівнянням реакції:

C6H10O5 + H2O → 3CH4 + 3CO2

Реакція відбувається з виділенням тепла.

Швидкість процесу та газопродуктивність визначається умовами середовища, що сформувалось усередині полігону (вологість, температура, рН, відсоткове співвідношення органічних фракцій).

В природних умовах частина біогазу з поверхні, а також схилів полігону, потрапляє до атмосфери, частина згорає під час самозагорань відходів під впливом високої температури у товщі звалища.

Для добування біогазу з тіла полігону ТПВ, на ньому споруджується система збору біогазу, яка включає в себе:

- мережу спеціально устаткованих вертикальних свердловин;

- горизонтальні газопроводи 1-го порядку для транспортування біогазу від свердловин до газозбірних пунктів;

- газозбірні пункти;

- магістральні газопроводи для переміщення біогазу від газозбірних пунктів до установок для утилізації (когенератори).

Свердловини зводяться буровим способом по  всій площині полігону з відстанню 25-30 м між ними. Буріння здійснюють на ¾ глибини полігону. Кожна свердловина здійснює дренаж конкретного блоку ТПВ, умовно маючого форму циліндра радіусом до 15 м. Для того, щоб ефективність збору біогазу була максимальною, здійснюється попередній теоретичний розрахунок та комп’ютерне моделювання процесів газоутворення у товщі полігону, після чого визначається оптимальна кількість свердловин на полігоні та їх розташування.

Інженерне облаштування свердловини включає декілька етапів. На першому – до свердловини занурюють обсадну трубу, з метою упередження обвалів. Потім до свердловини поміщається перфорована сталева або пластикова труба, заглушена знизу та забезечена фланцевим зєднанням у пригирловій частині. Нижня частина свердловини, висотою до 0,5 м засипається щебенем фракцією 40 – 70 мм. У міжтрубний простір засипається пористий матеріал (наприклад, гравій або щебінь, розмір фракції 20 – 40 мм) з пошаровим ущільненням до глибини 1-2 м від гирла свердловини. Н останньому етапі зі свердловини виймається обсадна труба і зводиться глиняний замок потужністю 1-2 м. Для упередження попадання до свердловини атмосферного повітря. На поверхню виводиться неперфорована частина труби висотою 0,6–0,7 м. Оголовки свердловини можуть бути захищені від механічних ушкоджень залізобетонними кільцями, діаметром 1 – 1,5 м.

Для зведення газових свердловин рекомендується використовувати перфоровані полімерні труби діаметром 100-150 мм. Перфорація виконується свердлом 18 мм по колу через кожні 60°, відстань між отворами 50 мм. Верхня частина труби довжиною 1 – 2 м повинна бути цілісною, без перфорації.

Для обладнання газових свердловин та транспортування біогазу, як правило, використовують труби з поліетилену низького тиску та маркуванням «газ» типу «С». Зєднання труб виконують зварюванням. Труби повинні пройти перевірку гідравлічним тиском не нижче 0,6 МПа, або мати запис у сертифікаті про гарантовану величину гідравлічного тиску, що відповідає вимогам стандартів або технічним умовам на труби.

При використанні запорної арматури, слід предбачити умови експлуатації по тиску та температурі, а також наявність агресивного середовища. Вентилі, крани, заслінки повинні відповідати стандартам по роботі у газовому середовищі.

У випадку зниження вмісту метану в біогазі, що відкачується однією або декількома свердловинами, можливе відключення даної свердловини за допомогою запорно-регулюючої арматури і підвищення тим самим якості газу, що надходить до когенераційної установки.

Рис. 1 - Вертикальна свердловина у розрізі

Температура біогазу у товщі відходів може сягати 40 – 50°С, вміст вологи 5 – 7 % об. Після надходження звалищного газу до газопроводів, відбувається різке зниження температури, що призводить до появи конденсату, який може виділятись у значній кількості. Для відводу конденсату, газопроводи укладаються під ухилом в 30°. У нижніх точках нахилу газопроводу встанавлюються спеціальні конденсатовідвідники, які забезпечують видалення вологи з системи та повернення її до тіла полігону. Газопроводи прокладаються у траншеях на глибині 1 м для запобігання промерзанню труб в зимовий час. Трубопроводи необхідно укладати на шарі твердих побутових відходів, з моменту захоронення яких пройшло не менш аніж 6 місяців. Труби укладають на металеві або залізобетонні підкладки довжиною 40 - 50 см і з кроком 2,5 - 3 м.

За рахунок розрядження, що створюється у горизонтальних газопроводах компресорною установкою з вакуум-насосом, біогаз по газопроводах першого порядку надходить до газозбиральних пунктів, звідки магістральними трубопроводами більшого діаметру транспортується до місця використання. У газозбиральних пунктах на трубопроводах від свердловин передбачаються відбірні пристрої для контролю якісного складу біогазу.

Перед надходженням на утилізацію, для запобігання корозії обладнання, здійснюється попереднє очищення біогазу від крапельної вологи, тонке очищення від вологи, а у випадку високого вмісту сірководню та кремнію в біогазі – додаткове очищення від даних сполук. В обовязковому порядку виконується очищення біогазу від дрібного і крупного пилу.

Утилізація біогазу з отриманням електро- і теплоенергії здійснюється у двигунах когенераційних установок. Вироблена когенераторами електроенергія передається до розподільчих мереж, теплоенергія може бути реалізована довколишнім споживачам (промисловим підприємствам, тепличним господарствам і т. ін.). Альтернативним способом утилізації теплової енергії є установка адсорбційних машин (т. н. Тригенерація) та трансформації тепла в холод для постачання оточуючим підприємствам.

 

Рис. 2 – Зовнішній вигляд когенераційної установки.

 

Для зпалювання газу на першому етапі пробної експлуатації, а далі, у випадку аварійного виходу з ладу, профілактичного обслуговування або ремонту когенераційних установок, на полігоні, окрім когенераторів, встановлюється факельна установка з ККД зпалювання газу близько 90 %.

 

 

Рис. 3 – Факельная установка для сжигания избытка биогаза

Для постійного контролю за кількістю та якістю біогазу, що добувається та утилізується на факелі та когенераційних установках, встановлюються прилади системи автоматизованого моніторингу, що включають в себе наступні контрольно-вимірювальні прилади:

- витратоміри для вимірювання обємного потоку газу, який проходить через систему;

- датчики тиску та температури для розрахунку масових витрат біогазу;

- стаціонарні газоаналізатори, які фіксують якість газу (вміст у ньому метану, вуглекислого газу, кисню, азоту), який подається до когенератору і на факельну установку;

- переносні газоаналізатори, що контролюють якість газу (вміст у ньому метану, вуглекислого газу, кисню, азоту) в трубопроводах;

- термопара, яка використовується для моніторингу температури вогню в факельній установці;

- система автоматичної реєстрації даних.

Біогаз продовжує утворюватись протягом 20-25 років після закриття звалища, рентабельний термін експлуатації установки складає близько 15 років.

Рис.4 –  Схема отримання та утилізації біогазу з полігону ТПВ

Утилізація біогазу в когенераторах не є единим можливим способом його використання. Очищений від домішків сірки та вуглекислоти, біогаз може використовуватись як паливо у ДВЗ автомобілях, або без очищення – у котлах теплостанцій.

 

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