Система сбора биогаза

Оборудование для отвода биогаза состоит из: газоотводного трубопровода, запорной арматуры, емкости для сбора конденсата, предохранительного клапана, компрессорной установки, ресивера, емкости для накопления биогаза (газгольдера) и непосредственных потребителей биогаза (двигатели внутреннего сгорания, кухонные плиты, водонагреватели). Все это оборудование монтируется после установки биогазового реактора.

В ходе течения процесса разложения биогаз накапливается в верхней части реактора, поэтому отверстие для отвода биогаза и газоотводная труба должны располагаться сверху. Далее устанавливается емкость для сбора конденсата и предохранительный клапан. Свободный конец газоотводной трубы располагается в емкости с водой – гидрозатворе. Он обеспечивает герметичность газоотвода. Прошедший через водяной затвор газ выходит через вторую часть газоотвода и попадает в газгольдер. Как правило, на выходе из водяного затвора устанавливается перекрывающий кран.

Для того чтобы повысить содержание метана в биогазе используются различные технологии. Так, для устранения углекислого газа применяется гашеная известь, которая засыпается в гидрозатвор. Сероводород удаляется при пропускании газа через специальные емкости, наполненные металлической стружкой. Лишнюю влагу из газа удаляют посредством просушки – биогаз пропускают через дополнительные гидрозатворы. Другой вариант – использование емкости с силикагелем. Однако в этом случае все равно потребуется дополнительное осушение газа (для это можно использовать прогревание при помощи СВЧ).

Обязательным условием для безопасной эксплуатации биогазовой установки является использование предохранительных клапанов – они обеспечивают удаление излишков биогаза в атмосферу в случае, если давление в системе превышает заданные параметры (как правило границей является показатель 0,5 кгс/с на кв.м). Сброс излишков в атмосферу – самый простой вариант. Более предпочтительно, когда предохранительные клапаны отводят излишки газа к горелкам, где они и сгорают.

Образующийся в ходе разложения субстрата биогаз имеет достаточно большую влажность. При прохождении газа по трубопроводам излишняя влага оседает на стенках и в итоге может привести к закупорке системы. Если невозможно организовать газоотвод так, чтобы излишняя влага отводилась обратно в реактор, в низких точках трубопроводов необходимо установить дополнительные гидрозатворы. При этом крайне важно своевременно отводить излишнюю воду, чтобы гидрозатвор не заблокировал всю трубопроводную систему.

Газопровод является соединительным звеном между биореатором и последующими устройствами (газгольдер, газовые приборы и т.п.). Исходя из статистики, порядка 60% случаев поломок или неэффективной работы биоустановок вызваны наличием дефектов в газопроводной системе. Поэтому крайне важно обеспечить правильную сборку и функционирование газопровода. Обязательное требование к газопроводной системе – герметичность и безопасность. Как правило, газопроводы выполняются из полипропиленовых труб, труб ПНД или металлических стальных (обычных или гальванизированных).

Полипропиленовые трубы – простой, дешевый, но недостаточно надежный материал. Такие трубы подвергаются воздействию ультрафиолетового излучения. В результате меняют свой цвет (желтеют), растрескиваются, становятся хрупкими. Кроме того, изделия из пластика легко повреждаются при механическом воздействии.

Стальные трубы достаточно неплохо работают в установках маленького и среднего размера, в которых общая протяженность трубопроводов не превышает 30 метров. Самое распространенное сечение – 1,2-1,8 см. Для установок большого объема, как и в том случае, когда длина трубопроводов превышает 30 метров, а давление меньше обычного, следует выполнять отдельный расчет параметров используемых труб.

Стальные трубы с гальванической обработкой обеспечивают надежную работу газоотводной системы на протяжении продолжительного периода времени. Более того, при необходимости, они могут быть демонтированы и впоследствии использованы повторно. Такие трубы устойчивы к воздействию механических повреждений и негативных факторов окружающей среды. Однако существенным минусом такого материала является его высокая стоимость и необходимость наличия квалифицированных специалистов для выполнения монтажных или демонтажных работ.

Сечение трубы должно быть подобрано таким образом, чтобы обеспечить доставку необходимого объема газа до конечных потребителей. Диаметр трубы определяется следующими условиями: объем производства биогаза, объем потребления биогаза потребителями, расстояние от газгольдера до прибора-потребителя.

Следует учитывать, что увеличение расстояния снижает давление в трубопроводе. Наличие углов и запорной арматуры также влияет на понижения уровня давления. Кроме того, при больших расстояниях и больших объемах расхода, повышаются потери в ходе доставки биогаза по трубопроводам за счет силы трения. При этом полипропиленовые трубы уменьшают потери давления по сравнению с трубами, выполненными из гальванизированной стали.

При сборке газопровода необходимо использовать трубы и фитинги одинакового диаметра. При этом обязательно требуется проверять места соединения труб мыльной пеной на предмет отсутствия утечек. Герметичность газоотводящих элементов – одна из основных составляющих эффективной работы установки для получения биогаза. Трубопроводы должны быть дополнительно защищены от рисков механических повреждений.

Поскольку пластиковые трубы подвержены негативному воздействию ультрафиолетового излучения и слабо устойчивы к внешнему механическому воздействию, чтобы минимизировать такие риски, рекомендуется выполнять монтаж пластиковых трубопроводов под землей. При этом необходимо обеспечить их расположение примерно на глубине 25 см. После монтажа система проверяется на герметичность. Для этого в систему закачивается воздух примерно в 2,5 раза превышающий максимально возможный уровень давления. В таком состоянии систему оставляют на некоторое время. Если после повторных замеров уровень давления не изменился – трубопровод засыпают сначала песком, потом мягкой землей и сверху обычным грунтом. При снижении давления необходимо полить все соединения трубопровода мыльной водой. В этом случае в местах с нарушением герметичности образуются пузыри.

Трубопроводы из стали могут размещаться как в подземном, так и надземном вариантах.

Краны и запорная арматура – не менее важные элементы трубопроводной системы. Они выполняют не только предохранительную функцию, но и позволяют выполнять ремонт или обслуживание отдельных участков биоустановки без остановки работы всей системы. Достаточно лишь перекрыть кран на участке выполнения работ. Самые надежные эксплуатационные характеристики имеют хромированные шаровые краны.

Краны и арматура являются одним из элементов системы безопасной эксплуатации, поэтому обязательно должны устанавливаться на любой биогазовой установке. При этом краны, которые используются для установки в системах водоснабжения, не подходят для использования в газовых трубопроводах.