5.3. Технология получения тепловой энергии из сопутствующего биогаза.

В общем случае процесс получения тепловой энергии из биогаза можно представить простой схемой, где основные элементы подобраны в зависимости от бюджета биогазовой установки по топливу и требуемой тепловой мощности для потребителя.

Рисунок 3 - Схема получения тепла из сопутствующего биогаза.

При использовании биогаза в качестве топлива возникает ряд технических задач связанных с его составом и физико-химическими свойствами.

Газовые горелки на биогазе.

      По сравнению с другими газами, биогазу нужно меньше воздуха для возгорания. Следовательно, обычные газовые горелки и приборы нуждаются в более широких жиклерах для прохождения биогаза. Для полного сгорания 1 литра биогаза необходимо около 5,7литров воздуха, в то время как для бутана - 30,9 литра и для пропана - 23,8 литра.

Таблица 4 - Компоненты биогаза

Характеристики	Компоненты биогаза					Биогазовая смесь (CH4-60%, CO2-40%)
	CH4	CO2	H2	H2S	N2
Объемная доля, %	55-70	20-44	1	1	<3	100
Объемная теплота сгорания, МДж / м3	35,8	-	10,8	22,8	-	21,5
Предел воспламеняемости (содержание в воздухе), %	5-15	-	4-30	4-45	-	5-12
Температура воспламенения, С	+650 - +750	-	+585		-	+650 - +750
Нормальная плотность, г / л	0,72	1,98	0,9	1,54	-	1,2

    

Модификация и адаптация стандартных горелок является ответственным делом. По отношению к наиболее распространенным бытовым приборам и горелкам, приспособленным для использования бутана и пропана, можно отметить, что бутан и пропан обладают теплотворной способностью почти в 3 раза выше, чем биогаз, и даёт в два раза большее пламя. Перевод горелок на работу на биогазе всегда приводит к более низким уровням работы приборов. Некоторые практические меры для модификации горелок включают:

• увеличение жиклеров в 2-4 раза для прохождения газа;

• изменение объема подачи воздуха. 

Таблица 5 - Сравнение природного газа и биогаза

Составляющая	Ед. измерения	Природный газ	Биогаз
Метан	%	85 - 95	55 - 80
Углекислород	%	<1.0	20 - 45
Азот	%	4 - 12	-
Кислород	%	<0.5	-
Водород	%	-	<1.0
Сероводород	мг/м3	50-100	500-5000
Калорийность	МДж/м3	32 - 35	20 - 29

    

Сероводород (H2S) является важнейшей составляющей биогаза. Сероводород очень агрессивен и вызывает коррозию, что в первую очередь вызывает проблемы с арматурой, газовыми счетчиками, горелками и двигателями. Поэтому необходимо очищать биогаз от серы. Очищенный от серы биогаз почти не имеет запаха.

Газовые котлы на биогазе.

      Современные бытовые и промышленные газовые котлы как правило не предназначены для работы на низкокалорийном биогазе. Ситуации осложняется еще тем, что в биогазе может содержаться углекислый газ в значительных концентрациях.       Одним из способов решения этой задачи применить специально разработанные щелевые подовые горелки для сжигания биогаза. При разработке конструкции горелок учтены специфические особенности горения биогаза (малые пределы устойчивости пламени и т.д.). Они могут работать в широком диапазоне режимов эксплуатации котла с расходом биогаза от 160 до 318 м3/ч. Горелки изготовлены из специальных сталей, имеют съемные сопла, которые не подвержены сероводородной коррозии, а также имеют специальные устройства для стабилизации пламени. С целью уменьшения коэффициента избытка воздуха горелки имеют специальные полосы, направляющие воздух к каждому из сопел и не допускают большого избытка воздуха.       Разработанные горелки имеют достаточно большую производительность и работают без вентиляционного дутья или с дутьем.

      Применение в котлах модернизированных подовых щелевых горелок нового поколения на биогазе позволяет:

• увеличить производительность котлов на 20 %;

• расширить границу регулирования производительности котла (от 100 до 40 % и ниже);

• увеличить КПД котла от 77?82 % до 89?91 %;

• снизить выброс СО в 40 раз, до 20 мг/м3, что ниже нормы в 5 раз.