Биометан обеспечивает подачу чистого газа в сеть с помощью генератора кислорода «Атлас Копко»
Генератор кислорода «Атлас Копко» помогает компании Nat-Ur-Gas Solschen производить чистый метан на их установке для производства биогаза в Германии. Удаление серы из биогаза с помощью кислорода позволяет создать устойчивый источник энергии для электросети. Дополнительным преимуществом является сокращение эксплуатационных расходов за счет повышения энергоэффективности – до 50%.
Использование компрессора «Атлас Копко» с регулируемой частотой вращения также позволяет осуществлять строгий контроль содержания кислорода ниже нижнего предела взрываемости, тем самым обеспечивая безопасность установки.
Сжатый воздух из компрессора поступает в резервуар для хранения под давлением 10 бар через фильтр с активированным углем, маслоотделитель и грязеуловитель (на рисунке слева). Генератор кислорода снабжается из этого резервуара.
Хайнрих Шапер (Heinrich Schaper) и Михаэль Клавиттер (Michael Klavitter) из Nat-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. KG наняли компанию Bioconstruct GmbH со штаб-квартирой в Мелле, для разработки и строительства своей установки для производства биогаза в 2016 году.В настоящее время установка производит 1500 м3 биогаза в час со средним содержанием метана 53%. Этот биогаз непрерывно концентрируется до содержания метана 94% в очистной установке через мембраны. «Каждый час мы подаем 700 кубических метров биометана в систему подачи газа», – рассказывает Клавиттер. Биогаз продается поставщику энергии в Мюнхене BayWa в рамках долгосрочного соглашения о поставке.
Основным элементом производства биогаза компанией Bioconstruct являются ферментеры, где бактерии подаются на органический материал для получения биогаза. Каждый из двух ферментеров требует 3,5 тонны свежей биомассы или субстрата каждый час. Устойчивое развитие является ключевой характеристикой бизнес-модели, поскольку субстрат предоставляют местные фермеры, получая обратно остатки процесса ферментации в виде удобрений.
Самой большой проблемой при производстве биогаза является образование сероводорода.Во-первых, он приводит к слипанию фильтров на очистной установке. Во-вторых, он преобразуется в диоксид серы во время сгорания биогаза и вызывает коррозию фитингов и двигателей. Поэтому необходимо удалить как можно больше сероводорода из газа.
Метод биологического удаления серы
Установка для производства биогаза в Зольсхене, Нижняя Саксония, производит биогаз со средним содержанием метана 53%.
Компания, базирующаяся в Зольсхене, выбрала метод биологического удаления серы. В этом процессе сероводород преобразуется в элементарную серу и воду специальными бактериями в ферментере с добавлением воздуха или кислорода. Сера остается в остатке процесса ферментации, повышая ценность удобрения, а очищенный газ может проходить через дальнейшие стадии обработки.
«Мы осознанно выбрали удаление серы кислородом, – объясняет Клавиттер. – Поскольку, в отличие от удаления серы окружающим воздухом, мы можем точно управлять нашим генератором O2. Это дает нам полный контроль над рядом факторов, таких как взрывозащита. Мы знаем, что содержание O2 составляет 94%, и можем дозированно добавлять кислород таким образом, чтобы всегда оставаться ниже нижнего предела взрываемости, составляющего 2,3%». Кислород подается в ферментеры сверху. Вместе с биогазом он распределяется в куполообразных полусферических зонах хранения остатков процесса ферментации.
Торговый партнер «Атлас Копко», компания D & N Drucklufttechnik GmbH & Co. KG, штаб-квартира которой также находится в Мелле, запланировала и внедрила систему подачи кислорода. Она включает маслосмазываемый винтовой компрессор GA 11 VSD +, генератор O2 типа OGP 8, резервуара для хранения сжатого воздуха и кислорода, а также необходимых ступеней фильтрации для очистки сжатого воздуха и O2. Сжатый воздух проходит через фильтр с активированным углем, маслоотделитель и грязеуловитель в резервуар для хранения под давлением 10 бар. Оттуда подается питание на генератор O2, который обогащает воздух до содержания кислорода 94%. Наконец, кислород достигает ферментеров через другой буферный ресивер и два электронных расходомера.
«В настоящее время мы выдуваем в ферментеры в среднем по девять кубических метров кислорода в час», - говорит Клавиттер. Мгновенный расход колеблется от 6 до 11 м3 в зависимости от количества вырабатываемого биогаза, чтобы содержание кислорода никогда не превышало нижний предел взрываемости. Таким образом, подача сжатого воздуха должна быть гибкой – одна из причин, по которой было выбрано оборудование «Атлас Копко» с регулируемой частотой вращения.
Второе главное преимущество регулировки частоты вращения заключается в низком энергопотреблении, что позволяет сократить эксплуатационные расходы. Компрессоры «Атлас Копко» GA-VSD+ оснащены новейшей системой регулирования частоты вращения и особо высокоэнергоэффективными двигателями с постоянными магнитами. Система экономит 50% энергии по сравнению с системой регулирования типа «полная нагрузка / отсутствие нагрузки».
Удаление серы из биогаза также защищает фильтры с активированным углем перед очистной установкой. Без удаления серы ее содержание в необработанном газе значительно сократило бы срок службы фильтра, тем самым увеличивая эксплуатационные расходы. Дополнительным преимуществом является то, что содержание кислорода в газовом потоке от 0,4 до 0,5% фактически способствует повышению эффективности активированного угля. Подача кислорода на установку в Зольсхене имеет настолько важное значение, что компания Nat-Ur-Gas Solschen уже работает над реализацией резервного решения.
Михаэль Клавиттер также положительно отзывается об услугах «Атлас Копко».
Инженеры по техническому обслуживанию быстро и эффективно восстановили генератор после возникновения неисправности. Они также без запроса провели полный инструктаж по техническому управлению системой во время цикла технического обслуживания.