Эффективность использования энергетических ресурсов и снижение технологического воздействия на окружающую среду, – одна из приоритетных задач современного производства.

       Основой проекта получения и сжигания биогаза на пивоваренном заводе «Славутич», является снижение потребления природного газа, а следовательно уменьшение издержек производства, затрат экономических ресурсов. Нужно заметить, что и множество государственных программ, предписывают утилизацию биогаза. Например, законодательство ЕС, указывает на необходимость переработки и сжигания биогаза, предотвращение его попадания в атмосферу.
       Поэтому котельные, использующие биогаз в качестве основного или вспомогательного топлива, в Европе уже не новость. В частности, пивоваренные заводы, зачастую обеспечивают себя эноргоносителем, получаемым путем утилизации отходов основного производства или биологической очистки сточных вод.

       На фотографии, котельная пивоваренного завода Хартвелл (Финляндия), использующая биогаз в качестве основного топлива, полностью обеспечивающая потребности производства.

       В основе биогазовых технологий лежат сложные природные процессы биологического разложения органических веществ в анаэробных (без доступа воздуха) условиях под воздействием особой группы бактерий. В биогазовых метантенках – больших герметичных емкостях, происходит выделение метана и углекислоты. Этот процесс обусловлен отсутствием кислорода и определенными температурными условиями.

       В 2008 г, ПБК «Славутич», имея необходимость высокой степени очистки сточных вод, начинает строительство биологических очистных сооружений производительностью 3000 м³/сутки на Киевском заводе и 8000 м³/сутки в Запорожье. В результате работы очистных сооружений, производится  175 м&sup³;/ч биогаза в г. Киеве и 300 м&sup³;/ч в г. Запорожье.
 
       Получаемый биогаз, с помощью компрессора подается в котельную завода, где сжигается специально изготовленными фирмой Oilon горелками в паровых котлах. Возможность горелокприродного газа и биогаза, предусмотрена для возможности увеличения доли биогаза и полного обеспечения потребностей котельной на выбранном топливе, работать в режиме одновременного и раздельного сжигания

Экономический эффект сжигания биогаза в Киеве
 

Характеристика котельной до модернизации:

    Котельная оснащена двумя паровыми котлами LOOS UL-S-IE 16000x16, паропроизводительностью 16 т/ч каждый,

    КПД 94-95%
    Установленная паропроизводительность котельной составляет 32 т/час (20,9 МВт), давление пара 0,8 Мпа
    Основное топливо – природный газ
    Расход природного газа на один котел составляет 1 153 нм³/час
    Расход природного газа в год на котельную составляет 15 540 тис. нм³/год

       В ходе модернизации, для сжигания биогаза устанавливается горелка типа GT 18S фирмы Оilon на котел UL-S-IE 16 фирмы «LOOS» паропроизводительностью – 16 т/час в комплекте с вентилятором и газовыми рампами биогаза и природного газа.

Технико-экономические показатели после модернизации:

    Годовой расход  биогаза 1.533 млн.м³/год
    Годовой расход природного газа без использования биогаза 15.54 млн. нм³/год
    Годовой расход природного газа с использованием биогаза 14.52 нм³/год
    Годовая экономия природного газа, за счет использования биогаза 1.02 млн.м³/год,

Если выразить эти показатели в $, получим приблизительно 275400 $/год

       Панель управление горелкой

Экономический эффект сжигания биогаза в Запорожье

    Характеристика котельной до модернизации:

•     Котельная оснащена двумя паровыми котлами «LOOS», UL-S-IE 16000x16 паропроизводительностью – 16 т/час и одним паровым 2-х топочным котлом типа ZFR-IE 23000x10 фирмы «LOOS» паропроизводительностью – 23 т/час.
•     Установленная паропроизводительность котельной составляет 55 т/час, давление пара 0,8 Мпа
•     Основное топливо – природный газ
•     Расход природного газа на один котел составляет 1 589 нм³/час
•     Расход природного газа в год на котельную составляет 21 070 тис. нм³/год

       В ходе модернизации,для сжигания биогаза устанавливаются 2 горелки типа GT 12S фирмы Оilon на котел ZFR-IE 23 фирмы «LOOS» паропроизводительностью – 23 т/час в комплекте с вентиляторами и газовыми рампами биогаза и природного газа на каждой  горелке.

Технико-экономические показатели после модернизации:

    Годовой расход биогаза 2.628 млн.м³/год
    Годовой расход природного газа без использования биогаза 11.7 млн. нм³/год
    Годовой расход природного газа с использованием биогаза 9.95 млн. нм³/год
    Годовая экономия за счет использования биогаза 1.75 млн.м³/год,

 Если выразить эти показатели в $, получим приблизительно 472500 $/год

     Итак, сжигание биогаза приносит весьма ощутимую экономию природного газа. Но не следует забывать, что горелка на биогазе значительно сложнее, и требует множество дополнительных компонентов, для качественного и безопасного процесса горения.

       Исследования института газа показали, что по составу биогаз отличается от природного газа наличием (кроме 50,70% метана) балласта в количестве 30-40%, в основном CO2, а также некоторых других веществ, среди которых  имеется небольшое количество сероводорода Н2S.

       Высокое содержание СО2, что приводит  к снижению нормальной скорости распространения пламени и его устойчивости, сужению пределов регулирования горелок. (Институт газа НАН Украины, г. Киев).
       Нужно добавить, что из-за низкого процентного содержания метана, теплотворная способность биогаза ниже, соответственно следует применять газовую арматуру большего диаметра. Размеры топки котла, тоже должны быть достаточно объемными.
       Если содержание сероводорода не превышает 0,1%, а влажность 1%, то задача не представляет особой сложности. Важно установить датчик О2 в дымоходе для постоянного контроля дымовых газов. Если нет накопителя биогаза (газгольдера), количество и давление биогаза в трубопроводе могут меняться, а значит и качественные показатели горения. Автоматика горелки должна предусматривать большой диапазон расхода биогаза и добавлять природный газ по требованию системы управления котла. Мы говорим о тех случаях, когда количества биогаза недостаточно для обеспечения максимальной нагрузки котла.
       Если же содержание Н2S выше 0,1%, применяется газовая арматура из нержавеющей стали. Фурма горелки производится из специальной стали марки AISI 316. Эта сталь  разработана  для производства изделий используемых в агрессивных  средах, особо устойчивых  к коррозии и высоким температурам.

       Ведущие европейские производители горелок, справляются с такими задачами. В частности фирма Oilon выпускает горелки для работы на биогазе без ограничений содержания сероводорода. Однако необходимо предпринять ряд мер по защите котла. Экономайзер лучше использовать из нержавеющей стали, а температуру питательной воды необходимо увеличить в зависимости от содержания Н2S.

       Для предотвращения  кислотной коррозии  на поверхностях нагрева экономайзера, в котельной ПБК «Славутич» необходимо повышение температуры питательной воды на входе в экономайзер до 125-130⁰C.

       Проектом предусмотрена установка вспомогательного оборудования (пластинчатого, пароводяного подогревателя питательной воды, перед экономайзером) с последующим подключением его к трубопроводу существующей котельной.
Температуру питательной воды контролирует регулятор прямого действия. Конденсат сбрасывается в деаэратор.

       Положительный опыт ПБК «Славутич», должен содействовать в широком распространении альтернативной энергетики и сжигание биогаза в топках котлов, для предприятий Украины, один из путей энергетической независимости.