Екологічний газ для енергосистеми створюється на основі біометану за допомогою генератора кисню Atlas Copco
Генератор кисню Atlas Copco допомагає компанії Nat-Ur-Gas Solschen виробляти чистий метан на біогазовому заводі в Німеччині. Біогаз, знесірчений за допомогою кисню, є екологічно чистим джерелом енергії для енергосистеми. Додатковою перевагою є зниження експлуатаційних витрат до 50 % завдяки вищій енергоефективності.
Компресор зі змінною швидкістю від Atlas Copco також дає змогу жорстко контролювати вміст кисню нижче мінімальної межі вибухонебезпечності, захищаючи таким чином безпеку установки.
Стиснене повітря з компресора під тиском 10 бар потрапляє в резервуар для зберігання через фільтр з активованого вугілля, масляний сепаратор і брудовловлювач (на фото зліва). Із цього резервуара здійснюється живлення кисневого генератора.
Хайнріх Шапер (Heinrich Schaper) і Міхаель Клавіттер (Michael Klawitter) з компанії Nat-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. KG доручили компанії Bioconstruct GmbH, що базується в Мелле, спроектувати та побудувати біогазовий завод у 2016 році. Наразі завод виробляє 1500 м3 біогазу на годину із середнім вмістом метану 53 %. Цей біогаз безперервно збагачується до вмісту метану 94 % в очисній установці за допомогою мембран. «Щогодини ми подаємо 700 кубометрів біометану в систему газопостачання», — каже Клавіттер. Біогаз продається мюнхенському енергопостачальнику BayWa за довгостроковою угодою про закупівлю.
Основою біогазового процесу Bioconstruct є ферментатори, де бактерії споживають органічні матеріали, утворюючи при цьому біогаз. Кожен із двох ферментаторів потребує 3,5 тонни свіжої біомаси або субстрату щогодини. Ключовою особливістю бізнес-моделі є її екологічність, оскільки субстрат постачається місцевими фермерами, а залишки від ферментації повертаються їм назад як добриво.
Найбільшою проблемою у виробництві біогазу є сірководень, що утворюється в результаті.По-перше, він призводить до злипання фільтрів на очисній установці. По-друге, під час згоряння біогазу він перетворюється на діоксид сірки й спричиняє корозію в арматурі та двигунах. Отже, необхідно усувати з газу якомога більше сірководню.
Метод біологічного знесірчення
Біогазовий завод у Зольшені, Нижня Саксонія, виробляє біогаз із середнім вмістом метану 53 %.
Компанія з міста Зольшен обрала біологічний метод знесірчення. У цьому процесі сірководень перетворюється на звичайну сірку та воду за допомогою спеціальних бактерій у ферментаторі з додаванням повітря або кисню. Сірка зберігається в залишках від ферментації та підвищує їхню цінність як добрива, а очищений газ може проходити подальші стадії переробки.
«Ми прийняли свідоме рішення на користь знесірчення киснем, — пояснює Клавіттер. — Адже, на відміну від знесірчення атмосферним повітрям, ми можемо повністю контролювати свій генератор O2 і, таким чином, цілу низку факторів, таких як вибухозахист. Ми знаємо, що концентрація кисню становить 94 відсотки, і можемо дозувати його таким чином, щоб його вміст завжди був нижче мінімальної межі вибухонебезпечності, яка становить 2,3 відсотка». Кисень вдувається у ферментатори зверху. Разом із біогазом він розподіляється під куполами напівсферичних сховищ для залишків ферментації.
Торговий партнер Atlas Copco, компанія D & N Drucklufttechnik GmbH & Co. KG, що також базується в Мелле, спланував і впровадив систему подавання кисню. Вона складається з гвинтового компресора GA 11 VSD+ із масляним уприскуванням і регулюванням швидкості, генератора O2 типу OGP 8, резервуара для зберігання стисненого повітря й кисню, а також фільтрувальних блоків для оброблення стисненого повітря та O2. Стиснене повітря проходить через фільтр з активованого вугілля, масляний сепаратор і брудовловлювач в резервуар для зберігання під тиском 10 бар. Звідти воно подається до генератора O2, який збагачує повітря до вмісту кисню 94 %. Нарешті кисень потрапляє до ферментаторів через ще один буферний резервуар і два електронних витратоміри.
«Наразі ми подаємо у ферментатори в середньому дев’ять кубометрів кисню на годину», — каже Клавіттер. Миттєва витрата коливається в діапазоні від 6 до 11 м3 залежно від кількості біогазу, що виробляється, щоб вміст кисню ніколи не перевищував нижню межу вибухонебезпечності. Тому подавання стисненого повітря має бути гнучким — це одна з причин, чому було обрано агрегат із регулюванням швидкості від Atlas Copco.
Другою важливою перевагою регулювання швидкості є низьке енергоспоживання, що знижує експлуатаційні витрати. Компресори GA-VSD+ від Atlas Copco обладнані системою регулювання швидкості останнього покоління та спеціальними енергоефективними двигунами на постійних магнітах. Система дає змогу заощадити до 50 % на електроенергії порівняно з дворежимною системою керування (повне навантаження / відсутнє навантаження).
Знесірчення біогазу також захищає фільтри з активованого вугілля, що розташовані перед очисною установкою. Без знесірчення вміст сірки в сирому газі суттєво скоротив би строк служби фільтрів, що призвело б до збільшення експлуатаційних витрат. Додатковою перевагою є те, що 0,4–0,5 % кисню в газовому потоці фактично допомагає роботі активованого вугілля, підвищуючи ефективність фільтра. Постачання кисню для заводу в Зольшені є таким важливим, що компанія Nat-Ur-Gas Solschen уже працює над впровадженням резервного рішення.
Міхаель Клавіттер також високо оцінює якість обслуговування Atlas Copco.
Інженери з обслуговування швидко та ефективно відновили працездатність генератора після його виходу з ладу, що трапилося не з вини виробника. Вони також із власної ініціативи надали повний набір технічних інструкцій щодо планового обслуговування системи.