Станции очистки сточных вод потребляют большое количество электроэнергии для работы насосов, систем аэрации, оборудования для очистки осадка и других важных процессов. На предприятиях, оборудованных анаэробными варочными котлами, часть этой потребности в энергии может быть удовлетворена с использованием топлива, уже произведенного на месте: биогаза.
Вместо того, чтобы использовать весь газ из варочного котла для нагрева или отправки избыточного газа на факел, завод может использовать соответствующим образом очищенный биогаз для работы промышленной генераторной установки. Электричество может обслуживать очистные сооружения, а рекуперированное тепло двигателя может поддерживать нагрев варочного котла, если включена комбинированная система производства тепла и электроэнергии.
KLY поставки биогазовые генераторные установки для проектов по переработке сточных вод, сельского хозяйства и органических отходов в энергию. Выбор подходящей системы требует тщательного планирования, поскольку генераторная установка должна работать в зависимости от производства газа на заводе, спроса на электроэнергию и операций по очистке.
Как очистные сооружения производят биогаз
Многие муниципальные и промышленные очистные сооружения используют анаэробное сбраживание для стабилизации органического осадка. В ходе этого процесса микроорганизмы расщепляют органические вещества в бескислородной среде, образуя биогаз и очищенный дигестат.
Биогаз обычно содержит метан и углекислый газ, а также влагу и небольшие количества других газов. Метан — это часть, которая обеспечивает полезную топливную энергию.
Количество образующегося газа зависит от нескольких факторов, включая тип и количество осадка, содержание органических веществ, температуру разложения и стабильность процесса. Предприятие, получающее больше органического материала, не будет автоматически производить больше полезного газа, если варочный котел не сможет эффективно перерабатывать этот материал.
Биогаз можно использовать в котлах, промышленных газовых двигателях или другом правильно спроектированном энергетическом оборудовании. На станции очистки сточных вод наиболее практичная схема часто зависит от того, сколько электроэнергии и тепла предприятие потребляет каждый день.
От варочного газа к электроэнергии
Процесс генерации электроэнергии следует четкой последовательности:
Сбор биогаза: Газ, производимый анаэробным варочным котлом, собирается через систему обработки газов завода.
Кондиционирование газа: содержание влаги и загрязнений снижается в соответствии с характеристиками топлива двигателя.
Контроль давления: Подача газа регулируется в соответствии с требованиями генерирующей системы.
Выработка электроэнергии: очищенный газ питает двигатель внутреннего сгорания, подключенный к генератору переменного тока.
Распределение электроэнергии: Произведенная электроэнергия подается через утвержденную электросистему станции.
Рекуперация тепла: при наличии системы ТЭЦ рекуперируемое тепло двигателя может быть передано в полезные процессы предприятия.
Каждый этап влияет на остальные. Если подача топлива нестабильна или очистка газа недостаточна, генерирующая система может потребовать дополнительного обслуживания или перебоев в работе.
Зачем использовать биогазовую генераторную установку на очистных сооружениях?
Снижение зависимости от покупной электроэнергии
Электричество является важной статьей эксплуатационных расходов для многих предприятий по очистке сточных вод. Одна только аэрация может составлять значительную долю потребления электроэнергии очистными сооружениями, хотя фактическая доля зависит от конструкции процесса.
Генераторная установка биогаза для очистки сточных вод позволяет предприятию преобразовывать часть собственного варочного газа в электричество. Когда генерируемая энергия используется на месте, завод может сократить количество электроэнергии, покупаемой из сети.
Выгода зависит от годовой выработки энергии, эффективности оборудования, затрат на техническое обслуживание и местных цен на электроэнергию. Генераторная установка также должна потреблять достаточно доступного биогаза, чтобы оправдать инвестиции.
Лучшее использование существующего энергетического ресурса
Некоторые очистные сооружения сжигают газ, который невозможно использовать немедленно. Сжигание на факелах по-прежнему может быть необходимо как часть системы управления газом и безопасности на заводе, но улавливание полезной энергии газа может обеспечить дополнительную ценность.
Генераторная установка преобразует энергию метана в электричество. Это может обеспечить продуктивное использование газа, который в противном случае имел бы ограниченную энергетическую регенерацию.
Экологическая выгода зависит от всей системы, включая управление метаном, очистку газа, вытеснение электроэнергии и методы эксплуатации станции.
Потенциал для комбинированного производства тепла и электроэнергии
Промышленный газовый двигатель производит не только электричество, но и тепло. В зависимости от конструкции системы полезное тепло может быть рекуперировано из контуров охлаждения двигателя и выхлопных газов.
На станции очистки сточных вод рекуперированное тепло можно использовать для поддержания контроля температуры в анаэробном варочном котле или других подходящих отопительных нагрузок.
Это известно как комбинированное производство тепла и электроэнергии или ТЭЦ. Это может улучшить общее использование топлива при наличии постоянной потребности в рекуперированном тепле.
Однако не следует предполагать, что оборудование для рекуперации тепла будет включено в предложение каждой генераторной установки. Теплообменники, циркуляционное оборудование, средства управления и необходимая интеграция должны быть включены в спецификацию проекта.
Качество газа — серьезная инженерная проблема
Биогаз из осадка сточных вод — это не то же самое, что чистый трубопроводный природный газ. Его состав может варьироваться, и оно может содержать вредные для двигателей загрязняющие вещества.
Три условия особенно важны.
Сероводород и коррозия
Сероводород обычно содержится в сыром биогазе. Во время сгорания и при определенных условиях эксплуатации соединения серы могут способствовать коррозии и повреждению компонентов двигателя.
Подходящая система десульфурации снижает содержание сероводорода до уровня, необходимого выбранному двигателю. Метод очистки зависит от расхода газа, концентрации поступающей серы и качества целевого газа.
Влага и конденсат
Неочищенный варочный газ часто насыщен водяным паром. По мере охлаждения газа в трубопроводах влага может конденсироваться и собираться в нижних точках.
Конденсат необходимо удалять и контролировать, чтобы защитить газовую рампу и обеспечить надежную работу. В зависимости от системы это может включать охлаждение, разделение, дренаж, фильтрацию или сушку.
Силоксаны и другие следовые примеси
Некоторые очистные сооружения получают вещества, которые вводят силоксаны в газ варочного котла. Во время сгорания эти соединения могут образовывать твердые отложения, которые способствуют износу и проблемам с обслуживанием.
Поэтому удаление силоксана является важным фактором, когда тестирование показывает повышенные уровни. Не на каждом объекте требуются одни и те же этапы очистки, поэтому при окончательном проектировании следует руководствоваться репрезентативным анализом газа.
KLY предоставляет индивидуальные системы очистки газа , включая десульфурацию, хранение газа, повышение давления и интегрированные решения по контролю. Они актуальны для проектов по очистке сточных вод, где очистка топлива должна соответствовать выбранной генераторной установке.
Как подобрать биогазовую генераторную установку для очистки сточных вод
Предприятию по очистке сточных вод не следует выбирать генераторную установку только на основании счета за электроэнергию или мощности очистки. Проект должен учитывать энергию, имеющуюся в варочном газе.
Полезной отправной точкой является оценка четырех групп данных.
Данные проекта
Почему это важно
Ежедневное и почасовое производство биогаза
Показывает, сколько топлива может быть доступно для выработки электроэнергии.
Содержание метана и уровень загрязнения
Определяет требования к топливной энергии и очистке.
Потребность завода в электроэнергии
Помогает создать полезную генерирующую мощность
Существующая потребность в тепле и использование газа
Показывает, сколько биогаза доступно после других видов использования.
Во время пиковой нагрузки завод может производить достаточно газа, чтобы заправить более крупную установку, но недостаточно, чтобы поддерживать эту производительность каждый день. Проектирование только с учетом максимальной производительности может привести к частой работе с частичной нагрузкой или простоям.
Генераторная установка также должна быть способна использовать очищенный газ в утвержденных условиях эксплуатации. Поэтому газовый анализ должен стать частью процесса выбора оборудования.
Конфигурация продукта NPG250 предусматривает постоянную электрическую мощность 250 кВт при опубликованных эталонных условиях. Он использует 12-цилиндровый двигатель, работает со скоростью 1500 об/мин и рассчитан на выходную частоту 50 Гц при напряжении 400/230 В.
KLY идентифицирует биогаз из очистных сооружений среди совместимых видов топлива. Для реального проекта по очистке сточных вод инженеры должны подтвердить необходимую конфигурацию биогаза и достижимую производительность, используя концентрацию метана на заводе, давление газа и пределы загрязнения.
Модель может подойти для предприятия, чья доступная потребность в топливе и электроэнергии обеспечивает работу генераторной установки в этом диапазоне мощности. Его не следует выбирать только потому, что растение описывается как среднее.
Для более крупной станции очистки сточных вод может потребоваться другая конфигурация или несколько установок. Правильная система зависит от производства топлива и предполагаемой стратегии эксплуатации.
Должна ли станция использовать одну генераторную установку или несколько агрегатов?
Некоторые станции очистки сточных вод получают выгоду от одной генераторной установки, в то время как другие могут предпочесть модульную схему выработки электроэнергии.
Один блок может упростить установку, когда добыча газа и потребность в электроэнергии стабильны. Обычно для этого требуется меньше двигателей, меньше индивидуальных графиков обслуживания и менее сложная система управления питанием.
Несколько генераторных установок могут обеспечить большую гибкость, когда потребность в доступном газе или электроэнергии значительно меняется. Один агрегат может продолжать работать, в то время как другой остановлен на техническое обслуживание, при условии, что оставшееся оборудование имеет достаточно топлива и соответствует электрическим требованиям.
Однако добавление блоков также увеличивает количество двигателей, органов управления, электрических соединений и задач по техническому обслуживанию. Многоблочная система требует подходящего оборудования для синхронизации и распределения нагрузки, если планируется параллельная работа.
Решение должно учитывать нормальные часы работы и потребности в техническом обслуживании, а не рассматривать большее количество единиц автоматически как лучшее.
Интеграция генераторной установки с работой электростанции
Оборудование для очистки сточных вод часто работает непрерывно, но не каждая электрическая нагрузка остается постоянной. Насосы могут работать циклично, потребность в аэрации может меняться, а оборудование для обработки осадка может работать по графику.
Генераторная установка для биогаза должна быть интегрирована в электрическую систему станции таким образом, чтобы безопасно обрабатывать эти изменения.
Работа с подключением к сети
При подключении к сети генераторная установка может поставлять часть электроэнергии на объект, в то время как сеть обеспечивает любую дополнительную потребность.
Это может быть полезно там, где производительность биогаза варьируется. Станции не нужно заставлять генераторную установку отслеживать каждое изменение потребления электроэнергии, при условии, что утвержденная система взаимосвязи и управления правильно управляет потоками энергии.
Экспорт энергосистемы, если он предназначен, требует необходимого разрешения коммунальных предприятий и защитного оборудования.
Остров или аварийная операция
Подключенная к сети биогазовая генераторная установка не должна автоматически считаться резервной энергосистемой. Во время сбоя в сети обычная схема параллельной сети может отключиться в целях безопасности.
Если на станции очистки сточных вод требуется, чтобы генераторная установка обслуживала основные нагрузки во время простоя, система должна быть рассчитана на этот режим работы. Необходимы соответствующие средства управления, коммутации, защиты, управления нагрузкой и надежное наличие топлива.
Это различие имеет решающее значение, поскольку процессы очистки сточных вод могут нуждаться в бесперебойном или быстро восстанавливаемом электричестве.
Производство биогаза может поддержать энергетическую устойчивость станции, но реальная возможность резервного копирования зависит от всей электрической системы, а не только от двигателя.
Требования к техническому обслуживанию в среде сточных вод
На предприятиях по очистке сточных вод часто имеется влажная или химически требовательная среда. Оборудование газоочистки, трубопроводы, датчики и компоненты двигателя нуждаются в соответствующем осмотре и обслуживании.
Операторы должны контролировать давление газа, температуру, концентрацию метана и соответствующие загрязнения. Конденсатные системы и фильтры необходимо обслуживать так, чтобы жидкость или нежелательные вещества не попадали в двигатель.
Регулярное техническое обслуживание генераторной установки также включает смазку, проверку системы охлаждения, компонентов зажигания и проверки, рекомендованные производителем двигателя.
Четкий график технического обслуживания помогает поддерживать работоспособность оборудования, сокращая при этом непредвиденные простои.
KLY's Универсальные услуги по производству генераторных установок включают планирование проекта, настройку, поддержку при установке, ввод в эксплуатацию и послепродажное обслуживание. Такая более широкая поддержка может быть полезна, когда очистному сооружению необходим двигатель и оборудование для очистки газов, спроектированные как один проект.
Что следует подготовить на предприятии по очистке сточных вод перед запросом ценового предложения?
Хорошее техническое предложение начинается с реального процесса очистки и эксплуатационных данных.
Владельцы предприятий и подрядчики EPC должны подготовить:
Мощность очистки сточных вод и детали процесса переваривания осадка
Среднее, минимальное и максимальное производство биогаза
Газовый анализ, включая метан, сероводород и силоксаны, где это необходимо.
Требуемая мощность электроэнергии и плановые часы работы
Существующие требования к отоплению котла или варочного котла
Доступное пространство, условия вентиляции и условия на площадке.
Подробности подключения к сети и необходимый режим работы
Будущие планы по переработке осадка или расширению процесса ферментации
Эти данные помогают поставщику оценить подходящую генераторную установку, систему очистки газа и электрическую конфигурацию.
Превращение биогаза сточных вод в полезную энергию для растений
Промышленная биогазовая установка для очистки сточных вод может преобразовывать варочный газ в полезную электрическую энергию и в сочетании с подходящим оборудованием для рекуперации тепла обеспечивать тепло для технологических процессов предприятия.
Самая успешная система – это не просто система с наибольшей номинальной мощностью. Это тот вариант, который соответствует имеющемуся газу, необходимому очистному оборудованию, потребностям электростанции в энергии и долгосрочному плану эксплуатации.
KLY работает с промышленными заказчиками над газогенераторными установками, системами очистки и интегрированными энергетическими решениями. Для нового проекта по переработке сточных вод в энергию или модернизации существующей установки для ферментации, свяжитесь с KLY и сообщите свои данные о добыче газа и электрические требования, чтобы обсудить подходящую конфигурацию проекта.
