Основні комплектуючі БГУ
Ферментатор (метантенк, резервуар) (digester) – це конструкція (металева, залізобетонна або пластикова) в якій відбуваються біохімічні реакції з бродіння біомаси. Вона може бути підземного, надземного типу, чи наполовину занурена в землю. Призначення ферментатора – створити максимально ідеальні умови для ферментації біомаси (біометанова бактерія поїдає біомасу) та збору виділеного бактеріями біогазу в газгольдері. Для процесу збродження температуру в ферментаторі підтримують за допомогою системи обігрівання. Подача сировини в ферментатор відбувається за допомогою різного обладнання: завантажувачами та насосами (залежить від типу технології). Субстрат у ферментаторі перемішується за допомогою механічних мішалок. Також до ферментатору входять трубопроводи для підводу поживного середовища, води, пари, повітря, піногасників та інших речовин.
Доброжувач (метантенк, резервуар) (post digester) – це резервуар для анаеробного збродження субстрату, аналогічний ферментатору, але в доброжувачі основною сировиною служить біомаса з ферментатора, також можна подавати напряму з приймального резервуару. Доброжувач дозволяє краще зброджуватись сировині за рахунок наявності біометанової бактерії, що поїдає біомасу, при цьому збільшується загальний виробіток газу. Призначення доброжувача – максимальне доброження біомаси після ферментатора та виробіток біогазу.
Приймальний резервуар (receiving tank) – це система, де сировина піддається попередній підготовці з метою забезпечення її оптимального зброджування у метантенку. Також цей резервуар призначений для зберігання субстрату до його безпосередньої подачі до ферментатора й доброжувача. Його об’єм та конструкція залежить від обсягів, виду та термінів постачання сировини.
Завантажувач (loader)-це система автоматизованого механічного обладнання, яка призначена для транспортування та подання сировини до резервуару через систему шнеків. Завдяки налаштуванню системи пристрій забезпечує точне автоматичне дозування субстрату в ферментатор, яке відбувається пропорційно цілодобово протягом всього часу роботи станції.
Купол (dome) – захисна мембрана, яка знаходиться над газгольдером, і захищає його від впливу атмосфери. Купол має високу стійкість до ультрафіолету, він є розтяжним та еластичним.
Газгольдерами (gasholders) в ферментаторах та доброжувачах є спеціальні мембрани, які призначені для накопичення і зберігання біогазу. Розрізняють газгольдери низького, середнього чи високого тиску. Щоб гарантувати безпечну роботу станції, газгольдер має бути герметичним та стійким до тиску та температури. Від газгольдера йде постійний відбір біогазу на когенераційну установку для генерації електро- та теплової енергії.
Субстрат (сировина) (substrate, raw material) – це біомаса, яку використовують в якості вихідних матеріалів для виробництва біогазу, в процесі якого субстрат поїдає метанова бактерія, яка виділяє біогаз. Основними субстратами для експлуатації сільськогосподарських біогазових станцій є відновлювані енергетичні культури (кукурудза, буряк) та екскременти тварин (гній, послід). Категорії субстратів: відходи тваринництва та птахівництва, відходи агропромислового комплексу, енергетичні культури (кукурудза, зернові, трава та буряк), компост та ін.
Фільтрат (filtrate) – речовина (рідина), що утворюється після вижимки сепаратором відпрацьованого субстрату. Він потрібен для розбавлення сировини (силосу), тобто її розрідження та кращого перемішування мішалками в метантенках, а також для покращення біохімічних реакцій по виділенню біогазу.
Система сіркопоглинання (sulfur absorption system) – це система (дерев’яні шпренгельні балки, ПЄ ремні та сітка тощо), яка призначена для збору сірководню на своїй поверхні, також служить для зручності монтажу купола та газгольдера.
Десульфація (desulfation) – це процес по зменшенню сірководню в біогазі, який відбувається завдяки подачі кисню повітродувками в певній кількості в газовий простір ферментатора.
Мішалки (mixers) застосовуються для перемішування субстрату. Поділяються на похилі та занурювані, вертикальні та горизонтальні мішалки. Вибір типу мішалок залежить від технології, тому бувають механічні, гідравлічні, або ж пневматичні.
Сепаратор (separator) – обладнання, яке призначене для розділення (сепарації) після перебування у ферментаторі дигестату багатого на органічні включення (свинячий гній та гній ВРХ, пивна дробина тощо). Після розділення дигестату через сепаратор з нього отримують фільтрат та віджатий субстрат.
Система очистки біогазу від сірки H2S (вугільні колони) (biogas sulfur H2S removal system) – спеціальне обладнання для очистки біогазу від сірки H2S та аміаку NH₃, що містить в собі неочищений біогаз. В якості фільтру для очистки використовуються гранульоване активоване вугілля. Дана система дуже ефективна й широко використовується як остання ступінь очищення біогазу перед подачею на споживача (когенераційну установку) та перед очищенням біогазу до біометану.
Система охолодження біогазу (biogas cooling system) – це система очищення біогазу від вологи H2O. Видалення вологи з біогазу здійснюється методом конденсаційного осушення. Процес осушення супроводжується супроводженням охолодженням газу в теплообміннику за допомогою охолоджувальної рідини, тобто при проходженні потоку газу відбувається конденсація вологи, яка відводиться в конденсаційний збірник і видаляється в виробничу каналізацію.
Когенераційний модуль – обладнання, яке застосовується для спалювання біогазу (з вмістом метану CH₄ 50 – 70 %) з відповідною температурою біогазу та позбавлення його від вологи з виробітком тепло- та електроенергії. Одна з найважливіших конструкцій в біогазовій установці для отримання енергії, має бути відповідальне ставлення до обслуговування даної машини (заміна масла, технічне обслуговування, підтримка температури тощо).
Додатковими компонентами когенераційного модулю, що розширюють сферу його використання можуть бути :
– Котел утилізатор димових газів – кожухотрубний теплообмінник, що оснащено регулюючою арматурою, групою безпеки від перегріву тощо. За допомогою котла утилізатора передбачається відбір тепла з димових газів від когенераційного модулю та передача до мережної води з температурним графіком 90/70 оС системи теплопостачання біогазового комплексу. Даний захід передбачає збільшення відпуску теплової енергії;
– ORC-модуль – установка контейнерно-модульного типу, що дозволяє трансформувати надлишкову високопотенційну теплову енергію димових газів (температура +360…400 оС) або низькопотенційну теплову енергію (теплоносій з температурою +80…+90 оС) в механічну енергію з використанням пари по циклу Ренкіна. Рідина з низькою температурою випарювання під дією тепла трансформується в газовий стан й подається на турбіну. Після турбіни газ конденсується й повертається в рідкий стан. Турбіна приводить в рух генератор, що генерує додаткову електричну енергію.
– Парогенератор – обладнання, що дозволяє перетворювати високопотенційне тепло димових газів (температура +360…400 оС) від когенераційного модулю для нагріву хімічно очищеної води й перетворювати її в насичену пару з тиском Р=3 Бар, Р=6 Бар тощо.
– Тригенераційний модуль – обладнання, що дозволяє когенераційній установці відпускати три види енергії(електрична енергія, тепло та холод). Вироблення холоду, що здійснюється абсорбційною системою охолодження, дозволяє підтримувати температуру охолодженої води рівним +6/+12 оС, для виробітки низькотемпературного холоду до мінус 60оС використовують аміак, або фреон. Робота усієї системи передбачає максимальний ККД– 73%.
Газовий пальник (газова свічка для біогазу) необхідний для спалювання неякісного біогазу на початку роботи біогазової установки та спалювання надлишків біогазу.
Газодувки та повітродувки (gas blowers and blowers) – різновид пристроїв для нагнітання повітря, які за рівнем тиску знаходяться між компресорами і вентиляторами. Їх використовують для створення транспортних потоків для біогазу.
Насос Біомікс (Biomix pump) – спеціальне обладнання для подачі субстрату, використовуються у біогазових установках або установках анаеробного зброджування. Основні операції, при яких використовуються насоси, це подача твердого матеріалу: твердий субстрат подрібнюється та подається в насос через шнековий живильник, змішується з рідкою складовою з ферментора; живлення сепаратора; завантаження пристроїв поділу твердої та рідкої фракцій матеріалів.
