Тригенерация на биогазе, шахтном и попутном газе

Биогаз, шахтный метан и попутный нефтяной газ можно использовать как топливо двигателя, а тепло двигателя превратить в холод. Схема та же, что на природном газе: двигатель даёт электричество, тепло идёт в абсорбционную машину (АБХМ). Разница в топливе. Его нужно очищать, а на биогазовой станции часть тепла сначала возвращается в биореактор и только остаток идёт на холод.

Основные схемы для природного газа описаны на странице про ГПУ, общий обзор двигателей на странице «Виды тригенерации». Примеры здесь мировые: среди наших проектов на сайте биогазовых нет.

Чем топливо отличается от природного газа?

Машины Thermax прямого нагрева (серия 2V) работают и на биогазе, а также на сжиженном газе, пропане, керосине и дизеле: двухтопливная горелка. Для остальных схем в опросный лист записывают, какой это газ (природный, попутный, биогаз), его давление и анализ состава, если газ не природный.

Как устроена схема на биогазе?

Биогаз после очистки идёт в газопоршневую установку. Часть тепла возвращается в биореактор, остальное идёт в машину Thermax. На холод работает тепло, которое иначе бы терялось.

Ниже три схемы из каталога Thermax. Они показывают, что может получить потребитель от одной и той же станции.

Вариант 5: холодная вода потребителю

Биогаз из резервуара идёт в двигатель. Рубашка двигателя греет реактор (дигестер) и машину, а машина отдаёт потребителю холодную воду. Излишки электричества уходят в сеть через трансформатор. Это базовый вариант для объекта, где нужен холод.

Вариант 6: горячая вода от машины

Те же двигатель и реактор, но потребителю идёт горячая вода: машина в режиме нагрева. Так делают, когда потребителю нужно тепло, а не холод.

Вариант 7: горячая вода напрямую

Горячая вода идёт потребителю и от машины, и напрямую из контура рубашки: часть тепла вообще не проходит через машину.

Какие мировые примеры есть?

Температуры в шахте HuaiNan: выхлоп около 525 °C, рубашка 85 °C. В индийской больнице 480 и 89 °C. В документах Thermax источник газа для больницы назван то биогазом, то газом газификаторов, и мощность машин в таблице и тексте отличается, поэтому мощность не приводим.

Что проверить до проекта?

1. Состав и давление газа. Силоксаны и другие примеси требуют очистки топлива, а биогаз с атмосферным давлением надо сжимать. Анализ газа записывают в опросный лист на первом шаге.

2. Сколько тепла остаётся. Часть тепла идёт на обогрев реактора, поэтому в машину попадает меньше, чем с природным газом. Расчёт идёт по остатку.

3. Часы работы. Порог для абсорбционной машины общий: холода от 300 кВт и 3000–4000 часов в год и больше. При менее чем 2000 часах не окупается.

4. Те же стыки двигателя и холода: противодавление выхлопа, температура возврата, кристаллизация при пропадании питания и другие. Они разобраны на странице «Почему тригенерация не окупается».

Если двигатель и холод делят разные подрядчики, эти стыки остаются ничьими. Описание машин на странице АБХМ Thermax, все схемы собраны в атласе.

Хотите проверить, хватит ли тепла вашего биогаза на холод? Закажите расчёт ТЭО или посчитайте на калькуляторе.

Источники

• EPA, Catalog of CHP Technologies, сентябрь 2017: https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-07/documents/catalog_of_chp_technologies.pdf
• Каталог АБХМ Thermax и материалы Thermax по проектам тригенерации (HuaiNan, Индия, Базель).