Анаэробное сбраживание (AD) позволяет производить множество ценных и полезных продуктов, включая биогаз (который затем может быть превращён в тепло, электроэнергию или биометан) и дигестат (биоудобрение, богатое питательными органическими веществами). Многие установки анаэробного сбраживания также производят побочное тепло, которое может быть направлено на использование либо в самом процессе AD, либо в других технологических процессах на предприятии.
Использование побочного тепла приобретает всё большее значение не только с экономической, но и с политической точки зрения. Программа поддержки потребления энергии и тепла из возобновляемых источников в Великобритании (RHI) является ключевым политическим инструментом стимулирования использования такого тепла, в том числе и побочной энергии, получаемой в процессах анаэробного сбраживания. Некоторые европейские страны уже заняты поиском объектов, способных потреблять тепло от заводов анаэробного сбраживания.
Избыточное тепло, получаемое при сжигании биогаза в комбинированном теплоэнергетическом блоке (ТЭЦ), является наиболее распространённым источником энергии на заводе AD. Среди других процессов, генерирующих побочное тепло, которое можно сделать полезным, стоит упомянуть:
Минимальная необходимая для пастеризации температура равна 70 °C. При этом 30-40 °C «остаточного» тепла до сих пор расходовалось впустую и просто выбрасывалось в атмосферу. Эту энергию можно использовать в других операциях процесса анаэробного сбраживания. Точно так же тепло, оставшееся после повышения концентрации дигестата, может быть использовано при пастеризации.
Теплообменники — это устройства, в которых происходит теплообмен между двумя средами, имеющими различные температуры. На практике они обеспечивают передачу энергии от жидкости или газа другой жидкости или газу без их непосредственного контакта. Типичными примерами повседневного использования теплообменников являются домашние радиаторы, которые переносят тепло от котла в жилое помещение, и автомобильные радиаторы, отводящие тепло от двигателя.
Два наиболее распространенных типа теплообменников — это пластинчатые и трубчатые устройства. Однако в рамках этих двух широких категорий существует множество различных конструкций и исполнений. Крайне важно понимать, чем они отличаются и что предлагают. Для этого следует обратиться за помощью к специалисту, который объяснит преимущества разных типов и, возможно, предложит различные решения. Например, теплообменники HRS со спиральной накаткой труб сконструированы таким образом, что постоянная турбулентность жидкости в трубе предотвращает образование осадка и засорение устройства. Это особенно актуально при работе с такими продуктами, как дигестат.
Независимо от типа выбранной системы, важно сравнить эксплуатационные расходы, включая затраты на техническое обслуживание и очистку, в течение всего срока службы установки. Потери от простоя, обусловленного регулярным демонтажем или очисткой, могут быстро перекрыть любую экономию при покупке.
Итак, идентифицировав источник тепла, нужно решить, что с ним делать дальше? Существует несколько вариантов его использования внутри технологического процесса AD. Тепло можно задействовать в таких операциях, как предварительный нагрев исходного сырья, пастеризация, уменьшение объёма дигестата или даже при переработке биогаза в метан, который может применяться в качестве топлива для автомобилей или экспортироваться в магистраль газоснабжения.
На фермах нет недостатка в потребителях тепла. Оно необходимо для обогрева помещений теплиц и парников, а также при сушке сельскохозяйственных культур или биомассы. Здания, где содержится скот, также нуждаются в отоплении, особенно это касается свиноводства и птицеводства. Иногда фермы диверсифицируются для создания офисных или бизнес-центров с системой централизованного теплоснабжения, которая также требует источника энергии.
При тщательном планировании и долгосрочном подходе, рассматривающем весь жизненный цикл завода анаэробного сбраживания, а не только первоначальные закупочные расходы, индивидуальную потребляемую мощность для каждой операции в рамках технологического процесса AD можно значительно уменьшить за счёт рекуперации тепла. Такой подход позволяет улучшить эффективность производства и поднять качество готовой продукции.
