ЧТО ТАКОЕ ДИГЕСТАТ?
Дигестат — это продукт, который остается после анаэробного сбраживания биоразлагаемого сырья: осадок сточных вод, пищевые отходы, отходы животноводства или другие органические отходы. Анаэробное сбраживание (AD) производит два основных продукта: волокнистый дигестат, состоящий как из твердой, так и из жидкой форм, и природный биогаз, который выделяется в процессе анаэробного сбраживания, – оба из которых могут быть повторно использованы. При дальнейшем расщеплении этих отдельных продуктов из каждого можно извлечь ценные остатки, что делает анаэробное сбраживание энергоэффективным и рентабельным способом производства чистой и возобновляемой энергии, а также переработки и сокращения отходов.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ АНАЭРОБНОГО СБРАЖИВАНИЯ
В настоящее время управление отходами и энергией занимает одно из первых мест в повестке дня в области социальной и экологически ответственной переработки. Однако несмотря на то, что системы AD могут быть спроектированы таким образом, чтобы удовлетворять потребности в переработке продукции и обеспечивать превосходные преимущества в плане экономии энергии и затрат, существуют и другие важные факторы, которые необходимо учитывать в процессе проектирования системы, такие как:
- Затраты, ресурсы и энергия, связанные с удалением и транспортировкой дигестата, особенно если установка находится в отдаленном месте или для нее нет местного применения.
- Использование дигестата, содержащего побочные продукты животного происхождения.
- Требования к пастеризации различных продуктов для различных видов использования.
- Соблюдение местных норм при использовании дигестата в качестве удобрения.
ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СБРАЖИВАНИЯ
Концентрирование и выпаривание дигестата
После получения дигестата в процессе анаэробного сбраживания полученный "влажный" дигестат можно разделить на твердый и жидкий и подвергнуть дальнейшей концентрации. Концентрирование твердого продукта позволяет получить более компактный и насыщенный питательными веществами продукт, а выпаривание жидкого продукта позволяет уменьшить его объем на 80%, получив ценную жидкость, обогащенную питательными веществами и конденсат, который может быть повторно использован в других частях установки AD, например, для разбавления сырья, поступающего в переднюю часть метантенка. Система HRS DCS была разработана как замкнутый цикл. Самодостаточная система, которая не требует дополнительных затрат воды или энергии, так как все элементы используются и никаких отходов не образуется.
Высокие температуры, необходимые для концентрирования дигестата, могут вызвать выделение аммиака, вместе с которым появляется резкий запах. DCS решает эту проблему путем кислотного дозирования дигестата серной кислотой, которая снижает уровень рН, превращая аммиак в сульфат аммония, который не только менее пахуч, но и является идеальным биоудобрением.
Хотя объем дигестата уменьшается, содержание питательных веществ не просто сохраняется после концентрации - оно увеличивается.
Выпаривание дигестата является экономически выгодным вариантом для установок AD, так как при этом производится более качественное полезное сырье, минимизируются затраты на транспортировку и удаление отходов, повышается энергоэффективность, экологическая ответственность и репутация бренда.
Пастеризация Дигестата
Чтобы использовать дигестат в качестве удобрения для земли, он должен быть очищен от опасных химических веществ и вредных агентов, таких как патогены. Требуется пастеризация дигестата, при этом требования ко времени и температуре процесса определяются национальными нормативными документами, касающимися использования продукта. Пастеризация — это термический процесс. Отработанное тепло используется для нагрева дигестата, а изолированные ёмкости используются для выдержки дигестата при температуре пастеризации необходимое количество времени.
HRS DPS (система пастеризации дигестата) использует рекуперацию энергии и, как правило, в два-три раза эффективнее традиционных систем. HRS DPS передает энергию от более горячего (пастеризованного) осадка к более холодному (непастеризованному) осадку, снижая потребление энергии до 70 процентов и максимально используя тепло, которое в противном случае было бы потеряно. Это также позволяет обойти необходимость установки дополнительного источника тепла, например, котла на биомассе, что может увеличить стоимость проекта на сотни тысяч фунтов. Кроме того, DPS можно использовать вместе с измельчителями для уменьшения и контроля максимального размера твердых частиц, содержащихся в дигестате.
Система HRS DPS был разработана с трубами со спиральной накаткой, а не гладкими трубами, потому что они способствуют увеличению эффективности теплопередачи за счет создания дополнительной турбулентности. Это не только уменьшает загрязнение, поскольку дигестат с меньшей вероятностью прилипает к стенкам труб, но и значительно сокращает время простоя и требования к техническому обслуживанию, а также увеличивает общий срок службы системы.
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ
Процесс AD основан на обеспечении постоянного тепла в метантенке, однако количество энергии, необходимое для этого, часто меньше, чем общее количество энергии, выделяемое теплоэлектростанциями системы. Улавливая избыточную энергию, ее можно использовать для других тепловых процессов на установке AD, таких как выпаривание и пастеризация дигестата. Тепло от теплоэлектростанции можно получить в двух формах: вода для охлаждения двигателя (обычно 90-70 ºC) и выхлопные газы (выходят при температуре 450-500 ºC).
Если общее количество тепловых электростанций будет недостаточным для обеспечения всех процессов, потребуются другие источники тепловой энергии, такие как паровые или водяные котлы, которые могут работать на биомассе, природном газе или других ресурсах. Решение о том, как и какой источник энергии следует использовать для какого процесса в системе AD, будет зависеть от нескольких факторов.
HRS разрабатывает оптимальные процессы теплопередачи для систем AD с использованием следующих технологий теплопередачи:
ТЕПЛООБМЕННИКИ СЕРИИ HRS DTI
Теплообменники HRS серии DTI предназначены для всех областей применения, связанных с дигестатом и осадком. Теплообменник типа "труба в трубе" с технологией спиральной накатки, обеспечивает гораздо более высокую скорость теплопередачи по сравнению с гладкотрубными теплообменниками за счет дополнительного уровня турбулентности. Высокий уровень турбулентности значительно снижает скорость образования нагара на поверхности теплообмена и тем самым увеличивает время работы системы. Внутренняя труба большого диаметра позволяет легко перерабатывать продукты сбраживания, содержащие волокна или крупные частицы, а конструкция DTI позволяет значительно упростить очистку и обслуживание по сравнению с традиционными спиральными теплообменниками.
ТЕПЛООБМЕННИКИ СЕРИИ HRS DTR
Серия HRS DTR представляет собой адаптированную версию теплообменника серии HRS DTI. И DTI, и DTR серии выполнены в виде трубчатых теплообменников, которые включают внутреннюю трубу большого диаметра со спиральной накаткой, однако серия DTR была специально разработана для прямой рекуперации тепла от продукта к продукту, где тепло, выделяемое из горячего дигестата, может быть передано холодному дигестату внутри теплообменника. Кроме того, осмотр и очистка межтрубного пространства облегчаются благодаря съемной внутренней трубке теплообменника DTR серии.
ТЕПЛООБМЕННИКИ СЕРИИ HRS G
Теплообменник HRS G серии представляет собой теплообменник из нержавеющей стали, разработанный специально для охлаждения выхлопных газов и рекуперации тепла. Охлаждение и рекуперация тепла из выхлопных газов могут повысить эффективность тепловых электростанций и использоваться в других процессах установки, таких как нагрев сырья и метантенка, пастеризация и концентрирование дигестата. Серия G представляет собой компактную систему, которая использует технологию спиральной накатки труб для повышения скорости теплопередачи и рекуперации энергии.
HRS СКРЕБКОВЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ
Серия теплообменников со скребками HRS предназначена для решения самых сложных задач в области теплопередачи, а именно загрязнения теплообменников и обработки высоковязких жидкостей. В AD процессе обе проблемы являются обычным явлением, обусловленным высоким содержанием загрязнений самого дигестата и процессами испарения/концентрирования, используемыми при его производстве. Механическое перемещение скребкового механизма внутри теплообменников, таких как запатентованная серия HRS Unicus, которая совершает возвратно-поступательное движение, и серия HRS R, которая вращается, обеспечивает высокую теплопередачу и чистоту поверхностей теплообмена.
ПРЕИМУЩЕСТВА ОПТИМИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ АНАЭРОБНОГО СБРАЖИВАНИЯ
Энергоэффективность, сокращение занимаемой площади и масштабируемость имеют основополагающее значение для всех проектов систем HRS. При наличии правильной системы они могут обеспечить следующие преимущества:
