Состав биогаза и вредные примеси в нём

На практике, в этом случае речь почти всегда идет об определении содержания сероводорода, реже аммиака и вредных составляющих газа.

Все большее значение преобретает отдельное замерение метана, диоксида углерода, кислорода и водорода. Измерение количества кислорода дает нам информацию о ситуации с безопасностью (предотвращение взрыва) и эффективности очистки от серы. Существует оборудование, позволяющее напрямую и последовательно измерять состав вещества при помощи инфракрасных или электрохимических сенсоров.

Его применяют в научных целях, для больших установок или коферментационных установок, часто работающих на разных субстратах. Базовое оборудование установки сенсорами, замеряющими уровень метана, диоксида углерода, кислорода и сероводорода будет стоить приблизительно 6800 Евро (Изобр. 4.50).

На практике применяется очень простой метод для определения состава газа:

Содержание метана: в этом случае, как правило, отказываются от прямого замерения количества метана, просто определяют содержание СО2при помощи индикатора СО2 „Brigon”. При этом биогаз пропускают через раствор диоксида калия. На шкале непосредственно можно увидеть содержание СО2 (стоимость 200 Евро). Точность показаний составляет ок. 2%. Поскольку биогаз на 92-94% состоит из метана и СО2 все остальное это влага и остаточные газы), то содержание метана можно легко рассчитать. Если очистка от серы проводится при помощи воздуха, то ¾ составлящих воздуха должны быть учтены как инертный атмосферный азот.

Зная содержание метана можно сделать предположения о выходе газа из субстрата. Для энергетических растений он составляет 49-55%, что существенно ниже чем у органических удобрений, у которых выход метана – 58-65%, а у косубстратов колебания могут достигать до 75%.

Соотношение метана и углекислого газа в технике является мерилом детонационной стойкости топлива. Поэтому следует стремиться к стабильному соотношению метан-СО2. В сильно загруженных либо загружаемых неравномерно установках были установлены колебания в выходе метана до 30%.

Эти колебания например происходят в течении нескольких минут, когда закручивают газопровод основного ферментатора и газ вытекает лишь дображивателя. Газ из дображивателя имеет принципиально лучшее качество и на 15% выше содержание метана. Поэтому так важно проложить газопровод вначале от ферментатора к дображивателю и только от него к двигателю.

Стимулирующими хорошее качество газа являются:

• Равномерная подача
• Плоские газохранилища, в которые препятствуют расслоению газа
• Несколько газгольдеров с точки зрения забора газа должны быть подключены не паралельно, а поочередно.

Содержание H2S и аммиака устанавливают при помощи трубочки Дрегера. Принятым диапазоном измерений считается: < 200 ppm (0,2 Vol% - объемных процента). Если диапазон измерений больше, то 100 мл проверяемого газа всасываются через индикаторную трубку. На основании изменения цвета и при помощи шкалы можно определить содержание H2S с точностью до 50 ppm.

Многие фермеры используют индикаторные трубки многоразово, если одно замерение показывало небольшой уровень. При многоразовом применении теряется гарантия на точность измерения. Стоимость трубки составляет 5 Евро за штуку при небольшом количестве покупки. Следует стремиться достичь концентрации 200 ppm. Важным при измерении уровня серы является замерение не в одно и то же время, с тем чтобы также буди учтены колебания в дневное время.

Сероводород приводит к коррозии цветных металлов и алюминия в газопроводах, а также регулирующих подачу газа и магнитных вентелях. H2S приводит к перекислению масла двигателя, которое теряет от этого свои смазочные и охлаждающие свойства и таким образом может повредить двигатель.

Это приводит к необходимости более частой замены масла. При сжигании серы образовывается двуокись серы, вызывающая в трубопроводах отработанных газов коррозию и кислотный дождь в атмосфере. Очистке от серы по этой причине необходимо приделять большое внимание.

Повреждение резервуаров и техники установки наличием H2S в биогазе можно минимизировать через следующие меры:

• Отказаться от содержащих большое количество белка субстратов
• Химически связывать H2S в бродильном шламе, напр. в соли железа вместо очистки от серы воздухом
• Покрытые искусственными материалами поверхности стен в ферментаторах
• Не применять цветных металлов и алюминия для частей, которые контактируют с газом, включая трубопроводы, арматуру и измерительные приборы
• Фильтры из активированного угля перед генератором
• Как можно реже останавливать и запускать установку
• Регулярные проверким качества моторного масла (коэффициент кислотности, число основности), как минимум каждые 300 рабочих часа
• Частая смена масла с профилактической целью
• Температура отработанных газов должна быть не ниже 180˚С

Аммиак: аммиак также приводит к уменьшению детонационной стойкости и самозажиганиям в камере сгорания. При определенных обстоятельствах это может привести к расставанию колб или стиранию гильз цилиндра.

В отличие от H2S, аммиак при охлаждении биогаза образовывает соединения с конденсатной водой. Скруббер или фильтр из активированного угля также препятствуют проникновению аммиака в камеру сгорания.

Влажность: вода и водяная пара в газе вызывают проблемы с использованием газа. Биогаз на 100% насыщен водяным паром, когда он выходит из ферментатора. Чем выше температура, тем больше воды в биогазе.

Могут возникнуть такие проблемы:

• Водосборники в газопроводах приводят к повышенным потерям давления
• Влажные фильтры для газа также ведут к потерям газа
• Если вода будет конденсироваться в двигателе, это ухудшит его эффективность
• Вода при взаимодействии с сероводородом образовывает серосодержащие кислоты, способные вызывать сильную коррозию.

Очистка газа от влаги также является эффективной мерой по повышению качества (смотр. Очистка биогаза).