Чилер для очищення біогазу: охолодження та осушення газу для когенерації та біометану
Біогаз виходить із метантенка теплим і насиченим вологою: від 35 до 40 °C, вологість близько 100 %. Поки він гарячий, вода залишається парою. Варто газу охолонути в трубопроводі, і пара перетворюється на конденсат. Разом із сірководнем він дає слабку кислоту, яка роз'їдає метал, забиває газові лінії та скорочує ресурс газопоршневих двигунів і фільтрів.
Рішення просте за логікою: охолодити газ нижче за точку роси та прибрати воду до того, як вона почне шкодити. Для цього потрібні теплообмінник для охолодження газу та чилер, який відводить від нього тепло. SP-Chiller, офіційний дилер Thermocold, підбирає та постачає такі системи під конкретну біогазову установку.
Чилери для очищення біогазу в наявності та під замовлення
Розрахуйте потужність чилера для очищення біогазу
Вкажіть параметри газу та завдання охолодження. Калькулятор оцінить, скільки води випаде в конденсат, яке теплове навантаження ляже на чилер і яка температура холодоносія знадобиться, та підкаже відповідні серії Thermocold. Газ на вході вважається насиченим вологою, як на виході з метантенка.
Q = Qконд + Qгаз — повне теплове навантаження на чилер.
Qконд — тепло конденсації води, яка випадає з газу (маса води × прихована теплота).
Qгаз — тепло охолодження самого газу та конденсату, що утворився.
Маса води розраховується за тиском насиченої пари при температурі на вході та на виході з урахуванням тиску газу.
Підсумок = Q × (1 + запас). Розрахунок орієнтовний: точне навантаження залежить від складу газу, тому остаточну модель підтверджує інженер.
Хочете точний розрахунок під склад вашого газу та схему станції? Надішліть дані, і інженер підбере чилер і теплообмінник.
Отримати точний розрахунокЧому біогаз потрібно охолоджувати та осушувати
Сирий біогаз не дорівнює чистому метану. Склад залежить від сировини, але зазвичай виглядає так:
| Компонент | Типовий вміст | Чим заважає |
|---|---|---|
| Метан (CH4) | 50-70 % | Основний енергоносій |
| Діоксид вуглецю (CO2) | 30-45 % | Знижує теплотворність, при отриманні біометану його видаляють |
| Водяна пара | до 7 % за об'ємом (насичення при 40 °C) | Конденсат, корозія, відмова датчиків і арматури |
| Сірководень (H2S) | від десятків до кількох тисяч ppm | З водою утворює кислоту, отруює каталізатори |
| Силоксани | 0,1-10 мг/м³, частіше у звалищному газі та газі з осаду стічних вод | Осідають на поршнях і клапанах абразивним нальотом кремнезему |
Охолодження вирішує одразу кілька завдань. Насичений газ при 35 °C містить близько 40 г води на кубометр, при +5 °C близько 7 г. Решта випадає в конденсат, а разом із ним іде частина розчинних домішок. Далі очищення біогазу йде легше: активоване вугілля та інші ступені працюють із сухим газом і не насичуються вологою.
Як працює чилер для очищення біогазу
Чилер не контактує з газом. Він охолоджує холодоносій, воду або водно-гліколеву суміш, а той циркулює через теплообмінник і віддає холод газу. Готове рішення з чилера, теплообмінника та сепаратора конденсату часто називають одним словом: машина для охолодження газу. Така непряма схема безпечніша за пряме випаровування холодоагенту в газовій лінії, тому що холодильний контур залишається ізольованим.
Процес проходить у кілька кроків:
Газ надходить у теплообмінник
Вологий біогаз надходить у теплообмінник для охолодження газу, зазвичай кожухотрубний або пластинчастий.
Холодоносій відводить тепло
З іншого боку теплообмінника йде холодоносій, охолоджений чилером до заданої температури.
Волога конденсується
Газ охолоджується нижче за точку роси, і волога конденсується.
Сепаратор збирає конденсат
Сепаратор збирає конденсат, і його відводять через конденсатовідвідник.
Підігрів сухого газу
Холодний сухий газ за потреби підігрівають на кілька градусів, щоб відносна вологість знизилася і вода не випала в трубопроводі після установки.
Газ іде до споживача
Потім газ іде на вугільний фільтр, у газопоршневий двигун або на установку апгрейду до біометану.
Температура охолодження залежить від завдання:
| Завдання | Температура газу після охолодження | Що важливо врахувати |
|---|---|---|
| Осушення перед когенерацією | від +3 до +5 °C | Прибирає основну частину вологи, далі газ підігрівають |
| Підготовка перед вугільним фільтром | від +3 до +5 °C | Після охолодження потрібен підігрів на 5-10 °C |
| Видалення силоксанів і летких органічних сполук | від -15 до -25 °C | Потрібен низькотемпературний чилер і гліколь, схема двоступенева, щоб вода не замерзала в теплообміннику |
| Осушення природного газу | за заданою точкою роси | Враховується тиск газу та ризик утворення гідратів |
Той самий принцип працює там, де потрібне осушення природного газу: на компресорних і газорегуляторних пунктах, перед газовими двигунами та промисловими споживачами. Відрізняються лише тиск, матеріали теплообмінника та необхідна точка роси.
Основні переваги
Сухий газ за будь-якої погоди
Газ на виході залишається сухим за будь-якої погоди. Точка роси тримається на заданому рівні, тому що температуру задає чилер, а не повітря надворі.
Захист обладнання
Двигуни, компресори та арматура менше страждають від конденсату та кислотної корозії.
Довше служать фільтри
Активоване вугілля та каталізатори служать довше, тому що не набирають воду.
Газ не змішується з холодоагентом
Холодильний контур відокремлений від газової лінії.
Автоматична робота
Чилер сам підтримує температуру та працює за навантаженням. Сигнали стану виводять у систему керування станції.
Робота цілий рік
Цілорічна робота можлива при зовнішньому встановленні: з гліколем у контурі та, за потреби, з режимом free-cooling узимку, який знижує витрату електроенергії.
Легке нарощування потужності
Коли станція розширюється, поруч ставлять другий чилер, а перший залишається в роботі.
Під завдання можна обрати повітряне або водяне охолодження конденсатора, зовнішнє або внутрішнє виконання, версію для низькотемпературного режиму.
Кому підійде
Чилер для охолодження газу потрібен там, де газ після отримання не можна одразу відправляти споживачу:
На агробіогазових станціях при фермах і птахофабриках (гній, послід).
На спиртових, цукрових і харчових підприємствах, які переробляють барду, жом та інші відходи на біогаз.
На очисних спорудах, де біогаз отримують з осаду стічних вод.
На полігонах ТПВ із системою збору звалищного газу.
На установках з виробництва біометану.
У когенераційних установках на газопоршневих двигунах.
На об'єктах, де потрібне осушення природного газу перед компресором, двигуном або котлом.
Чилери для очищення біогазу застосовуються:
Як обрати чилер для охолодження газу
Потужність визначають за тепловим навантаженням: чилер має охолодити газ і сконденсувати з нього воду. Для розрахунку знадобляться такі дані:
| Параметр | Чому він важливий |
|---|---|
| Витрата газу, м³/год | Основа розрахунку потужності |
| Температура і тиск на вході | Визначають, скільки води в газі |
| Потрібна точка роси або температура на виході | Задає температуру холодоносія |
| Склад газу: H2S, силоксани, CO2 | Впливає на матеріал теплообмінника та схему очищення |
| Клімат майданчика | Літня спека визначає тип конденсатора та запас за потужністю |
| Зимові умови | Вирішують, чи потрібен гліколь і free-cooling |
| Класифікація зон за вибухонебезпекою | Визначає, де ставити чилер і яка обв'язка потрібна |
Для орієнтиру візьмемо 500 м³/год біогазу, який потрібно охолодити з 40 до +5 °C. З такого потоку випадає близько 22 кг води на годину. На конденсацію цієї води йде близько 16 кВт, ще близько 7 кВт на охолодження самого газу та конденсату. Разом близько 23 кВт. Із запасом на тепловпливи та спекотні дні потрібен чилер порядку 30 кВт. Це оцінка, а точний розрахунок залежить від складу газу та тиску.
Як ми працюємо
Вихідні дані
Ви надсилаєте вихідні дані: витрату газу, температури, потрібну точку роси, схему станції. Якщо чогось не вистачає, допоможемо визначити.
Розрахунок і підбір
Інженер розраховує теплове навантаження, підбирає чилер Thermocold і теплообмінник.
Комерційна пропозиція
Ми готуємо комерційну пропозицію з характеристиками, схемою обв'язки та термінами постачання.
Постачання
Постачаємо обладнання на об'єкт.
Запуск і обслуговування
Супроводжуємо запуск і обслуговування чилера.
Підберемо чилер для вашої біогазової станції
Проєктуєте нову станцію або модернізуєте діючу? Розкажіть нашим спеціалістам про витрату та склад газу. Ми розрахуємо навантаження, підберемо чилер і теплообмінник, відповімо на питання щодо схеми підключення. Зателефонуйте або залиште заявку на сайті, і ми повернемося з розрахунком.
Часті запитання
Навіщо охолоджувати біогаз, якщо можна поставити конденсатовідвідник?
Конденсатовідвідник прибирає лише воду, яка вже сконденсувалася. Теплий газ продовжує віддавати вологу в міру охолодження в трубах. Охолодження нижче за точку роси прибирає цю воду заздалегідь і в контрольованому місці.
До якої температури охолоджують біогаз?
Для осушення зазвичай від +3 до +5 °C, для видалення силоксанів від -15 до -25 °C. Точне значення залежить від складу газу та вимог обладнання, яке стоїть далі по лінії.
Чи можна обійтися повітряним охолоджувачем замість чилера?
Повітряний охолоджувач доводить газ лише до температури вище за зовнішню. Влітку це +25...+35 °C, і такий газ залишається вологим. Чилер тримає потрібну температуру незалежно від погоди.
Як розрахувати потужність чилера?
За витратою газу, початковою та кінцевою температурою, тиском і вологістю. Швидку оцінку дає калькулятор вище, а приклад розрахунку є в розділі про вибір. Для вашої станції його краще зробити зі спеціалістом.
Скільки коштує чилер для очищення біогазу?
Ціна залежить від потужності, виконання та комплектації. Надішліть вихідні дані, і ми підготуємо комерційну пропозицію.
Підберемо чилер для очищення біогазу під вашу установку
Повідомте продуктивність за біогазом і потрібну температуру осушення — ми безкоштовно розрахуємо навантаження та запропонуємо модель Thermocold з ціною та термінами постачання.