Чиллер для очистки биогаза: охлаждение и осушка газа для когенерации и биометана
Биогаз выходит из метантенка тёплым и насыщенным влагой: от 35 до 40 °C, влажность около 100 %. Пока он горячий, вода остаётся паром. Стоит газу остыть в трубопроводе, и пар превращается в конденсат. Вместе с сероводородом он даёт слабую кислоту, которая разъедает металл, забивает газовые линии и сокращает ресурс газопоршневых двигателей и фильтров.
Решение простое по логике: охладить газ ниже точки росы и убрать воду до того, как она начнёт вредить. Для этого нужны теплообменник для охлаждения газа и чиллер, который отводит от него тепло. SP-Chiller, официальный дилер Thermocold, подбирает и поставляет такие системы под конкретную биогазовую установку.
Чиллеры для очистки биогаза в наличии и под заказ
Рассчитайте мощность чиллера для очистки биогаза
Укажите параметры газа и задачу охлаждения. Калькулятор оценит, сколько воды выпадет в конденсат, какая тепловая нагрузка ляжет на чиллер и какая температура хладоносителя понадобится, и подскажет подходящие серии Thermocold. Газ на входе считается насыщенным влагой, как на выходе из метантенка.
Q = Qконд + Qгаз — полная тепловая нагрузка на чиллер.
Qконд — тепло конденсации воды, которая выпадает из газа (масса воды × скрытая теплота).
Qгаз — тепло охлаждения самого газа и образовавшегося конденсата.
Масса воды считается по давлению насыщенного пара при температуре на входе и на выходе с учётом давления газа.
Итог = Q × (1 + запас). Расчёт ориентировочный: точная нагрузка зависит от состава газа, поэтому окончательную модель подтверждает инженер.
Хотите точный расчёт под состав вашего газа и схему станции? Пришлите данные, и инженер подберёт чиллер и теплообменник.
Получить точный расчётПочему биогаз нужно охлаждать и осушать
Сырой биогаз не равен чистому метану. Состав зависит от сырья, но обычно выглядит так:
| Компонент | Типичное содержание | Чем мешает |
|---|---|---|
| Метан (CH4) | 50-70 % | Основной энергоноситель |
| Диоксид углерода (CO2) | 30-45 % | Снижает теплотворность, при получении биометана его удаляют |
| Водяной пар | до 7 % по объёму (насыщение при 40 °C) | Конденсат, коррозия, отказ датчиков и арматуры |
| Сероводород (H2S) | от десятков до нескольких тысяч ppm | С водой образует кислоту, отравляет катализаторы |
| Силоксаны | 0,1-10 мг/м³, чаще в свалочном и иловом газе | Оседают на поршнях и клапанах абразивным налётом кремнезёма |
Охлаждение решает сразу несколько задач. Насыщенный газ при 35 °C содержит около 40 г воды на кубометр, при +5 °C около 7 г. Остальное выпадает в конденсат, а вместе с ним уходит часть растворимых примесей. Дальше очистка биогаза идёт легче: активированный уголь и другие ступени работают с сухим газом и не насыщаются влагой.
Как работает чиллер для очистки биогаза
Чиллер не контактирует с газом. Он охлаждает хладоноситель, воду или водно-гликолевую смесь, а тот циркулирует через теплообменник и отдаёт холод газу. Готовое решение из чиллера, теплообменника и сепаратора конденсата часто называют одним словом: машина для охлаждения газа. Такая непрямая схема безопаснее прямого испарения хладагента в газовой линии, потому что холодильный контур остаётся изолированным.
Процесс проходит в несколько шагов:
Газ поступает в теплообменник
Влажный биогаз поступает в теплообменник для охлаждения газа, обычно кожухотрубный или пластинчатый.
Хладоноситель отводит тепло
По другой стороне теплообменника идёт хладоноситель, охлаждённый чиллером до заданной температуры.
Влага конденсируется
Газ остывает ниже точки росы, и влага конденсируется.
Сепаратор собирает конденсат
Сепаратор собирает конденсат, и его отводят через конденсатоотводчик.
Подогрев сухого газа
Холодный сухой газ при необходимости подогревают на несколько градусов, чтобы относительная влажность снизилась и вода не выпала в трубопроводе после установки.
Газ идёт к потребителю
Затем газ идёт на угольный фильтр, в газопоршневой двигатель или на установку апгрейда до биометана.
Температура охлаждения зависит от задачи:
| Задача | Температура газа после охлаждения | Что важно учесть |
|---|---|---|
| Осушка перед когенерацией | от +3 до +5 °C | Убирает основную часть влаги, дальше газ подогревают |
| Подготовка перед угольным фильтром | от +3 до +5 °C | После охлаждения нужен подогрев на 5-10 °C |
| Удаление силоксанов и летучих органических соединений | от -15 до -25 °C | Нужен низкотемпературный чиллер и гликоль, схема двухступенчатая, чтобы вода не замерзала в теплообменнике |
| Осушка природного газа | по заданной точке росы | Учитывается давление газа и риск образования гидратов |
Тот же принцип работает там, где нужна осушка природного газа: на компрессорных и газорегуляторных пунктах, перед газовыми двигателями и промышленными потребителями. Отличаются только давление, материалы теплообменника и требуемая точка росы.
Основные преимущества
Сухой газ при любой погоде
Газ на выходе остаётся сухим при любой погоде. Точка росы держится на заданном уровне, потому что температуру задаёт чиллер, а не воздух на улице.
Защита оборудования
Двигатели, компрессоры и арматура меньше страдают от конденсата и кислотной коррозии.
Дольше служат фильтры
Активированный уголь и катализаторы служат дольше, потому что не набирают воду.
Газ не смешивается с хладагентом
Холодильный контур отделён от газовой линии.
Автоматическая работа
Чиллер сам поддерживает температуру и работает по нагрузке. Сигналы состояния выводят в систему управления станции.
Работа круглый год
Круглогодичная работа возможна при наружной установке: с гликолем в контуре и, при необходимости, с режимом free-cooling зимой, который снижает расход электроэнергии.
Лёгкое наращивание мощности
Когда станция расширяется, рядом ставят второй чиллер, а первый остаётся в работе.
Под задачу можно выбрать воздушное или водяное охлаждение конденсатора, наружное или внутреннее исполнение, версию для низкотемпературного режима.
Кому подойдёт
Чиллер для охлаждения газа нужен там, где газ после получения нельзя сразу отправлять потребителю:
На агробиогазовых станциях при фермах и птицефабриках (навоз, помёт).
На спиртовых, сахарных и пищевых предприятиях, которые перерабатывают барду, жом и другие отходы в биогаз.
На очистных сооружениях, где биогаз получают из осадка сточных вод.
На полигонах ТКО с системой сбора свалочного газа.
На установках по производству биометана.
В когенерационных установках на газопоршневых двигателях.
На объектах, где требуется осушка природного газа перед компрессором, двигателем или котлом.
Чиллеры для очистки биогаза применяются:
Как выбрать чиллер для охлаждения газа
Мощность определяют по тепловой нагрузке: чиллер должен охладить газ и сконденсировать из него воду. Для расчёта понадобятся такие данные:
| Параметр | Почему он важен |
|---|---|
| Расход газа, м³/ч | Основа расчёта мощности |
| Температура и давление на входе | Определяют, сколько воды в газе |
| Нужная точка росы или температура на выходе | Задаёт температуру хладоносителя |
| Состав газа: H2S, силоксаны, CO2 | Влияет на материал теплообменника и схему очистки |
| Климат площадки | Летняя жара определяет тип конденсатора и запас по мощности |
| Зимние условия | Решают, нужен ли гликоль и free-cooling |
| Классификация зон по взрывоопасности | Определяет, где ставить чиллер и какая обвязка нужна |
Для ориентира возьмём 500 м³/ч биогаза, который нужно охладить с 40 до +5 °C. Из такого потока выпадает около 22 кг воды в час. На конденсацию этой воды уходит около 16 кВт, ещё около 7 кВт на охлаждение самого газа и конденсата. Итого около 23 кВт. С запасом на теплопритоки и жаркие дни нужен чиллер порядка 30 кВт. Это оценка, а точный расчёт зависит от состава газа и давления.
Как мы работаем
Исходные данные
Вы присылаете исходные данные: расход газа, температуры, нужную точку росы, схему станции. Если чего-то не хватает, поможем определить.
Расчёт и подбор
Инженер считает тепловую нагрузку, подбирает чиллер Thermocold и теплообменник.
Коммерческое предложение
Мы готовим коммерческое предложение с характеристиками, схемой обвязки и сроками поставки.
Поставка
Поставляем оборудование на объект.
Запуск и обслуживание
Сопровождаем запуск и обслуживание чиллера.
Подберём чиллер для вашей биогазовой станции
Проектируете новую станцию или модернизируете действующую? Расскажите нашим специалистам про расход и состав газа. Мы рассчитаем нагрузку, подберём чиллер и теплообменник, ответим на вопросы по схеме подключения. Позвоните или оставьте заявку на сайте, и мы вернёмся с расчётом.
Частые вопросы
Зачем охлаждать биогаз, если можно поставить конденсатоотводчик?
Конденсатоотводчик убирает только воду, которая уже сконденсировалась. Тёплый газ продолжает отдавать влагу по мере остывания в трубах. Охлаждение ниже точки росы убирает эту воду заранее и в контролируемом месте.
До какой температуры охлаждают биогаз?
Для осушки обычно от +3 до +5 °C, для удаления силоксанов от -15 до -25 °C. Точное значение зависит от состава газа и требований оборудования, которое стоит дальше по линии.
Можно ли обойтись воздушным охладителем вместо чиллера?
Воздушный охладитель доводит газ только до температуры выше наружной. Летом это +25...+35 °C, и такой газ остаётся влажным. Чиллер держит нужную температуру независимо от погоды.
Как рассчитать мощность чиллера?
По расходу газа, начальной и конечной температуре, давлению и влажности. Быструю оценку даёт калькулятор выше, а пример расчёта есть в разделе о выборе. Для вашей станции его лучше сделать со специалистом.
Сколько стоит чиллер для очистки биогаза?
Цена зависит от мощности, исполнения и комплектации. Пришлите исходные данные, и мы подготовим коммерческое предложение.
Подберём чиллер для очистки биогаза под вашу установку
Сообщите производительность по биогазу и требуемую температуру осушки — мы бесплатно рассчитаем нагрузку и предложим модель Thermocold с ценой и сроками поставки.