Biodujų gamyba

Biodujų gamyba iš organinių atliekų ir biomasės populiari visame pasaulyje. Vis labiau šis energijos gavimo būdas iš alternatyvaus energijos šaltinio populiarės ir Lietuvoje. Griežtėjantys aplinkosauginiai reikalavimai verčia žemės ūkio ir maisto pramonės įmones naudoti atliekų utilizavimo technologijas. Čia ir galės pasitarnauti bioreaktoriai, kurie gamins biodujas. Pagamintas biodujas galima panaudoti tiek šilumos, tiek elektros energijos gamybai. Tačiau iškarto pagaminus biodujas vartoti nepatartina, kadangi priklausomai nuo gamybos proceso parametrų, žaliavos rūšies ir sudėties kinta ir biodujų sudėtis, kurios nepageidaujami komponentai gali sudaryti iki 47% viso tūrio. Šie nepageidaujami komponentai yra:

  1. Anglies dioksidas (CO2);
  2. Sieros vandenilis (H2S);
  3. Amoniakas (NH3);
  4. Azotas (N2);
  5. Anglies monoksidas (CO);
  6. Dulkių dalelės.

Anglies dioksidas mažina biodujų kaloringumą ir neigiamai veikia degimo procesą. Sieros vandenilis sukelia deginimo įrenginių koroziją. Amoniakas degdamas formuoja azoto monoksidą NOx, kuris padidina aplinkos taršą.

Siekiant sumažinti neigiamą sudėtinių biodujų dalių poveikį, būtina pašalinti pagrindinius nepageidaujamus komponentus. Šio baigiamojo darbo tikslas būtų suprojektuoti biodujų valymo įrenginį, kuris pašalintų pagrindinį ir didžiausią koncentraciją turintį neigiamą komponentą Anglies dvideginį. Patogiausiai ir pigiausiai išvalyti biodujas nuo anglies dvideginio galima absorbcijos būdu, kada CO2 dujos yra absorbuojamos skysčio. Kaip pigiausia absorbentą pasirenku vandenį, kuris be papildomų priedų gerai absorbuoja ši nepageidaujamą biodujų komponentą.

Egzistuoja begalės išpildymo variantų siūlančių vienokį ar kitokį būdą tiekti vandeniui į valymo įrenginį ar kaip kitaip pagerinti valymo procesą. Tačiau dažnai mėginant geriau išvalyti dujas ir taikant įvairias konstrukcijas vis labiau darosi sudėtingesnis įrenginys, kurį sunku prižiūrėti ir kuris reikalauja didelių finansinių resursų. Šiuo atveju norėčiau panagrinėti ir atkreipti dėmesį į konstrukcijas, kurių kiekvienos veikimas pagristas tuo pačiu metodu, būtent skysčio pagalba pašalinti smulkias daleles ar absorbuoti dujas, tačiau kiekvienos konstrukcinis išpildymas labai skiriasi vienas nuo kito. Čia aptartas kiekvieno valymo metodo veikimo principas, nurodomi galimi privalumai ir trūkumai, pasirenkamas priimtiniausias ir geriausias variantas.

Dėl chaotiško rutuliukų judėjimo, kurį sukelia paduodamas dujų srautas, taip pat dėl susidariusios putos, kuri atsiranda dėl skysčio padavimo, dalelėms sulaikomos putų sluoksnyje. Rutuliukai būna pagrinde ištisiniai, pagaminti iš polimerinių medžiagų: stiklo, porėtos gūmos, plastmasių. Vėliau, dėl pastovaus skysčio tekėjimo dalėlės nuplaunamos į apatinė skruberio dalį, kur periodiškai pašalinamos per šlamo išmetimo vamzdį. Grotelės  sukonstruotos tam, kad tolygiau paskirstytų paduodamą dujų srautą iš apačios ir skysčio srautą iš viršaus. Viršutinėje valymo įrenginio dalyje esantis lašų gaudytuvas naudojamas, kad sulaikyti nepageidaujamus lašus, kurie kenkia tolesnei vamzdynų sistemai sukeldami koroziją. Tokio tipo skruberiuose vienam kubiniam metrui dujų išvalyti sunaudoja iki 4 – 6 l/m3 vandens. Paprastai tokio tipo valymo įrenginiai būna didelių gabaritų ir naudojami nedideliems kiekiams dujų valyti.

Skruberis  susideda iš cilindrinio korpuso, kurio apatinėje dalyje yra dujų įvedimo atvamzdis. Pro jį patekusios dujos kyla į viršų, pereina pro filtrą, kurį plauna skystis išpurškiamas per purkštukus. Dalis dalelių nusėda į apatine valymo įrenginio dalį. Toliau kildamas srautas filtruojamas stambių dalelių separatoriuje, kur sulaikomos stambiausios užterštų dujų dalys. Aukščiau šio separatoriaus yra smulkių dalelių separatorius, jame sulaikomos smulkesnės frakcijos dalelės. Abu šie separatoriai nuolat plaunami skysčio srautu purškiamu iš purkštukų. Dalelės sudrėksta ir dėl padidėjusios svorio jėgos nukrenta į apatinę skruberio dalį, kur pašalinamos kartu su vandeniu per šlamo išmetimo atvamzdį. Išvalytos dujos išleidžiamos per atvamzdį 1 tolesniam naudojimui arba į aplinką.

Šis greitaeigis dulkių gaudytuvas naudojamas mažoms dalelėms iš dujų srauto išvalyti. Pagrindinės jo dalys yra siaurėjanti dalis (konfuzorius) ir platėjanti dalis (difuzorius). Įrenginio veikimo principas pagrįstas intensyviu skysčio, kuris purškiamas per purkštukus, dalelių smulkinimu greitu dujų srautu.

Dujų srautas per įvedimo atvamzdį  paduodamas į konfuzorių, tuo pat metu purškiamas skystis per purkštukus  drėkina sraute esančias daleles, kurios dėl padidėjusios svorio jėgos ir inercijos nukrenta į šlamo bunkerį. Susikaupęs šlamas reikiamu laiku gali būti pašalinamas per šlamo išmetimo atvamzdį. Išvalytas dujų srautas patenka į cilindrinį separatorių  ir išeina per išleidimo atvamzdį  tolesniam dujų panaudojimui.

Šis skruberis, kaip ir kiti anksčiau aprašyti įrenginiai, naudojamas šlapiam dujų valymui. Tačiau čia yra vienas skirtumas lyginant su kitai įrenginiais, tai kūginė reflektorinė pertvara  ir prie jos pritvirtintos sparnuotės , kuriom suteikiamas sukimosi judesys per ašį. Sparnuotė reikalinga tam, kad geriau sumaišyti paduodamą dujų srautą per dujų įvedimo atvamzdį 1 ir skystį purškiamą per purkštuką. Papildomai per skysčio padavimo kanalą  yra pilamas vanduo, kad nuplauti prilipusias prie menčių 10 drėgnas daleles. Sumaišytas skystis su dujomis patenka į difuzorių , kur dėl inercijos ir padidėjusios svorio jėgos dalelės nukrenta į šlamo bunkerį o išvalytas dujų srautas toliau per dujų išvedimo atvamzdį  nukreipiamas tolesniam naudojimui. Pažymėtina, kad sulaikytas šlamas nuvedamas iš skruberio per ta pačią angą kaip ir išvalytos dujos.

Tags