Sơ Lược Về Khí Biogas Và Phương Pháp Khử H2S

Sơ lược về khí Biogas

Biogas là khí sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí. Một công trình khí sinh học có thể chuyển đổi phân gia súc, cây xanh, chất thải từ ngành nông nghiệp và lò giết mổ thành khí đốt.
Khí sinh học có thể được sử dụng theo những cách tương tự như khí đốt tự nhiên trong bếp gas, đèn hoặc làm nhiên liệu cho động cơ. Nó bao gồm 50-75% mêtan (CH4), 25-45% cacbon điôxít (CO2), 2-8% hơi nước và các khí O2, N2, NH3, H2, H2S. Năng lượng của khí phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mêtan của nó. Do đó, hàm lượng mêtan cao là điều cần thiết. Không thể tránh khỏi hàm lượng khí cacbonic và hơi nước nhất định, nhưng hàm lượng lưu huỳnh phải được giảm thiểu – đặc biệt để sử dụng cho động cơ.

Nhiệt trị trung bình của khí sinh học là khoảng 21-23,5 MJ / m³, do đó 1 m³ khí sinh học tương ứng với 0,4-0,5 l nhiên liệu diesel hoặc khoảng 1 kWh

Nếu lượng phân có sẵn hàng ngày (trọng lượng tươi) được biết, thì sản lượng khí mỗi ngày ở các nước nhiệt đới ấm áp sẽ tương ứng với các giá trị sau:

• 1 kg phân gia súc 30-40 lít biogas
• 1 kg phân trâu 20-30 lít biogas
• 1 kg phân lợn 40-50 lít biogas
• 1 kg phân gà 60-70 lít biogas

Sản lượng khí và hàm lượng mêtan cho các chất nền khác nhau vào cuối thời gian lưu giữ 10-20 ngày ở nhiệt độ quy trình khoảng 30C.

Cơ chất	Năng suất khí (l /kg VS)	Hàm lượng mêtan (%)
Phân lợn	340-550	65-70
Phân bò	90-310	65
Phân gia cầm	310-620	60

Chuyển đổi sang điện

Về mặt lý thuyết, khí sinh học có thể được chuyển đổi trực tiếp thành điện năng bằng cách sử dụng pin nhiên liệu. Tuy nhiên, quá trình này cần khí rất sạch và pin nhiên liệu đắt tiền. Do đó, lựa chọn này vẫn còn là một vấn đề cần nghiên cứu và hiện không phải là một lựa chọn thực tế. Việc chuyển đổi khí sinh học thành năng lượng điện bằng tổ máy phát điện là thực tế hơn nhiều. Trái ngược với khí tự nhiên, biogas được đặc trưng bởi khả năng chống kích nổ cao và do đó có thể được sử dụng trong các động cơ đốt với tốc độ nén cao.

Trong hầu hết các trường hợp, khí sinh học được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt cháy, chuyển đổi nó thành cơ năng, cung cấp năng lượng cho máy phát điện để sản xuất điện. Thiết kế của máy phát điện tương tự như thiết kế của động cơ điện. Hầu hết các máy phát điện đều tạo ra điện xoay chiều; do đó chúng còn được gọi là máy phát điện . Máy phát điện thích hợp có sẵn ở hầu hết các quốc gia và ở mọi quy mô. Công nghệ này nổi tiếng và việc bảo trì cũng đơn giản. Trong hầu hết các trường hợp, ngay cả động cơ điện 3 pha bán sẵn phổ biến cũng có thể được chuyển đổi thành máy phát điện. Khó khăn hơn nhiều về mặt công nghệ là giai đoạn đầu tiên của tổ máy phát điện: động cơ đốt trong sử dụng khí sinh học làm nhiên liệu. Về lý thuyết, khí sinh học có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho hầu hết các loại động cơ đốt, chẳng hạn như động cơ khí (động cơ Oto), động cơ diesel,

Tuy nhiên, để sử dụng trong động cơ đốt trong, khí phải đáp ứng các yêu cầu nhất định:

• Hàm lượng mêtan (CH4) >50%
• Hàm lượng hơi nước và CO2 < 40%, chủ yếu vì chúng dẫn đến nhiệt trị thấp của khí;
• Hàm lượng lưu huỳnh nói riêng, chủ yếu ở dạng H2S, phải thấp, vì nó được chuyển thành axit gây ăn mòn bằng cách ngưng tụ khi đốt cháy.
• Hàm lượng hơi nước có thể được giảm bớt do ngưng tụ trong kho chứa khí hoặc trên đường đến động cơ.

Việc giảm hàm lượng hydro sunfua (H2S) trong khí sinh học có thể được giải quyết thông qua một loạt các phương pháp kỹ thuật. Chúng có thể được phân loại là hóa học, sinh học hoặc vật lý và được chia thành các phương pháp bên trong và bên ngoài. 

Các phương pháp đơn giản sau đây thường được coi là tiêu chuẩn:

• Một quy trình lên men ổn định được tối ưu hóa với sự sẵn có liên tục của nguyên liệu thích hợp là rất quan trọng để tạo ra khí có chất lượng đồng nhất.
• Việc bơm một lượng nhỏ oxy (không khí) vào không gian đầu của thiết bị lên men lưu trữ dẫn đến quá trình oxy hóa H2S bởi vi sinh vật và do đó loại bỏ một phần đáng kể lưu huỳnh khỏi khí. Đây là phương pháp được sử dụng thường xuyên nhất để khử lưu huỳnh. Nó rẻ và có thể loại bỏ tới 95% hàm lượng lưu huỳnh trong khí sinh học. Tuy nhiên, tỷ lệ không khí phù hợp dường như vẫn là một thách thức.
• Một lựa chọn khác là xử lý hóa chất bên ngoài trong một bộ lọc . Vật liệu hoạt động có thể là:

1. Iron-hiđroxit: Fe (OH) 2 + H2S -> FeS + 2 H2O. Quá trình này có thể đảo ngược và bộ lọc có thể được tái tạo bằng cách bổ sung oxy. Vật liệu hấp phụ có thể là đất giàu sắt, chất thải từ sản xuất thép hoặc nhôm;
2. Than hoạt tính: Một số công ty cung cấp bộ lọc than hoạt tính như một thành phần tiêu chuẩn trong máy phát điện của họ.