Système de collecte et d'utilisation du biogaz

Projet "Mise en place d'un système de collecte et d'utilisation du biogaz pour la production d'électricité dans une décharge de déchets solides"

Le système de collecte et d'utilisation du biogaz est conçu pour éliminer et utiliser le biogaz (composition approximative: méthane - 40...60 %, dioxyde de carbone - 30...45 %, azote, oxygène, hydrogène et autres gaz - 5...10 %) afin de produire de l'électricité et de réduire l'impact négatif de la décharge sur l'environnement. Il se compose des éléments suivants:

• Puits de collecte de gaz - 26 unités;
• Pipelines de biogaz - 26 unités;
• Gazoduc principal - 1 unité;
• Points de collecte de gaz - 4 unités;
• Unité de compresseur - 1 unité;
• Unité de préparation de biogaz - 1 unité;
• Bougie pour brûler du biogaz - 1 unité;
• Centrale de cogénération - 1 unité.

Les puits du système de collecte et d'utilisation du biogaz sont situés sur la zone de la décharge de déchets solides à une distance de 45...50 m les uns des autres. Une conduite de biogaz individuelle est posée de chaque puits vers le point de collecte de gaz. Le pipeline est posé dans des tranchées à une profondeur d'au moins 1 m. Aux endroits des points de collecte de gaz, les conduites de biogaz sont connectées au gazoduc principal à l'aide de vannes de régulation. Étant donné que les points de collecte de gaz vont à la surface de la décharge de déchets solides, les éléments de canalisation qu'ils contiennent sont en acier.

Un gazoduc principal est posé le long des points de collecte de gaz vers le site pour l'équipement de traitement dans une tranchée, qui transporte le biogaz vers l'unité de compression. Ce dernier comprend une soufflerie centrifuge, ainsi qu'une unité de préparation du biogaz et une bougie pour sa combustion, qui sera utilisée en cas d'arrêt des modules de cogénération et/ou en présence d'une génération excessive de gaz à la décharge. Le condensat accumulé dans la conduite principale et l'unité de préparation du biogaz est évacué dans un puits de drainage situé à côté de l'unité de compresseur.

Après l'installation de compression, le biogaz préparé est acheminé vers une bougie pour être brûlé ou vers une installation de cogénération, où il est utilisé dans des générateurs de moteurs avec génération d'électricité. L'électricité générée, à l'exception des besoins propres, est acheminée via un transformateur et une ligne électrique vers le réseau électrique général.

Les déchets acheminés vers la DSM sont entreposés dans la limite de cartes de travail conditionnelles dont le fonctionnement dépend souvent des conditions climatiques. Quatre bulldozers T-171 sont utilisés pour le stockage des déchets, qui fonctionnent en alternance. Un compactage supplémentaire des déchets à l'aide d'équipements plus lourds n'est pas utilisé en raison de son absence. Dans de telles conditions d'exploitation, la densité moyenne des déchets à la décharge de DSM est estimée à 750 kg/m³.

A l'issue du stockage des déchets, la majeure partie reste ouverte et entre en contact avec l'air atmosphérique. Le transfert de déchets ou l'isolement du sol à la décharge de DSM est rarement utilisé, selon les matériaux disponibles. En règle générale, l'épaisseur de ce mort-terrain ne dépasse pas 0,3 m.Cette pratique peut entraîner des incendies à la décharge pendant les périodes chaudes de l'année et avant que les précipitations ne pénètrent dans son corps, ce qui résulte d'une diminution de la génération de gaz et d'une augmentation de la quantité de lixiviat.

Selon les données officielles, la décharge de déchets solides est remplie de déchets à plus de 90 % et a pratiquement épuisé sa capacité nominale. Son exploitation durera jusqu'en 2018. Cependant, il n'y a toujours pas de plans et de place pour la construction d'une nouvelle décharge au conseil municipal de Rivne. Par conséquent, on peut prévoir que l'exploitation de cette installation et l'enlèvement des déchets pourront se poursuivre jusqu'en 2026 au moins.

Équation du modèle de formation de gaz

La décharge de déchets solides est une source de formation de biogaz (composition approximative : méthane - 40...60 %, dioxyde de carbone - 30...45 %, azote, oxygène, hydrogène et autres gaz - 5...10 %). Pour prédire la quantité de biogaz généré dans une décharge de déchets solides, le modèle national de génération de gaz à plusieurs composants développé pour l'inventaire national des émissions anthropiques provenant des sources et des absorptions par les puits de gaz à effet de serre en Ukraine est utilisé.

La mise à jour du modèle national est basée sur la méthode bien connue de décroissance du premier ordre, qui prend en compte la composition, les propriétés et la pratique du stockage des déchets, la capacité et la durée de vie de la décharge, ainsi que les conditions climatiques de la zone où se trouve la décharge. Conformément à cette méthode, le calcul de la quantité attendue de biogaz généré dans la décharge MSW est effectué selon la formule :

OùQ(t) - quantité estimée de biogaz généré pour la périodet, m³;

est un facteur de normalisation qui corrige la sommation ;

MWS_je - la masse totale de déchets solides qui est stockée à la décharge par anje, t/an ;

MWS_{j, je} - contenu de la catégoriej En MSW par an,je masse %;

k_j - taux constant de formation de biogaz, 1/an ;

L_{0j, je} - potentiel de production de biogaz par anje , tBG/tTPV ;

t - période de facturation, année ;

X - somme des années pour la période précédente, année.

Le potentiel de formation de biogaz est déterminé par la formule :

OùDOC_j est la masse totale de carbone organique en décomposition dans la catégorie des déchets,j tS/tTPV ;

DOC_F - teneur en matière organique en décomposition dans 1 tonne de déchets (DOC_F=0,5);

MCF_je - facteur de correction du méthane formé par anje.

Le volume total de biogaz généré dans la décharge pour la périodet, obtenu en additionnant les résultats des calculs pour chaque catégorie de déchetsj. Compte tenu des circonstances imprévues, le volume total de biogaz qui peut être collecté à partir de la décharge de DSM pendant la périodet, est déterminé par la formule :

OùQ'(t) - la quantité de biogaz qui peut être collectée pendant la périodet, m³;

K_C - coefficient d'efficacité du système de collecte du biogaz (K_C=0,5);

K - facteur de correction pour circonstances imprévues (K=0,7).

Dans le calcul de la quantité de biogaz, la teneur en méthane qu'il contient est supposée être de 55 %, à laquelle la valeur calorifique du biogaz est de 5 000 kcal (~ 21 MJ/m³).