Добыча свалочного газа

В основе любого энергетического проекта свалочного газа лежит проектирование, строительство и эксплуатация системы сбора и контроля свалочного газа. Целью системы сбора и контроля газа является добыча свалочного газа из массы отходов и передача его в устройство сжигания для сжигания в факельной установке или использования энергии. Система сбора и контроля газа, как правило состоит из:

- добывающих скважин
- системы распределительных и коллекторных трубопроводов для транспортировки добытого свалочного газа
- системы управления конденсатом
- воздуходувки и факельной системы
- устройства контроля
- система управления

Компания «БЛМ Синержи» предлагает услуги по проектированию и строительству систем сбора и добычи свалочного газа. Данные системы требуют правильного инженерного проектирования, строительства и эксплуатации обученным персоналом для эксплуатации и удовлетворения потребностей проекта по добыче и утилизации свалочного газа. В целом, максимальное повышение эффективности сбора (когда уровень сбора свалочного газа приближается к уровню образования свалочного газа) улучшит экологические преимущества, такие как выбросы парниковых газов и контроль запаха, а также повысит экономическую отдачу, когда доход проекта зависит от сбора свалочного газа (например, использование энергии).

Проектирование системы сбора и контроля газа

Общая конструкция системы сбора и контроля газа основана на ожидаемом сборе свалочного газа, типе и глубине захоронения отходов, условиях на полигоне ТБО и рабочем состоянии (открытый или закрытый), а также общих целях проекта по сбору свалочного газа на полигоне.

На этапе строительства необходимо использовать правильные методы и процедуры обеспечения качества для обеспечения правильной работы и надежности системы. От работы этих систем зависит успех проекта по утилизации свалочного газа. Необходимо периодически проводить контроль и корректировать системы сбора и добычи свалочного газа, поскольку условия на полигоне постоянно меняются. Изменение условий на полигоне ТБО обусловлено засыпкой отходов на открытых площадках, деградацией органических материалов, оседанием массы отходов и погодными условиями.

Добыча свалочного газа через сквадины

Сбор свалочного газа начинается в добывающих скважинах, где свалочный газ извлекается из массы отходов и поступает в систему сбора и контроля газа. Скважины для добычи свалочного газа как правило состоят из пластиковых труб с прорезями, окруженных камнем или другим заполнителем, которые устанавливаются в отверстиях в массе отходов под поверхностью полигона ТБО. Над поверхностью массы отходов добывающая скважина обычно имеет устье, позволяющее регулировать вакуум и отбирать пробы свалочного газа. Добывающая скважина может быть вертикального или горизонтального вида, и решение об использовании вертикальных и/или горизонтальных скважин будет зависеть от конкретных факторов и целей проекта по утилизации свалочного газа.

Вертикальные скважины

Вертикальные скважины добычи свалочного газа обычно устанавливают в тех местах участка, где отходы больше не скапливаются или где захоронение отходов не будет происходить в течение года и более. Тем не менее, их можно устанавливать и эксплуатировать в районах с продолжающимся размещением отходов, но размещение приведет к повышенным требованиям к эксплуатации и техническому обслуживанию.

На Рисунке 1 показан пример вертикальной добывающей скважины.

Компоненты вертикальной скважины состоят из трубопровода скважины с отверстиями или пазами в нижней части трубы, засыпки из чистого гравия, засыпки грунтом, бентонитовой пробки и устья скважины. Трубопроводы из поливинилхлорида иногда используются для строительства вертикальных скважин, потому что ПВХ лучше сопротивляется разрушению, вызываемому теплом и давлением в глубоких отходах, чем трубы из полиэтилена высокой плотности. Однако труба из поливинилхлорида со временем может стать хрупкой, потрескаться и разрушиться. Поэтому лучше применять трубы из полиэтилена высокой плотности, которые также успешно используются в вертикальных скважинах. Бентонитовая пробка используется для предотвращения проникновения воздуха с поверхности через затрубное пространство в скважину. Бентонит — это семейство глинистых соединений, которые расширяются при намокании и служат в качестве эффективного уплотнения. Использование пластикового уплотнения вокруг скважины на границе между массой отходов и покровным грунтом также может быть использовано для предотвращения проникновения воздуха. Уровень вакуума, который может быть приложен к скважине (и общая производительность системы сбора и контроля газа), может быть ограничен эффективностью уплотнения между частью трубы с отверстиями и поверхностью массы отходов, и покровного грунта. Глубина скважины зависит от глубины отходов и обычно заканчивается на высоте 3-5 метров над основанием массы отходов.

В некоторых ситуациях, вертикальные скважины могут быть построены по мере того, как полигон ТБО заполняется мусором. В этих случаях обычно бетонные или стальные трубы укладываются вертикально и действуют как барьер между отходами и гравием, когда отходы укладываются вокруг скважины. Этот бетонный или стальной барьер можно перфорировать или удалить, чтобы в будущем можно было извлечь из скважины свалочный газ.

Вертикальные скважины имеют диаметр от 20 до 90 см и включают трубы диаметром от 5 до 15 см. Рекомендуется минимальный диаметр скважины 30 см и диаметр трубы 10 см. Скважины и трубы большего диаметра, как правило, увеличивают добычу свалочного газа в результате увеличения площади поверхности. Размещение и расстояние между вертикальными скважинами на полигоне ТБО зависят от различных параметров объекта, в том числе:

• Глубина захоронения
• Глубина скважины
• Уровни фильтрата
• Уплотнение отходов
• Тип дневного покрытия (если используется)
• Наличие окончательного колпачка
• Цели проекта

Горизонтальные скважины

Горизонтальные скважины добычи свалочного газа могут быть установлены, когда на полигон ТБО все еще завозят мусор, и могут использоваться, если требуется сбор свалочного газа на территории вплоть до закрытия. На рис. 3-2 приведен пример горизонтальной добывающей скважины. Горизонтальные скважины добычи свалочного газа размещаются в траншее внутри мусора. Траншея засыпается гравием (или другим заполнителем, например, стружкой шин или битым стеклом), а всасывающая труба с отверстиями устанавливается в центре траншеи. Поверх траншеи рекомендуется использовать геотекстильную ткань, чтобы уменьшить засорение заполнителя засыпкой или мусором сверху. Расстояние между горизонтальными скважинами как правило составляет от 30 до 40 метров. Всасывающая труба с отверстиями внутри траншеи обычно имеет диаметр от 10 до 20 см.

Общие цели проекта по утилизации свалочного газа также следует учитывать при планировании размещения добывающих скважин. В случае соблюдения нормативных требований или значительных проблем по смягчению воздействия на окружающую среду разработчик системы сбора и добычи свалочного газа может включать дополнительные компоненты для достижения большего контроля за выбросами (например), даже если эти коллекторы могут быть нерентабельными для целей использования энергии. Однако, если проект по утилизации свалочного газа реализуется по экономическим причинам, например, проект по сокращению выбросов парниковых газов или для использования энергии, то степень охвата скважин на полигоне твердых отходов может быть определена в приоритетном порядке на основе экономических соображений.

Работа на полигонах и общие цели для системы сбора и добычи газа определяет, скважины какого типа необходимо использовать (вертикальные или горизонтальные, или и те, и другое).

Распределительные и коллекторные трубопроводы

Распределительные и коллекторные трубопроводы устанавливаются для перемещения свалочного газа от отдельных скважин к воздуходувке и факельной системе. Трубопроводы свалочного газа должны быть спроектированы таким образом, чтобы пропускать необходимый объем свалочного газа, свести к минимуму потери вакуума и обеспечивать постоянный вакуум в отдельных скважинах. Распределительные трубы соединяют каждую скважину с более крупными коллекторными трубами. Коллекторные трубы собирают и перемещают свалочный газ по распределительным трубам.

Система распределительных трубопроводов и коллектора должна быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечить максимальную ожидаемую скорость потока свалочного газа, чтобы свести к минимуму модернизацию в будущем, если сбор свалочного газа будет продолжать расти.

При выборе размеров трубы следует также учитывать потерю вакуума, вызванную трением, и предотвращение засорения трубы за счет обеспечения потока свалочного газа, несмотря на умеренное накопление конденсата, возникающее в результате проседания и на участках, где могут оседать отходы.

Трубопровод для свалочного газа может быть установлен над или под поверхностью.