For Illustrations with markers, the best experience is on a larger screen.
CHOISISSEZ UN LIEU
Le biogaz est une énergie renouvelable dérivée de matières organiques comme les matières végétales et les déchets animaux, qu’on appelle généralement « biomasse ». Le biogaz est devenu une partie importante de l’alimentation énergétique actuelle et future. Le biogaz contribue à remplacer et à réduire la dépendance aux combustibles fossiles tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel. La croissance du marché du biogaz devrait se poursuivre comme suit :
La méthanisation ou digestion anaérobie est le processus de décomposition des matières organiques par les bactéries, faute d’oxygène. Le terme « biogaz » désigne le gaz généré lorsque les matières animales et végétales sont digérées. Le biogaz se compose essentiellement de méthane et dioxyde de carbone. Il contient également de petites quantités de sulfure d’hydrogène et d’ammoniac, ainsi que des traces d’hydrogène, d’azote et de monoxyde de carbone. Le biogaz brut non traité contient également des poussières et des particules solides ; il est souvent saturé en vapeur d’eau.
La plupart des processus de digestion actuels produisent un biogaz saturé en vapeur d’eau et contenant d’autres impuretés en quantités diverses. Ces impuretés peuvent entraîner la corrosion, des dépôts et des dommages aux équipements, et doivent donc être éliminées avant que le biogaz soit utilisé pour produire de l’énergie.
Outre la vapeur d’eau, certains composants gazeux doivent être éliminés partiellement ou totalement : sulfure d’hydrogène, composés halogènes (chlorures, fluorures), ammoniac, siloxanes et composés organiques volatils (COV). Le biogaz contient également de la poussière et des particules, qu’il faut également éliminer lors du traitement du biogaz brut.
La méthode la plus courante de production d’énergie à base de biogaz consiste à le brûler dans un moteur ou une turbine à gaz pour générer une combinaison de chaleur et de puissance électrique (cogénération, ou CHP). Pour que le biogaz soit efficace, la plupart des impuretés doivent être éliminées du gaz brut.
Optimiser la cogénération d’énergie thermique et électrique, tirer parti des énergies renouvelables disponibles, réduction de la consommation énergétique et minimisation des coûts d’exploitation.
On considère généralement que la réduction de la teneur en eau est bénéfique pour le système CHP ; cependant, les méthodes conventionnelles telles que les pièges à condensation et les canalisations souterraines ne permettent pas d’atteindre un point de rosée bas, ce qui limite le bénéfice de l’élimination de l’eau. Pour que les seules canalisations souterraines aient un réel effet refroidissant, elles doivent être très longues, ce qui est généralement peu pratique, coûteux et difficile d’entretien.
On utilise également couramment des refroidisseurs de type climatisation pour refroidir le biogaz, mais ces équipements ne sont pas conçus pour produire de l’eau à basse température. Par conséquent, ils élèvent le point de rosée du gaz ou fonctionnent largement en dehors de leurs spécifications de conception, ce qui augmente la consommation d’énergie et réduit la durée de vie de l’équipement.
Il est donc essentiel d’utiliser un système de refroidissement tel que ceux de la gamme Parker BioEnergy, spécifiquement conçu pour abaisser les points de rosée et fonctionner dans des conditions ambiantes agressives, telles que celles des applications de biogaz.
Le biogaz produit en condition d’anaérobie et d’enfouissement contient des mousses, des petites particules solides en suspension, des graisses, des particules et d’autres impuretés qui doivent être éliminées par le biais de la filtration avant que le gaz pénètre dans un équipement ou des tuyaux en aval. Dans le cas contraire, les installations et les processus en aval risquent de ne pas fonctionner correctement.
Les filtres pour biogaz basse pression Parker sont conçus pour combiner la rétention efficace des particules avec une chute de pression extrêmement basse pour produire du biogaz propre et prêt à l’emploi tout en réduisant les coûts de maintenance. Les préfiltres améliorent la sécurité du processus en protégeant les refroidisseurs à faisceaux tubulaires contre la contamination par la poussière et les particules. En tant que post-filtres, ils éliminent les particules du flux de gaz pour protéger le moteur en aval.
Les échangeurs thermiques à faisceaux tubulaires efficaces et résistants au biogaz de Parker refroidissent les gaz chauds saturés en humidité afin de forcer la condensation. Cet équipement Parker peut être utilisé dans les installations de production de biogaz, par enfouissement, et de traitement.
Séparation à haut rendement et très faible différentiel de pression. Les séparateurs d’eau Parker BioEnergy éliminent l’eau condensée du biogaz afin de fournir un gaz sec aux équipements en aval : souffleurs, canalisations et moteur CHP.
Les refroidisseurs Hyperchill BioEnergy de Parker sont très efficaces dans les environnements agressifs en situation d’enfouissement ou en station de traitement. Le traitement protecteur spécial du condenseur et de la tuyauterie en cuivre garantissent la fiabilité de l’équipement.
La déshumidification du biogaz présente quatre avantages principaux. Elle augmente la teneur en énergie du gaz, empêche la corrosion des canalisations et des composants du système, réduit ou élimine partiellement les teneurs de certains gaz, et respecte les instructions des principaux fournisseurs de moteurs à gaz.
La teneur en vapeur d’eau du biogaz brut est généralement très élevée (de 30 à 100 g d’eau par m3 de gaz), ce qui correspond à 4 à 8 % de la composition totale du gaz et réduit ainsi sa valeur calorifique. Le séchage du biogaz à un point de rosée de 5 oC réduit la teneur en humidité à 1 %, ce qui augmente la teneur en méthane d’environ 5 %. Ainsi, la valeur calorifique du gaz augmente.
Lorsque la température ambiante baisse, le gaz refroidit, ce qui entraîne la condensation de la vapeur dans la canalisation. L’eau condensée peut se combiner avec le CO2, le sulfure d’hydrogène (H2S), etc. pour former un composé acide qui accélère la corrosion des machines, des épurateurs de gaz, des canalisations, des cuves tampons, des capteurs et des instruments. Cette combinaison de H2S et d’eau produit de l’acide sulfurique et/ou de l’hydrogène ionique, et la combinaison de CO2 et d’eau produit de l’acide carbonique. Le condensat acide obtenu est très corrosif et entraîne une chute rapide de l’alcalinité de l’huile moteur. Le séchage du gaz à un point de rosée bas empêche la condensation de la vapeur d’eau, ce qui évite la production de ces acides corrosifs.
Une déshumidification efficace permet non seulement d’éliminer la vapeur d’eau, mais également de réduire la teneur de certains composés, tels que le H2S, les siloxanes, l’ammoniac et les composés halogènes, qui se dissolvent dans l’eau condensée. L’élimination totale ou partielle de ces contaminants améliore l’efficacité de l’usine et réduit considérablement les coûts de maintenance et les temps d’arrêt de l’usine.
Contrairement aux combustibles pétroliers, les combustibles gazeux doivent généralement respecter des spécifications de qualité strictes. C’est pourquoi les fabricants de moteurs de cogénération émettent des instructions techniques pour garantir la qualité des gaz et éviter tout effet négatif sur les performances et la durée de vie du moteur.
En termes de teneur en eau, tous les principaux fabricants de moteurs indiquent clairement que le condensat d’eau est inacceptable dans les conduites de gaz combustible ou dans le moteur.
L’installation d’un système de refroidissement pour sécher le gaz à un point de rosée bas garantit que la vapeur d’eau ne condense pas dans la conduite de gaz, ce qui permet de respecter les instructions techniques des principaux fournisseurs de moteurs à gaz.
Ces dernières années, l’utilisation des produits contenant du siloxane a nettement augmenté, dont une quantité considérable est transformée en déchets sur les sites d’épuration et d’enfouissement. Les siloxanes sont des composés organo-siliconés ajoutés à de nombreux produits d’hygiène personnelle tels que des shampooings, des déodorants, des savons et des crèmes. Les siloxanes sont chimiquement stables et passent dans les systèmes d’eaux usées ; ils sont invariablement présents dans la quasi-totalité des biogaz.
Étant donné que le gaz produit sur ces sites est utilisé pour alimenter les unités de transformation du biogaz en énergie, les effets de la contamination par le siloxane, en l’absence de traitement, se présentent sous forme de formation de dioxyde de silicium cristallin (quartz/sable) sur les surfaces de combustion, à l’intérieur des moteurs de production. Outre les dommages causés aux composants du moteur, ces dépôts peuvent perturber l’efficacité des moteurs concernés qui produisent des émissions excessives, de monoxyde de carbone et de NOX en particulier. L’image ci-dessous présente l’accumulation de siloxane sur la couronne du piston et les vannes du moteur CHP.
Cela se traduit par une augmentation des coûts d’exploitation, une baisse de production de l’électricité et une plus grande concentration de polluants.
Plusieurs technologies commercialisées permettent d’éliminer les siloxanes du biogaz. La plus courante repose sur des systèmes à adsorption qui utilisent des médias régénératifs ou non.
Pour les faibles teneurs en siloxanes, le charbon actif est souvent utilisé comme médium d’adsorption. Le charbon actif peut éliminer les siloxanes jusqu’à des teneurs très faibles, mais cette méthode est très coûteuse en raison du besoin fréquent de remplacer et de mettre au rebut ce médium usagé dangereux.
Pour les teneurs en siloxanes moyennes à élevées, l’investissement plus conséquent dans un système régénératif se justifie généralement. Les systèmes régénératifs peuvent éliminer les siloxanes jusqu’à des teneurs faibles, avec un médium d’adsorption beaucoup plus durable que le charbon actif. Le système d’élimination du siloxane (SRS) de Parker peut garantir une durée de vie du médium de 5 ans, avec des teneurs en siloxanes inférieures à 10 mg/m3.
