중국: 바이오가스 – 메탄 기술의 미래? 

사람들은 중국에서 바이오가스에 대해 이야기할 때 종종 거대한 가스 처리 공장이나 시골의 장인 구덩이를 즉시 떠올립니다. 그러나 특히 정확한 획득을 위한 기술 측면에서 실제 상황은 더욱 그렇습니다.메탄, 훨씬 더 복잡하고 흥미 롭습니다. 많은 동료들이 실수로 모든 것을 "거름에서 가스 생산?"으로 축소하여 단순한 가스에서 네트워크에 주입하거나 모터 연료로 사용하기에 적합한 고칼로리의 안정적인 메탄으로의 핵심 기술 전환을 놓치고 있습니다. 이것이 진정한 도전과 기회가 시작되는 곳입니다.

원시 가스에서 상업용 메탄까지: 치아가 부러지는 곳

주요 고통부터 시작하겠습니다. 유기물에서 가스를 얻는 것은 전투의 절반이며 종종 그보다 적습니다. 식물에서 나오는 일반적인 바이오가스는 50~65%가 메탄이고 나머지는 CO2, 황화수소, 수증기입니다. 현장 보일러 연소는 괜찮지만 상업 연소는 안됩니다. 얻으려면바이오메탄, 심각한 청소 및 업그레이드가 필요합니다. 특히 5~7년 전에는 많은 프로젝트가 실패했습니다. 예를 들어, 그들은 PSA(압력 변동 흡착) 또는 막 분리를 설정했지만, 처리 가스의 조성이나 일부 음식물 쓰레기의 실록산 함량의 변동은 고려하지 않았습니다. 멤브레인은 금방 고장나고 자동화로는 대처할 수 없었습니다. 나는 이러한 "보존된" 것들을 여러 개 보았습니다. 쓰촨성 시설 - 고가의 장비가 녹슬고 있습니다.

이제 접근 방식이 더욱 스마트해졌습니다. 그들은 모든 일을 완벽하게, 즉각적으로 최대 능력을 발휘하려고 노력하지 않습니다. 첫째, 안정적인 현금 흐름을 확보하고 원자재의 실제 동작을 이해하기 위해 열병합 발전 생산 라인을 가동합니다. 동시에 H2S 제거 및 건조 등 전처리 시스템이 개발되고 있습니다. 그런 다음 두 번째 단계에서는 메탄에 대한 정밀 정화 장치가 추가됩니다. 시간이 더 많이 걸리지만 더 안정적입니다. 핵심은 단순히 "박스형" 제품을 구매하는 것이 아니라 모든 단계를 단일 기술 체인으로 통합하는 것입니다. 솔루션.

그런데 여기서는 건설뿐만 아니라 화학 기술 분야에서도 특히 경험이 있는 설계 연구소의 역할이 분명하게 드러납니다. 흡수, 흡착, 촉매반응의 과정을 이해하는 것이 필요하다. 예를 들어, CO2의 심층 정화를 위해 이제 방법이 결합되는 경우가 많습니다. 즉, 멤브레인이 대략적인 차단을 제공한 다음 가스를 아민 세척으로 처리합니다. 하지만 이를 위해서는 정확한 계산과 재료 선택이 필요합니다. 화학공학에 대한 경험이 없으면 실패하기 쉽습니다.

원료 : 분뇨뿐만 아니라 단순함과는 거리가 멀다

농업 폐기물은 고전적이지만 그 자체로 문제가 있습니다. 계절성, 분산, 물류. 그러나 제 생각에는 식품 산업의 원료와 MSW의 유기농 부분이 점점 더 유망해지고 있습니다. 농도가 높을수록 볼륨이 더 예측 가능해집니다. 우리는 전분 가공 공장을 위한 프로젝트에 참여했습니다. 공정에서 폐기물, 즉 BOD가 높은 기성 기질 액체인 스틸 잔여물이 있습니다. 혐기성 소화에 이상적일 것 같습니다.

그러나 문제는 억제제로 밝혀졌습니다. 동일한 증류폐액에서는 원료 가공의 특정 단계 후에 항생제나 기타 살생물제의 흔적이 남아 있을 수 있으며, 이는 메탄생성 컨소시엄을 억제합니다. 원자재의 사전 모니터링을 위한 시스템과 적응형 투여 시스템을 반응기에 도입하는 것이 필요했습니다. 이는 원래 기술 사양에 명시되지 않았습니다. 우리는 그 자리에서 즉흥적으로 행동해야 했습니다. 경험에 따르면 생분해에 대한 실험실 테스트는 "표준" 테스트와 상관없이 설계 전 필수 단계입니다. 원료의 종류가 보였습니다.

또 다른 요점은 다른 프로세스와의 열병합 발전입니다. 예를 들어, 돼지 사육 단지에서는 바이오가스 플랜트를 통해 악취 문제를 해결하고 에너지를 공급합니다. 그러나 근처에 온실이 있는 경우 열병합 발전 장치의 열과 심지어 CO2(정화 후)를 식물 사료 공급에 재활용하는 것은 프로젝트의 완전히 다른 경제성입니다. 사실상 폐기물이 없게 됩니다. 이러한 통합 솔루션은 미래이지만 복잡한 산업 간 계획이 필요합니다.

기술적 뉘앙스: 브로셔에 쓰지 않는 내용

광고 카탈로그에서는 원자재 → 발효기 → 가스 → 정화 → 메탄 등 모든 것이 순조롭게 보입니다. 실제로는 수십 가지 함정이 있습니다. 예를 들어 원자로 자체를 생각해 봅시다. 고농축 유출수의 경우 완전 교반 반응기(CSTR)가 종종 사용됩니다. 그러나 원료에 부유 물질이 많으면 침전되어 "데드 존"이 형성되어 효율성이 저하됩니다. 비용이 많이 드는 원료를 다시 분쇄하거나 가수분해 반응기가 앞에 있는 2단계 방식으로 전환해야 합니다.

또는 프로세스 제어. 메탄 함량, 휘발성 지방산, pH에 대한 온라인 모니터링은 더 이상 사치가 아니라 안정적인 운영을 위한 필수입니다. 그러나 센서, 특히 발효조 내부의 공격적인 환경에 대한 센서는 변덕스럽습니다. 종종 간접적인 지표와 운영자 경험에 의존합니다. 나는 한 설치에서 어떻게 오래된 마스터가 펌프 작동 소리와 가스 냄새를 통해 새로 설치된 크로마토그래프보다 반응기의 산성화 시작을 더 잘 판단할 수 있는지 보았습니다. 기술은 현지 운영 조건에 맞게 조정되어야 하며 단순히 복사되어서는 안 됩니다.

황화수소 제거 단계는 특히 중요합니다. 충분하지 않다면 철가루를 섞은 원시적인 수세미로도 충분합니다. 그러나 농도가 높으면 심각한 화학적 또는 생물학적 처리가 필요합니다. 생물학적 탈황(예: Thiopaq)은 효과적이지만 박테리아에 대한 엄격한 조건을 유지해야 합니다. 겨울에는 흑룡강에 있는 한 시설의 불안정한 열로 인해 박테리아가 단순히 "잠들었고" H2S가 더욱 침투하여 다음 단계에서 촉매를 중독시켰습니다. 우리는 긴급하게 백업 화학흡착 스크러버를 설치해야 했습니다.

전문엔지니어링 기업의 역할

이러한 복잡성 때문에 장비 판매뿐만 아니라 원자재 분석, 타당성 조사부터 설계, 시운전, 인력 교육에 이르기까지 전체 주기를 다루는 기업의 중요성이 커지고 있습니다. 이들은 건설 계약자가 아니라 기술 파트너입니다. 그들의 가치는 비표준적인 문제를 해결하기 위한 축적된 패턴에 있습니다.

예를 들어,청두 Yizhi 기술 유한 회사(그들의 웹사이트는https://www.yzkjhx.ru). 화학기술적 배경을 가진 기업을 기반으로 설립된 디자인 연구소입니다. 그들의 경우에는 Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd.입니다. 등록 자본금 1억 2천만 위안은 진지한 의도를 나타냅니다. 나에게 이것은 중요한 신호입니다. 프로젝트가 단순한 설치 회사가 아니라 기본 프로세스를 이해하고 있는 기관일 때 성공 가능성이 더 커집니다. 내가 이해하는 바에 따르면 그들은 표준 프로젝트가 아닌 개별 기술 규정이 필요한 복잡하고 이질적인 원자재 흐름을 다루는 경우가 많습니다.

이러한 조직에는 일반적으로 원자재 및 파일럿 플랜트를 테스트하기 위한 자체 실험실이 있습니다. 이를 통해 고객의 위험이 줄어듭니다. 이미 건설된 백만 달러 규모의 시설에서 문제를 찾는 것보다 파일럿 라인에서 문제를 시뮬레이션하는 것이 훨씬 저렴합니다. 그들의 접근 방식은 종종 체계적입니다. 소화액(폐슬러지) 처리를 포함하여 프로젝트의 전체 수명 주기를 살펴봅니다. 비료로 판매하거나 나눠주는 것도 승인과 때로는 추가 처리가 필요한 전체적인 이야기입니다.

경제와 정치: 무엇이 시장을 움직이는가

이 측면을 이해하지 못하면 그림이 불완전해질 것입니다. 기술바이오메탄중국에서는 엔지니어들의 열정 덕분에 발전하고 있는 것이 아닙니다. 특히 인구밀도가 높고 개발된 지역에서는 환경 규제가 엄격합니다. 고농축 유기 폐기물을 수역이나 들판으로 배출하는 것은 이제 사실상 금지되어 있습니다. 기업은 솔루션을 찾아야 하며, 바이오가스 플랜트와 폐수 처리가 최적의 솔루션인 경우가 많습니다.

반면 정부의 지원도 있다. 바이오가스의 "친환경" 전기에 대한 관세, 가스 네트워크 연결에 대한 보조금. 그러나 여기서도 모든 것이 단순하지는 않습니다. 보조금을 받으려면 가스 품질과 관련된 여러 조건을 충족해야 하며 인증된 청소 장비를 보유해야 합니다. 관료주의로 인해 프로세스가 수년 동안 지연될 수 있습니다. 설치가 이미 진행 중이었지만 연결 및 보조금에 대한 문서가 아직 합의되지 않은 경우를 알고 있습니다.

가장 흥미로운 일은 정제된 바이오메탄을 도시 가스 네트워크에 펌핑하려고 할 때 시작됩니다. 이 곳의 품질 요구 사항은 이슬점, 정확한 메탄 함량, 미량의 산소 부재 등 엄청나게 높습니다. 이것이 가스처리공장의 ​​기술수준이다. 모든 프로젝트가 이를 감당할 수 있는 것은 아닙니다. 운송을 위해 압축(CNG) 또는 액화(LNG) 가스 형태로 사용되는 경우가 더 많습니다. 바이오메탄을 사용하는 쓰레기 트럭이나 버스에 연료를 공급하는 것은 이미 여러 대도시에서 현실이 되었습니다. 이는 논리적이고 상징적입니다. 폐기물은 이를 처리하는 운송 수단의 공급원이 됩니다.

기대: 미래는 통합과 스마트 시스템에 있습니다

따라서 중국의 메탄 기술의 미래는 단순한 설치의 대량 복제가 아니라 복잡하고 통합된 "스마트" 기술의 개발에서 볼 수 있습니다. 시스템 우리는 바이오가스 플랜트가 유기 폐기물 처리, 에너지, 열 및 비료 생산 단지의 한 노드일 뿐인 프로젝트에 대해 이야기하고 있습니다.

제가 이미 관찰하고 있는 주요 트렌드는 디지털화입니다. 수천 개의 매개변수를 실시간으로 모니터링하고 알고리즘을 사용하여 프로세스를 적응적으로 제어하는 ​​IoT 시스템을 구현합니다. 이를 통해 원자재 구성 변화에 유연하게 대응하고 메탄 생산량을 극대화할 수 있습니다. 두 번째는 다른 재생에너지원과의 결합이다. 예를 들어, 가스 정화 공정에서 태양광 패널의 잉여 전력을 사용하여 압축기나 냉각 시스템을 가동합니다.

그리고 가장 중요한 것은 "가스 생산"에서 초점이 바뀌는 것입니다. “고품질의 표준화된 메탄을 상품으로 생산하려면?” 이를 위해서는 기술자, 화학자, 생태학자, 경제학자 간의 협력이 필요합니다. 프로젝트는 더 크고 복잡해질 것이며, 심층 기술 엔지니어링의 역할은 다음과 같습니다.청두 Yizhi 기술 유한 회사, 증가할 뿐입니다. 원자로 도면을 복사하는 것은 가능하지만 특정 원자재의 실록산 문제를 예측하고 설계 단계에서 해결책을 구현하는 능력은 이미 실제 시험이므로 해당 시설이 수십 년 동안 단순히 존재할 것인지 또는 효과적으로 운영될 것인지를 결정합니다.