Dwumembranowe zbiorniki biogazu dla biogazowni
Utworzono 09.02
Dwumembranowe zbiorniki biogazu dla biogazowni
Dwumembranowy zbiornik biogazu to niskociśnieniowy bufor gazowy, a nie zbiornik ciśnieniowy. Membrana wewnętrzna utrzymuje biogaz pod ciśnieniem około 2 do 3 kPa i tworzy granicę gazową, podczas gdy membrana zewnętrzna przenosi obciążenia od wiatru, śniegu i deszczu, dzięki czemu gaz nigdy nie jest narażony na te obciążenia. Przestrzeń między membranami jest wentylowana lub lekko pod ciśnieniem, aby utrzymać stabilność obu warstw, a cały system jest utrzymywany w zakresie ±3 do 5 kPa przez zawór nadmiarowo-upustowy i przerywacz płomieni na kolektorze dachowym. Ponieważ powłoka ugina się zamiast być naprężana, znacznie lepiej pasuje do skręcanego fermentatora ze stali szkliwionej niż sztywna kopuła.
Biogazownie mają problem z zaopatrzeniem w gaz, który zupełnie nie przypomina problemu z gazem rafineryjnym. Produkcja przebiega zgodnie z reakcją fermentacji, co oznacza, że zależy od temperatury i obciążenia, podczas gdy zużycie podąża za krzywą zapotrzebowania kotła lub silnika, która tego nie robi. Bez bufora zawór upustowy się otwiera i spalasz gaz, za którego produkcję zapłaciłeś, albo ciśnienie spada i powietrze dostaje się do zbiornika, który musi pozostać wolny od tlenu. Zbiornik biogazu z podwójną membraną rozwiązuje ten problem za ułamek kosztu zbiornika na gaz, a dla zakładów prowadzących fermentację beztlenową ścieków przemysłowych jest to zwykle praktyczne rozwiązanie. Inżynieria, która sprawia, że to działa, to nie sama membrana, lecz kontrola ciśnienia i interfejs z dachem fermentatora.
Dwie membrany, dwa przypadki obciążenia
Wartość podwójnej membrany polega na rozdzieleniu obciążeń. Membrana wewnętrzna stanowi granicę gazową: utrzymuje biogaz przy nominalnym ciśnieniu 2 do 3 kPa, dzięki czemu ciśnienie, przy którym pracuje fermentator, pozostaje w zakresie kilopaskali. Membrana zewnętrzna znajduje się nad nią i przejmuje parcie wiatru, obciążenie śniegiem i deszczem, co oznacza, że przestrzeń gazowa nigdy nie jest narażona na zewnętrzne warunki atmosferyczne, a warstwa wewnętrzna nie jest napowietrzana ani uderzana przez porywy wiatru. Przestrzeń między nimi jest albo otwarta na przewód odpowietrzający, albo łagodnie wypełniana powietrzem za pomocą małej dmuchawy; wersja odpowietrzana jest powszechnie stosowana w zbiornikach fermentacyjnych, ponieważ utrzymuje przestrzeń między membranami pod ciśnieniem atmosferycznym i eliminuje wszelkie ryzyko gromadzenia się gazu w tej wnęce, natomiast wersja ciśnieniowa zapewnia schludniejszy profil na krawędzi zbiornika w lokalizacjach z ograniczeniem wysokości.
Pasmo ciśnienia jest specyfikacją. Prowadzenie systemu w zakresie ±3 do 5 kPa z zaworem nadmiarowym ustawionym blisko górnej granicy i przerywaczem próżni po stronie dolnej oznacza, że powłoka przesuwa się nieznacznie wraz z wahaniami objętości gazu, zamiast wywierać naprężenia na płaszcz lub unosić uszczelkę kołnierza. To jest cały powód, dla którego elastyczny zbiornik i skręcana ściana emaliowana należą do siebie: oba są zaprojektowane dla zbiornika atmosferycznego o niskiej różnicy ciśnień.
Gdzie znajduje się zbiornik w ciągu gazowym
Kolektor dachowy jest kluczowym elementem. Gaz opuszcza fermentator przez dyszę, która powinna łączyć przerywacz płomienia i zawór nadmiarowo-upustowy na tym samym przyłączu, tak aby zablokowany palnik lub zatrzymany silnik nie stały się przyczyną nadciśnienia w zbiorniku. Stamtąd gaz trafia do etapu odsiarczania, gdzie dozowanie chlorku żelaza lub skrzynia odsiarczająca na sucho usuwa siarkowodór, a następnie do kotła, silnika lub pochodni. Sam zbiornik nie jest urządzeniem do oczyszczania gazu; jest buforem utrzymującym stałe ciśnienie, dzięki czemu urządzenia oczyszczające i spalające mają do czynienia z przewidywalnym przepływem.
Wymiarowanie bufora zaczyna się od szczytowej godzinowej produkcji gazu pomniejszonej o minimalne zapotrzebowanie palnika lub silnika, pomnożonej przez czas, który chcesz pokryć. Jeśli zbiornik jest zbyt mały, membrana będzie stale opadać do dna lub się unosić, a jeśli jest zbyt duży, zapłaciłeś za objętość, której nigdy nie wykorzystasz. Krótka dygresja na temat chemii: emaliowa wykładzina fermentatora toleruje siarczki w całym swoim zakresie pH, więc sam zbiornik nie jest elementem ograniczającym, ale urządzenia downstream wymagają odsiarczania zwymiarowanego na podstawie szczytowego obciążenia wsadu.
Integracja zbiornika z skręcanym emaliowanym fermentatorem
Krawędź to miejsce, w którym spotykają się uchwyt, płaszcz i proces. W przypadku fermentatora ze stali szkliwionej panele o szerokości około 1,2 m są wypalane w temperaturze od 820 do 930 °C, mają warstwę emalii o grubości od 0,25 do 0,45 mm o wytrzymałości powyżej 3 450 N/cm² i są łączone śrubami klasy 8.8 oraz uszczelkami EPDM. Kołnierz dachowy skręcanego płaszcza stanowi zakotwienie dla membrany, dlatego musi być zaprojektowany z króćcem wylotu gazu, zabezpieczeniem nadciśnieniowym i podciśnieniowym, portem przetwornika ciśnienia zasilającego alarm SCADA, odpowietrzeniem przestrzeni międzywarstwowej oraz bezpiecznym włazem rewizyjnym. Emalia pokrywa zakres pH od 1 do 14, co pomaga, gdy wsad stanowi strumień przemysłowy mogący powodować skoki pH.
Operacyjnie zakład chce prostą procedurę: obserwować trend ciśnienia, utrzymywać zweryfikowany punkt nastawy zaworu bezpieczeństwa podczas corocznego postoju, sprawdzać powierzchnię membrany i kotwy kołnierzy podczas tego samego postoju oraz utrzymywać odpowietrzenie przestrzeni międzywarstwowej drożne przez zimę. Ponieważ zbiornik wyrównawczy jest elastyczny, rozwijający się problem ujawnia się jako powolny dryf w paśmie ciśnienia na długo przed tym, zanim stanie się uciążliwością zapachową lub zdarzeniem spalania biogazu.
Specyfikacja techniczna
Parametr | Typowa wartość / zakres | Uwaga |
Ciśnienie membrany wewnętrznej | ~2–3 kPa nominalnie | Granica gazowa dla biogazu |
Pasmo ciśnienia roboczego | ±3–5 kPa | Utrzymywane przez zawór nadmiarowy i przerywacz próżni |
Membrana zewnętrzna | warstwa pogodowa | Obciążenie wiatrem i śniegiem, ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Przestrzeń międzymembranowa | wentylowane lub lekko ciśnieniowe | Utrzymuje stabilność obu membran |
Urządzenia zabezpieczające | zawór nadmiarowy, przerywacz płomienia | Na dachowym rozdzielaczu gazowym |
Eksploatacja fermentatora | mezofilny 35–38 °C | Typowy HRT 20–30 dni |
Typowy uzysk gazu | 0,5–0,6 m³ biogazu/kg usuniętych VS | Odniesienie dla osadów komunalnych |
Wyłożenie emaliowane | 0,25–0,45 mm, wypalane w 820–930 °C | Test iskrowy 1500 V DC na panel |
Klasa zbiornika | atmosferyczne / niskociśnieniowe | Nie jest granicą zbiornika ciśnieniowego |
Praktyczne uwagi do zamówienia biogazowni
Kiedy piszesz specyfikację, określ wyraźnie trzy rzeczy. Po pierwsze, zakres ciśnienia i wartość nastawy zaworu nadmiarowego, podane jako liczby z tolerancją, aby dostawca nie mógł dostarczyć pokrywy, która wymaga 8 kPa do działania. Po drugie, lista przyłączy dachowych, w tym lokalizacja odcinacza płomienia i to, czy znajduje się wewnątrz czy na zewnątrz osłony, umiejscowienie przyrządu ciśnieniowego oraz droga dostępu do inspekcji membrany. Po trzecie, dostęp serwisowy: dach membranowy można poddawać inspekcji, ale nie można po nim chodzić, więc właz i pomost obwodowy powinny znaleźć się na rysunku.
Koszt jest zwykle korzystniejszy niż w przypadku sztywnej kopuły stalowej lub betonowej przy tej samej objętości gazu, a instalacja jest lżejsza, ponieważ nie ma ciężkiego sztywnego dachu do podnoszenia dźwigiem ani spawania na miejscu na płaszczu. Z drugiej strony elastyczny zbiornik ma skończoną żywotność membrany i wymaga planowej wymiany, podczas gdy sztywna kopuła jest dłużej eksploatowanym aktywem, ale wiąże się ze znacznie cięższym zakresem konstrukcyjnym. W zakładach, w których fermentator jest zbiornikiem skręcanym, opcja elastyczna jest zwykle tą, która odpowiada klasie ciśnieniowej płaszcza.
Przypadek projektu
Projekt | Lokalizacja | Produkt | Wydajność | Zakres |
Ciąg obróbki beztlenowej, ścieki z przetwórstwa soi | Hebei, Chiny | Digestory GFS z gazoszczelnym dachem | specyficzne dla projektu | Dostawa i nadzór sekcji beztlenowej EPC |
Magazynowanie ścieków browarniczych | Syczuan, Chiny | Zbiornik GFS | 14 655 m³ | zaopatrzenie, magazynowanie ścieków |
Program zbiorników na ścieki przemysłowe, 27 jednostek | Xinjiang, Chiny | Zbiornik GFS | 30 469 m³ | zaopatrzenie + nadzór |
Zdolności inżynieryjne Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) projektuje i wytwarza zbiorniki magazynowe skręcane od 2008 roku. Jako pierwszy w Chinach producent zbiorników ze szkła emaliowanego na stal (GFS), firma posiada blisko 200 patentów związanych z emalią, produkuje około 300 000 stalowych płyt pokrytych emalią rocznie, zrealizowała ponad 30 000 zainstalowanych projektów i dostarcza swoje zbiorniki do ponad 100 krajów. Nowa baza produkcyjna o powierzchni 150 000 m² została dodana w celu zwiększenia zdolności produkcyjnych, a pojedyncze zbiorniki są dostarczane o pojemności do 60 000 m³. Produkcja odbywa się zgodnie z ISO 9001 i ISO 45001, z certyfikacją produktów obejmującą NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI i EUROCODE, a projektowanie opiera się na AWWA D103-09, AWWA C550 i NFPA, tam gdzie wymaga tego zastosowanie.
W przypadku biogazowni obejmuje to konstrukcję podwójnej membrany, rozdzielacz dachowy ze zintegrowanym zaworem nadmiarowym i przerywaczem płomienia oraz skręcaną emaliowaną powłokę fermentatora, do której mocowana jest membrana.
Często zadawane pytania
P1: Jaka jest różnica między zbiornikiem gazu a podwójną membraną?
O1: Konwencjonalny zbiornik to naczynie lub sztywna konstrukcja przechowująca gaz pod wyższym ciśnieniem. Podwójna membrana jest elastyczna i przechowuje gaz przy nominalnym ciśnieniu 2 do 3 kPa w zakresie ±3 do 5 kPa, dzięki czemu nadaje się do atmosferycznej powłoki fermentatora.
P2: Czy zbiornik biogazu można dodać do istniejącego zbiornika?
A2: Często tak, jeśli zbiornik może przenieść kotwę membrany, a układ dysz można zmodyfikować. Prześlij istniejące rysunki oraz dopuszczalne ciśnienie gazu, a przegląd wykonalności modernizacji wróci szybko.
P3: Jak dobrać objętość zbiornika?
A3: Weź szczytową godzinową produkcję gazu, odejmij minimalne zapotrzebowanie palnika lub silnika i pomnóż przez potrzebny czas buforowania. Wynik to przestrzeń gazowa, którą musi pokryć otoczka membrany.
P4: Czy wymagany jest odcinacz płomienia?
A4: Z reguły tak, na kolektorze wylotowym gazu fermentatora dostarczającego biogaz do palników lub silników, wraz z zaworem nadmiarowo-upustowym i przerywaczem próżni. Poproś dostawcę o pokazanie układu kolektora.
P5: Czy membrana jest odporna na siarkowodór?
A5: Powłoka znajduje się poza granicą gazową warstwy zewnętrznej, a membrana wewnętrzna jest dobrana do pracy z biogazem, podczas gdy emalia fermentatora jest odporna na siarczki w całym zakresie pH. Odsiarczanie jest nadal wymagane dla urządzeń znajdujących się poniżej.
P6: Jaki jest interwał przeglądów i wymiany?
O6: Kontrola wizualna przy każdym wyłączeniu, coroczna kontrola kotew kołnierzy i powierzchni, a wymiana membrany po zakończeniu okresu jej eksploatacji, który dostawca powinien podać jako liczbę w ofercie.
P7: Czy przykrycie wymaga specjalnego fundamentu?
O7: Sam zbiornik jest lekki, ale fermentator, na którym się znajduje, już nie: belka pierścieniowa lub fundament betonowy z kontrolowanym osiadaniem pozostaje elementem krytycznym, tak jak w przypadku każdego zbiornika skręcanego.
Dwupowłokowy zbiornik biogazu to najtańszy niezawodny sposób na utrzymanie ciśnienia gazu w fermentatorze w kontrolowanym zakresie i powstrzymanie instalacji przed spalaniem gazu w pochodni lub zasysaniem powietrza. Oddzielenie obciążenia pogodowego od obciążenia gazowego to idea projektowa, a zakres ±3 do 5 kPa z zaworem nadmiarowym, przerywaczem podciśnienia i odcinaczem płomienia zapewnia bezpieczeństwo na zbiorniku atmosferycznym. W połączeniu ze ścianą fermentatora ze szkliwa emaliowanego wypalanego w temperaturze 820 do 930 °C i testowanego iskrowo przy 1500 V, zespół radzi sobie z siarkowodorem i zaburzeniami pH bez zamieniania zbiornika w granicę ciśnieniową. Jeśli planujesz biogazownię lub modernizację fermentatora, prześlij profil produkcji gazu, zapotrzebowanie palnika, średnicę fermentatora oraz dane dotyczące wiatru i śniegu w lokalizacji, a konfiguracja zbiornika i dobór wymiarów tanku wrócą wraz z pakietem dokumentów.
Porozmawiaj z inżynierem
Wyślij dane swojej biogazowni: rodzaj i przepływ wsadu, objętość komory fermentacyjnej i temperaturę roboczą, oczekiwaną objętość biogazu na godzinę i na dobę, sposób końcowego wykorzystania gazu i jego minimalne stabilne zapotrzebowanie, poziom siarkowodoru, istniejące rysunki zbiorników, jeśli są dostępne, oraz warunki wiatrowe, śniegowe i sejsmiczne w lokalizacji. Zwrócimy konfigurację zbiornika membranowego, zakres ciśnień i ustawienia zaworów bezpieczeństwa, układ kolektora dachowego, średnicę i wysokość komory fermentacyjnej oraz pełny pakiet dokumentów przetargowych. Najpierw przegląd inżynierski, a nic nie jest sprzedawane, dopóki nie zaakceptujesz projektu.
WhatsApp