Jak projekty biogazowe na odpady organiczne zabezpieczają surowiec
Utworzono 09.08
Jak projekty biogazu z odpadów organicznych zabezpieczają surowiec
Projekty biogazowe wykorzystujące odpady organiczne zapewniają sobie dostęp do surowca, równoważąc dostępne odpady z objętością fermentatora i czasem retencji, zanim zamówiony zostanie jakikolwiek zbiornik. W przypadku fermentacji mezofilowej w temperaturze 35–38 °C hydrauliczny czas retencji wynoszący około 20–30 dni pokrywa typowy przypadek, a typowe osady komunalne dają około 0,5–0,6 m³ biogazu na kilogram usuniętych substancji lotnych. Strona magazynowania musi być utrzymywana pod ciśnieniem atmosferycznym: gaz jest przechowywany pod elastyczną powłoką przy zaledwie kilku kilopaskalach, z zaworem nadmiarowym i przerywaczem płomienia, więc płaszcz fermentatora i system gazowy stanowią odrębne zakresy projektowe, mimo że są jedną instalacją.
Pierwszy rok biogazowni jest zwykle rozstrzygany przez substrat, a nie przez fermentor. Projekt, który podpisał umowę sprzedaży gazu na przejętym strumieniu odpadów, odkrywa następnie sezonowy wzorzec dostawcy, odległość transportu ciężarówkami albo po prostu, że odpady napływają w tempie dwóch trzecich tego, co zakłada objętość zbiornika. Zadaniem inżyniera w takiej sytuacji nie jest ani powiększenie zbiornika, ani renegocjacja umowy, lecz zapisanie bilansu substratów na papierze: ile ton dziennie czego, przy jakiej zawartości substancji stałych, dostarczanych jak często i przetrzymywanych jak długo. Gdy ten bilans jest rzeczywisty, objętość zbiornika, czas retencji i magazynowanie gazu wynikają z arytmetyki. W ten sposób projekty biogazowe z odpadów organicznych zapewniają sobie substrat bez zgadywania. Gdy bilans jest rzeczywisty, objętość zbiornika, czas retencji i magazynowanie gazu wynikają z arytmetyki. W kategoriach zaopatrzenia, na pytanie, jak projekty biogazowe z odpadów organicznych zapewniają sobie substrat, odpowiada ten bilans na papierze, a nie objętość zbiornika ustalona przed zmierzeniem strumienia odpadów.
Najpierw bilans surowca
Tonaż, sucha masa całkowita i sposób dostarczania to trzy liczby, na podstawie których określa się wielkość zakładu. Zacznij od dostępnego strumienia odpadów i jego zawartości suchej masy: strumień z przetwórstwa spożywczego może docierać przy 8–12 procentach suchej masy całkowitej, osad komunalny przy 3–5 procentach, a pozostałości po zbiorach znacznie wyżej, ale są dostępne sezonowo. Pomnóż dzienny tonaż przez udział suchej masy całkowitej, aby otrzymać dostępną suchą masę organiczną, ponieważ wydajność biogazu wyraża się na kilogram usuniętej suchej masy organicznej. Następnie sprawdź sposób dostarczania: ciągły rurociąg różni się całkowicie od jednorazowej dostawy w tygodniu, a ta różnica jest tym, co musi pochłonąć zbiornik wyrównawczy. Zapisz wszystkie trzy wartości przed rysowaniem zbiornika, ponieważ objętość zbiornika i system zasilania to ta sama decyzja widziana z dwóch stron.
Objętość fermentatora, retencja i wydajność
Czas retencji jest zmienną projektową, która łączy odpady z gazem. W warunkach mezofilnych, między 35 a 38 °C, hydrauliczny czas retencji wynoszący około 20–30 dni jest zwykle podstawą dla komunalnych i przemysłowych odpadów organicznych, przy czym krótsze czasy są możliwe, gdy ładunek jest wysoce biodegradowalny, a dłuższe, gdy substancje stałe są trudne w rozkładzie. Wydajność, jaką należy zaplanować, wynosi około 0,5–0,6 m³ biogazu na kilogram usuniętych substancji lotnych dla typowych osadów komunalnych oraz około 0,3–0,5 m³ metanu na kilogram usuniętych substancji lotnych dla osadów ściekowych. Pomnóż dzienny ładunek substancji lotnych przez wybrany czas retencji, aby uzyskać objętość roboczą, następnie dodaj wolną przestrzeń oraz miejsce na pianę, kożuch i osiadający piasek, ponieważ fermentator, który wypełni się kożuchem, traci przestrzeń gazową bez utraty poziomu cieczy.
Magazynowanie, pokrywy i granica ciśnienia atmosferycznego
Utrzymanie strony gazowej na poziomie kilku kilopaskali sprawia, że cała instalacja staje się prostsza. Fermentator ze stali szkliwionej to płaszcz atmosferyczny; gaz nie wytwarza ciśnienia w zbiorniku, lecz nadmuchuje elastyczną powłokę lub wypiera zbiornik gazu, a ciśnienie jest utrzymywane w zakresie kilku kilopaskali z urządzeniem odciążającym jako zabezpieczeniem. Dlatego klauzula dotycząca powłoki należy do specyfikacji: zewnętrzna membrana z wewnętrzną membraną tworzą przestrzeń gazową, wewnętrzna membrana jest przystosowana do nominalnego ciśnienia gazu w zakresie kilopaskali, a zawór bezpieczeństwa ciśnieniowego wraz z przerywaczem płomienia chronią granicę. Mieszanie należy do tego samego zakresu, ponieważ bez mieszania na górze tworzy się warstwa kożucha, a na dnie osiada piasek — oba zjawiska zmniejszają użyteczną objętość i mogą zablokować odprowadzanie gazu.
Specyfikacja techniczna
Parametr | Typowa wartość / zakres | Uwaga |
Mezofilowa temperatura robocza | 35–38 °C | standardowy zakres fermentacji mezofilowej |
Hydrauliczny czas retencji | 20–30 dni | typowe dla komunalnych i przemysłowych odpadów organicznych |
Wydajność biogazu, osad komunalny | 0,5–0,6 m³/kg usuniętych VS | podstawa planistyczna dla produkcji gazu |
Wydajność metanu, osad ściekowy | 0,3–0,5 m³ CH₄/kg usuniętych VS | zależy od podatności na rozkład |
Granica ciśnienia gazu | utrzymywane na poziomie kilku kPa | elastyczna pokrywa, płaszcz atmosferyczny |
Zabezpieczenie i ochrona | zawór bezpieczeństwa ciśnieniowego, odcinacz płomienia | zabezpieczenie strony gazowej |
Temperatura topnienia emalii | 820–930 °C | płaszcz zbiornika ze szkła stapianego ze stalą |
Grubość warstwy emalii | 0,25–0,45 mm | o wartości powyżej 3450 N/cm² |
Wymiarowanie buforów magazynowych wokół fermentatora
Magazynowanie wsadu, magazynowanie pofermentu i magazynowanie gazu to trzy różne obliczenia. Magazynowanie wsadu obejmuje lukę między wzorcem dostaw a ciągłym zasilaniem: strumień dostarczany dwa razy w tygodniu wymaga wystarczającego bufora, aby utrzymać zasilanie fermentatora przez weekend, plus margines na awarię. Magazynowanie pofermentu wynika z kalendarza rozlewania lub przetwarzania, często obejmującego wiele miesięcy. Magazynowanie gazu jest wymiarowane na podstawie tempa produkcji gazu i minimalnej użytecznej objętości przykrycia, a nie objętości fermentatora, a nadwyżka trafia do pochodni lub kotła jako kwestia dyspozytorska. Ponieważ system panelowy jest skręcany, a panele są dostarczane na płasko, zakład może zainstalować jeden fermentator, uruchomić go i dodać drugi zbiornik w miarę wzrostu kontraktu na surowiec, co często jest drogą o niższym ryzyku w zakładzie zależnym od umowy dostawy.
Studium przypadku
Projekt | Lokalizacja | Produkt | Wydajność | Zakres |
Ścieki z produkcji fasoli – sekcja beztlenowa | Hebei, Chiny | GFS fermentator + pokrywa | sekcja procesu beztlenowego | dostawa + integracja procesu |
Seria ścieków browarniczych | Syczuan, Chiny | Zbiornik GFS | 14 655 m³ | dostawa + pomoc przy montażu |
Seria ścieków przemysłowych | Xinjiang, Chiny | Zbiornik GFS | 30 469 m³ w 27 zbiornikach | dostawa + nadzór nad instalacją |
Miejski ciąg ścieków | Syczuan, Chiny | Zbiornik GFS | 17 420 m³ w 10 zbiornikach | dostawa + wsparcie rozruchu |
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 stali szkliwionej (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, gdy wymaga tego zastosowanie.
W przypadku zastosowań beztlenowych i biogazowych obejmuje to płaszcz fermentatora, integrację gazoszczelnego dachu membranowego oraz opisaną powyżej granicę ciśnienia na poziomie kilopaskali, wraz z mieszaniem i dystrybucją wsadu, które chronią użyteczną objętość gazu w okresie retencji.
Często zadawane pytania
P1: Co decyduje o tym, czy projekt ma wystarczającą ilość surowca?
A1: Dzienny ładunek substancji lotnych w stosunku do objętości roboczej fermentatora i wybranego czasu retencji. Jeśli odpady dostarczają mniej, niż zakłada obliczenie retencji, instalacja jest przewymiarowana, a prognoza produkcji gazu nie zostanie spełniona.
Q2: Jaki czas retencji należy zaplanować?
A2: Około 20–30 dni dla operacji mezofilowej w temperaturze 35–38 °C na typowych komunalnych i przemysłowych odpadach organicznych. Krótsze czasy są możliwe dla łatwo degradowalnych ładunków, dłuższe tam, gdzie substancje stałe są trudne do hydrolizy.
Q3: Jak fermentator jest obsługiwany pod względem ciśnienia?
A3: Na poziomie atmosferycznym. Elastyczna pokrywa utrzymuje gaz przy kilku kilopaskalach, a zawór bezpieczeństwa ciśnieniowego i odcinacz płomienia chronią granicę; sam płaszcz nigdy nie jest traktowany jako zbiornik ciśnieniowy.
Q4: Co musi robić pokrywa?
A4: Utworzyć gazoszczelną elastyczną granicę nad cieczą, utrzymywać zadane ciśnienie nominalne w zakresie niskich kilopaskali, przenosić obciążenie wiatrem i śniegiem na płaszcz oraz być kompatybilnym z atmosferą gazową i wszelkim odsiarczaniem poniżej.
P5: Czy siarkowodór stanowi problem dla zbiornika?
O5: Emalia dobrze toleruje warunki siarczkowe w zakresie pH 1–14, a gładka powierzchnia zatrzymuje mniej biofilmu. Usuwanie H₂S to kwestia uzdatniania gazu poniżej, z wykorzystaniem chlorku żelaza(III) lub suchego odsiarczania w celu ochrony silnika lub kotła.
P6: Jak zakład powinien postępować w przypadku niedoboru surowca?
A6: Dodaj drugi równoległy zbiornik lub zwiększ retencję w istniejącym, zamiast eksploatować instalację poniżej jej przepływu projektowego, ponieważ fermentator zasilany poniżej swojego obciążenia po prostu produkuje mniej gazu. Skręcane płaszcze sprawiają, że opcja równoległa jest praktyczna.
Q7: Które przeglądy mają znaczenie w perspektywie trzydziestu lat?
A7: Stan membrany przykrywającej i jej zakotwienie, moment dokręcenia śrub po pierwszym napełnieniu i po pierwszym roku, mieszadło i głębokość warstwy kożucha, odbiór gazu i urządzenia nadmiarowo-upustowe, a także kontrola wzrokowa wewnętrznej powierzchni emaliowanej przy każdym wyłączeniu.
Bezpieczeństwo surowca to ćwiczenie arytmetyczne wykonywane przed zamówieniem zbiornika: dzienne tony, sucha masa całkowita, obciążenie substancją organiczną, wzorzec dostaw, czas retencji i wydajność biogazu razem określają objętość fermentora i otaczających go buforów. Praca mezofilna w temperaturze 35–38 °C przy retencji 20–30 dni i wydajności około 0,5–0,6 m³ na kilogram usuniętej substancji organicznej to powszechna podstawa planowania, a przestrzeń gazowa utrzymywana przy kilku kilopaskalach pozwala zachować prostą konstrukcję płaszcza i przejrzysty zakres bezpieczeństwa. Tam, gdzie pozwala na to umowa dostawy, zainstaluj jeden zbiornik i dodaj drugi, gdy strumień odpadów zostanie zabezpieczony. Prześlij inwentarz surowca i wzorzec dostaw, a objętość instalacji wyniknie z obliczeń.
Porozmawiaj z inżynierem
Prześlij dostępne strumienie odpadów wraz z tonażem i suchą masą całkowitą, sposób dostawy i sezonowość, wymaganą produkcję gazu lub energię zastępczą, klimat i działkę oraz sposób wykorzystania gazu. Zespół inżynieryjny zwróci rekomendację dotyczącą objętości fermentatora i czasu retencji, dobór wielkości magazynu wsadu i pofermentu, propozycję pokrywy i granicy ciśnienia wraz z rozmieszczeniem zaworów bezpieczeństwa i odcinających, układ mieszania i odbioru gazu oraz plan dostaw etapowych. Jeśli inny materiał płaszcza lepiej pasuje do procesu, opcja ta jest podana obok wraz z uzasadnieniem.
WhatsApp