Двухмембранные газгольдеры для биогазовых установок
Создано 09.02
Двухмембранные газгольдеры для биогазовых установок
Двухмембранный газгольдер представляет собой буферный резервуар для газа низкого давления, а не газовый сосуд. Внутренняя мембрана удерживает биогаз при давлении около 2–3 кПа и образует границу газа, тогда как внешняя мембрана воспринимает ветровые, снеговые и дождевые нагрузки, так что газ никогда не испытывает этих нагрузок. Пространство между мембранами вентилируется или слегка наддувается для поддержания стабильности обоих слоёв, а вся система удерживается в диапазоне ±3–5 кПа с помощью предохранительного клапана и пламегасителя на коллекторе крыши. Поскольку оболочка изгибается, а не испытывает напряжение, она гораздо лучше подходит к болтовому реактору из стеклоплавильного стекла, чем жёсткий купол.
Биогазовые установки имеют проблему с подачей газа, которая совершенно не похожа на проблему с газом на нефтеперерабатывающем заводе. Производство следует за реакцией сбраживания, а значит, зависит от температуры и загрузки, тогда как потребление следует за кривой нагрузки котла или двигателя, которая от них не зависит. Без буфера предохранительный клапан открывается, и вы сжигаете в факеле газ, за производство которого заплатили, или давление падает, и воздух попадает в резервуар, который должен оставаться свободным от кислорода. Двухмембранный газгольдер для биогаза решает эту проблему за малую долю стоимости резервуара-газгольдера, и для установок, осуществляющих анаэробную очистку промышленных сточных вод, это обычно практическое решение. Инженерное решение, которое обеспечивает его работу, — это не сама мембрана, а регулирование давления и сопряжение с крышей метантенка.
Две мембраны, два расчётных случая
Ценность двойной мембраны заключается в разделении нагрузок. Внутренняя мембрана является границей газа: она удерживает биогаз при номинальном давлении от 2 до 3 кПа, поэтому давление, при котором работает метантенк, остаётся в килопаскальном диапазоне. Наружная мембрана расположена над ней и воспринимает ветровой подъём, снег и дождь, что означает, что газовое пространство никогда не подвергается воздействию внешней погоды, а внутренний слой не продувается и не подвергается ударам порывов ветра. Пространство между ними либо открыто к вентиляционной трубе, либо слегка надувается небольшим вентилятором; вентилируемый вариант распространён для метантенков, поскольку он поддерживает межмембранное пространство при атмосферном давлении и исключает любую возможность накопления газа в полости, тогда как вариант с избыточным давлением обеспечивает более аккуратный профиль на краю резервуара для площадок с ограничениями по высоте.
Диапазон давления — это определяющий параметр. Эксплуатация системы в пределах ±3–5 кПа с предохранительным клапаном, настроенным near верхней границы, и вакуумным прерывателем на нижней стороне означает, что оболочка немного смещается при колебаниях объёма газа, вместо того чтобы создавать напряжение в корпусе или приподнимать фланцевую прокладку. Именно поэтому гибкий газгольдер и болтовая эмалированная стенка подходят друг другу: оба рассчитаны на атмосферный резервуар с низким перепадом давления.
Место газгольдера в газовой линии
Крышный коллектор — это критически важный компонент. Газ покидает метантенк через патрубок, который должен объединять огнепреградитель и предохранительный клапан на одном соединении, чтобы засорённая горелка или остановленный двигатель не стали причиной избыточного давления в резервуаре. Оттуда газ направляется на этап десульфуризации, где дозирование хлорида железа или сухой десульфуризационный бокс удаляют сероводород, а затем — в котёл, двигатель или на факел. Сам газгольдер не является устройством очистки газа; он представляет собой буфер, поддерживающий стабильное давление, чтобы оборудование для очистки и сжигания получало предсказуемый поток.
Расчёт объёма буферной ёмкости начинается с пиковой часовой производительности газа за вычетом минимальной потребности горелки или двигателя, умноженной на время, которое вы хотите покрыть. Если газгольдер слишком мал, мембрана будет постоянно опускаться до упора или подниматься, а если слишком велик — вы заплатили за объём, который никогда не используете. Небольшое отступление по химии: эмалевое покрытие метантенка выдерживает воздействие сульфидов во всём диапазоне pH, поэтому сам резервуар не является ограничивающим элементом, но downstream-оборудование требует системы десульфуризации, рассчитанной исходя из пиковой нагрузки по сырью.
Интеграция резервуара с болтовым эмалированным метантенком
Кромка — это место, где сходятся держатель, оболочка и технологический процесс. Для стеклоэмалированного стального метантенка панели шириной около 1,2 м обжигаются при температуре от 820 до 930 °C, несут эмалевый слой толщиной от 0,25 до 0,45 мм с номинальной прочностью выше 3 450 Н/см² и соединяются болтами класса 8.8 и прокладками из EPDM. Фланцевое соединение крыши болтовой оболочки служит анкером для мембраны, поэтому оно должно быть оснащено патрубком для выхода газа, устройствами сброса давления и вакуумной защиты, портом датчика давления, который подаёт сигнал тревоги в SCADA, вентиляционным отверстием межстенного пространства и безопасным люком для доступа. Эмаль охватывает диапазон pH от 1 до 14, что помогает, когда сырьём служит промышленный поток, способный вызвать резкие колебания pH.
В эксплуатации предприятие хочет придерживаться простой процедуры: следить за динамикой давления, проверять уставку предохранительного клапана при ежегодной остановке, осматривать поверхность мембраны и анкерные крепления фланцев при той же остановке и поддерживать вентиляционное отверстие межмембранного пространства свободным в течение зимы. Поскольку держатель гибкий, развивающаяся проблема проявляется как медленный дрейф в диапазоне давления задолго до того, как она станет причиной запаха или сброса на факел.
Техническая спецификация
Параметр | Типичное значение / диапазон | Примечание |
Давление во внутренней мембране | ~2–3 кПа номинально | Газовая граница для биогаза |
Рабочий диапазон давления | ±3–5 кПа | Удерживается предохранительным клапаном и вакуумным прерывателем |
Наружная мембрана | погодный слой | Ветровая и снеговая нагрузка, ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Межпространство | вентилируемый или с легким избыточным давлением | Поддерживает стабильность обеих мембран |
Защитные устройства | предохранительный клапан, огнепреградитель | На газовом коллекторе крыши |
Эксплуатация метантенка | мезофильный 35–38 °C | Типичное время гидравлического удержания 20–30 дней |
Типичный выход газа | 0,5–0,6 м³ биогаза/кг удалённых летучих solids | Справочник по муниципальному осадку |
Эмалевое покрытие | 0,25–0,45 мм, обжиг при 820–930 °C | Испытание на искровой пробой 1500 В пост. тока для каждой панели |
Класс сосуда | атмосферное / низкое давление | Не является границей сосуда под давлением |
Практические заметки для заказа биогазовой установки
Когда вы пишете спецификацию, зафиксируйте три вещи явно. Во-первых, диапазон давления и уставку сброса, указанные числами с допуском, чтобы поставщик не мог поставить покрытие, для работы которого требуется 8 кПа. Во-вторых, перечень интерфейсов крыши, включая расположение огнепреградителя и то, находится ли он внутри или снаружи оболочки, размещение датчика давления и маршрут доступа для осмотра мембраны. В-третьих, доступ для обслуживания: мембранная крыша доступна для осмотра, но не для хождения, поэтому люк и кольцевой настил должны быть на чертеже.
Стоимость обычно ниже, чем у жёсткого стального или бетонного купола при том же объёме газа, а монтаж легче, поскольку нет тяжёлой жёсткой крыши для крана и не требуется сварка оболочки на месте. С другой стороны, гибкое хранилище имеет ограниченный срок службы мембраны и требует плановой замены, тогда как жёсткий купол служит дольше, но требует значительно более тяжёлых конструктивных решений. Для установок, где метантенк представляет собой болтовой резервуар, гибкий вариант обычно соответствует классу давления оболочки.
Пример проекта
Проект | Местоположение | Продукт | Производительность | Объём работ |
Анаэробная линия очистки, сточные воды переработки сои | Хэбэй, Китай | Метатенки GFS с газонепроницаемой крышей | зависит от проекта | Поставка анаэробной секции по EPC + надзор |
Хранение сточных вод пивоварни | Сычуань, Китай | Резервуар GFS | 14 655 м³ | водоснабжение, хранение сточных вод |
Программа промышленных резервуаров для сточных вод, 27 единиц | Синьцзян, Китай | Резервуар GFS | 30 469 м³ | поставка + надзор |
Инженерные возможности Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) занимается проектированием и изготовлением сборных резервуаров с 2008 года. Являясь первым в Китае производителем резервуаров из стеклоэмалированной стали (GFS), компания владеет почти 200 патентами, связанными с эмалью, производит примерно 300 000 стальных пластин с эмалевым покрытием в год, реализовала более 30 000 установленных проектов и поставляет свои резервуары более чем в 100 стран. Новая производственная база площадью 150 000 м² была добавлена для увеличения производственных мощностей, а единичные резервуары поставляются объёмом до 60 000 м³. Производство осуществляется в соответствии с ISO 9001 и ISO 45001, сертификация продукции включает NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI и EUROCODE, а проектирование выполняется с учётом AWWA D103-09, AWWA C550 и NFPA там, где этого требует применение.
Для биогазовых установок это включает конструкцию держателя с двойной мембраной, коллектор на крыше с предохранительным клапаном и интегрированным огнепреградителем, а также сборный эмалированный корпус метантенка, к которому крепится держатель.
Часто задаваемые вопросы
В1: В чем разница между газгольдером и покрытием с двойной мембраной?
О1: Обычный газгольдер — это сосуд или жесткая конструкция, которая хранит газ при более высоком давлении. Газгольдер с двойной мембраной является гибким и хранит газ при номинальном давлении от 2 до 3 кПа в диапазоне ±3–5 кПа, поэтому он подходит для корпуса метантенка, работающего при атмосферном давлении.
В2: Можно ли добавить биогазовый газгольдер к существующему резервуару?
A2: Часто да, если обод может выдержать мембранный анкер и компоновку сопел можно пересмотреть. Отправьте существующие чертежи и допустимое давление газа, и обзор возможности модернизации вернётся быстро.
Q3: Как рассчитать объём газгольдера?
A3: Возьмите пиковую часовую производительность газа, вычтите минимальную потребность горелки или двигателя и умножьте на необходимое время буферизации. Результат — это газовое пространство, которое должна покрыть мембранная оболочка.
Q4: Требуется ли огнепреградитель?
A4: Как правило, да, на выпускном коллекторе газа метантенка, подающего биогаз к горелкам или двигателям, вместе с предохранительным клапаном и вакуумным прерывателем. Попросите поставщика показать компоновку коллектора.
Q5: Устойчива ли мембрана к сероводороду?
A5: Оболочка находится за пределами границы газа для наружного слоя, а внутренняя мембрана выбрана для работы с биогазом, при этом эмалевое покрытие метантенка выдерживает воздействие сульфидов во всем диапазоне pH. Тем не менее, для downstream-оборудования требуется десульфуризация.
Q6: Каков интервал осмотра и замены?
A6: Визуальный осмотр при каждой остановке, ежегодная проверка анкерных креплений фланцев и поверхности, а также замена мембраны по окончании срока службы, который поставщик должен указать в предложении в виде числа.
Q7: Требуется ли для крышки специальный фундамент?
A7: Сам газгольдер лёгкий, но резервуар метантенка, на котором он установлен, — нет: кольцевая балка или бетонный фундамент с контролируемой осадкой остаются критически важным элементом, как и для любого болтового резервуара.
Двухмембранный газгольдер — это самый дешёвый надёжный способ удерживать давление газа в метантенке в контролируемом диапазоне и не допускать, чтобы установка сбрасывала газ на факел или засасывала воздух. Идея конструкции заключается в разделении погодной нагрузки и газовой нагрузки, а диапазон ±3–5 кПа с предохранительным клапаном, вакуумным разрывным клапаном и огнепреградителем — это то, что делает его безопасным на атмосферной оболочке. В сочетании со стенкой метантенка из плавленой эмали, обожжённой при 820–930 °C и испытанной на пробой при 1500 В, сборка выдерживает сульфиды и колебания pH, не превращая резервуар в границу давления. Если вы планируете биогазовую установку или модернизируете метантенк, пришлите профиль выхода газа, потребность горелки, диаметр метантенка и данные о ветре и снеге на площадке, и конфигурация газгольдера и размеры резервуара вернутся вместе с пакетом документации.
Свяжитесь с инженером
Отправьте данные вашей биогазовой установки: тип и расход сырья, объём метантенка и рабочую температуру, ожидаемый объём биогаза в час и в сутки, конечное использование газа и его минимальную стабильную потребность, уровень сероводорода, имеющиеся чертежи резервуара, если таковые имеются, а также ветровые, снеговые и сейсмические условия площадки. Мы вернём конфигурацию газгольдера, диапазон давления и настройки предохранительных клапанов, схему коллектора на крыше, диаметр и высоту метантенка, а также полный комплект тендерной документации. Сначала инженерная экспертиза, и ничего не продаётся, пока вы не будете удовлетворены проектом.
WhatsApp