Loy parchalanishidan qancha biogaz hosil bo'ladi: quvvat, HRT va tank hajmini aniqlash bo'yicha ko'rsatmalar
Tashkil Topildi 09.09
Loy parchalanishi qancha biogaz ishlab chiqaradi: sig'im, HRT va tank o'lchamlarini tanlash bo'yicha qo'llanma
Kanalizatsiya loyqasining anaerob parchalanishi odatda mezofil haroratda yo'q qilingan uchuvchan qattiq moddalarning har kilogrammidan 0,3–0,5 m³ CH₄ yoki qo'shilgan har kg US uchun 0,5–0,6 m³ biogaz hosil qiladi. Haqiqiy gaz miqdori to'rtta o'zgaruvchi bilan belgilanadi: ozuqa qattiq moddalar konsentratsiyasi, uchuvchan qattiq moddalar ulushi, gidravlik saqlanish vaqti va harorat barqarorligi. 35–38 °C haroratda va 20–30 kunlik GSV bilan ishlaydigan 10 000 m³ hajmdagi metantenk odatda o'rtacha emas, balki eng yuqori gaz hosil bo'lish tezligiga qarab o'lchamlanadi, chunki gaz to'planishi va tom bosim chegarasi qisqargan ozuqa bilan o'tgan dam olish kunlari va to'satdan yomg'ir yukini ko'tarishi kerak. Ushbu qo'llanma massa balansini qanday qilib rezervuar hajmi va tom spetsifikatsiyasiga aylantirishni ko'rsatadi.
Ko‘pchilik texnolog-muhandislar digester hajmini aniqlash masalasiga faqat zavod tasdiqlangandan va qurilish ishlari baholanayotganda duch kelishadi. Xom cho‘kindi yetkazib berish shartnomasi imzolangan, digestatni utilizatsiya qilish yo‘nalishi belgilangan, va birdan kimdir qozonni qish bo‘yi ishlab turishi uchun qancha kub metr digester hajmi kerakligini so‘raydi. Bu savolga faqat taxminiy qoida bilan javob berib bo‘lmaydi: biogaz chiqishi ozuqa tarkibida qancha uchuvchan qattiq moddalar borligiga, suyuqlikning tankda qancha vaqt turishiga va haroratning tor diapazonda saqlanishiga bog‘liq. Ushbu maqola shu savolga javob beradigan moddiy balansni ko‘rib chiqadi, so‘ngra bu raqam qanday qilib tank diametri, tom konstruksiyasi va xavfsizlik klapanining sozlash nuqtasiga aylanishini ko‘rsatadi. Cho‘kindining anaerob parchalanishi qancha biogaz hosil qilishi ozuqa xarakteristikasi ma’lum bo‘lgach, to‘g‘ridan-to‘g‘ri muhandislik hisobiga aylanadi.
Gaz ko'rsatkichi aslida qayerdan kelib chiqadi
Digester gaz ishlab chiqarish hajmi tank hajmiga emas, balki uchuvchi qattiq moddalarning parchalanishiga bog'liq. Standart loyihalash ifodasi uchuvchi qattiq moddalarning yuklanish tezligidan boshlanadi: hosil bo'lgan biogaz chiqarilgan VS ning shu substratning solishtirma gaz unumdorligiga ko'paytirilganiga teng. Shahar birlamchi va aralash loyqasi uchun amaliy rejalashtirish ko'rsatkichi qo'shilgan har bir kg VS uchun 0,5–0,6 m³ biogazni tashkil etadi va bu hajmning taxminan 60 foizi metandan iborat. Spirtli ichimliklar yoki loviya qayta ishlash oqava suvlari kabi oziq-ovqat va fermentatsiya chiqindilari oqimlari odatda boyroq bo'ladi va COD balansi adabiyot qiymatlari bilan emas, balki laboratoriya sinovlari orqali tekshirilgandan so'ng, ushbu diapazonning yuqori qismida yoki undan yuqoriroqda rejalashtirilishi mumkin.
Birinchi qadam har doim haqiqiy loyqada xarakterlash sinovi hisoblanadi. Umumiy quruq modda, quruq moddaning ulushi sifatida uchuvchi quruq modda va XPK ning UQM ga nisbati sizga maydon 0,4 yoki 0,7 m³/kg da joylashganini ko'rsatadi. Faqat quyultirilgan chiqindi faol loyqani qabul qiladigan inshoot diapazonning pastki qismida joylashadi; yuqori konsentratsiyali oziq-ovqat oqimini import qiladigan yoki birgalikda hazm qiladigan inshoot yuqori qismida joylashadi. Ushbu bosqichni o'tkazib yuboradigan loyihachilar odatda gaz saqlagichni 20 dan 30 foizgacha kichik o'lchamda loyihalaydilar, bu esa keyinchalik birinchi yuqori yuklamali haftada digestorning loyihaviy bosimidan yuqori bosimda ishlashida namoyon bo'ladi.
Hosildorlikni digester hajmiga aylantirish
Uchuvchan qattiq moddalar yuklamasi va gidravlik saqlanish vaqti reaktor hajmini belgilaydi. Kunlik VS massasi ma’lum bo‘lgach, reaktor hajmi tanlangan organik yuklama tezligidan kelib chiqadi. 35–38 °C da mezofil rejim odatiy mezon hisoblanadi, bunda shahar loyqasi uchun gidravlik saqlanish vaqti 20–30 kun, yuqori qattiq moddalar konsentratsiyasida esa 15–20 kun. Hajmiy yuklama odatda har bir kub metr digestor hajmiga kuniga 1,5–4,0 kg VS oralig‘ida saqlanadi. Kunlik VS yuklamasini loyihaviy yuklama tezligiga bo‘ling va ish hajmini olasiz; ko‘pik, qatqaloq va gaz uchun bo‘sh joy qo‘shsangiz, tank qobig‘ining balandligini olasiz.
Volumetrik sig‘im yagona cheklov emas. Rezervuar ham suyuqlik yuzasida hosil bo‘ladigan ko‘pik qatlami orqali barqaror suyuqlik sathini saqlab turishi va suyuqlik chizig‘i ustidagi gaz bo‘shlig‘i uchun joy qoldirishi kerak. Mexanik aralashtirishsiz 35–38 °C da ishlaydigan digester bir necha yuz millimetr qalinlikka yetishi mumkin bo‘lgan suzuvchi qobiq hosil qiladi; bu qobiq texnologik model hisobga olmagan hajmni egallaydi. Bir yoki ikkita mexanik aralashtirgich qo‘shish yoki aralashtirish uchun biogaz aylanmasidan foydalanish qobiqni yupqa ushlab turadi va samarali hajm hisob-kitobga mos kelishiga imkon beradi.
Tom, bosim chegarasi va gaz bilan ishlash
Digester tomi past bosimli gaz chegarasi bo'lib, bosimli idish emas. Kichik va o'rta digesterlar deyarli har doim atmosfera bosimiga yaqin sharoitda ishlatiladi, gaz bo'shlig'i esa faqat bir necha kilopaskalda ushlab turiladi. Ikki membranali yoki shisha tolali tomlar odatiy tanlovdir: tashqi membrana ob-havoga ta'sir qiladi, ichki membrana esa taxminan 2–3 kPa nominal gaz bosimini ko'taradi, gaz liniyasida esa relyef tizimi va alangani ushlab qoluvchi moslama bo'ladi. Loyihalash yig'ilishida tankni o'z nomi bilan chaqiring — egiluvchan tomli past bosimli saqlash inshooti — chunki qattiq konverter spetsifikatsiyasi noto'g'ri kod yo'nalishiga va noto'g'ri xarajatga olib keladi.
Korroziya — tomning ikkinchi mavzusi. Digestor gazidagi H₂S suyuqlik chizig'ida va gaz bo'shlig'ining kondensatsiya zonasida po'latga ta'sir qiladi, ammo shisha bilan qoplangan po'lat qoplama o'zi to'liq pH diapazonida kimyoviy jihatdan inert bo'lib, bu qoplamani nosozlik sababi sifatida yo'q qiladi va faqat murvatli birikmalar, qistirmalar va tashqi qoplama tekshirish uchun qoladi. EPDM qistirmali murvatli panellar, yig'ishdan keyin 1500 V DC uchqun sinovi va murvat momentini davriy tekshirish GFS digestori uchun amaliy tekshirish oralig'i hisoblanadi. FeCl₃ dozalash yoki quruq temir oksidi qatlami bilan oltingugurtsizlantirish, tank qoplamasi nimaga bardosh bera olishidan qat'i nazar, quyi oqimdagi qozonlar va generatorlarni himoya qiladi.
Texnik spetsifikatsiya
Parametr | Odatiy qiymat / diapazon | Izoh |
Digester ish harorati | 35–38 °C (mezofil) | 50–55 °C termofil, issiqlik arzon bo'lganda |
Gidravlik saqlanish vaqti | Mezofil tezlikda 20–30 kun | Yuqori qattiq moddalar miqdorida 15–20 kun |
Maxsus metan hosildorligi | Yo'q qilingan har bir kg VS uchun 0,3–0,5 m³ CH₄ | Maydon loyqasini dastgoh sinovidan o'tkazish orqali tekshirish |
Biogaz unumi (barcha komponentlar) | Qo'shilgan har bir kg VS uchun 0,5–0,6 m³ biogaz | Metan ulushi odatda ~60 foiz |
Gaz bo'shlig'i bosimi | ±3–5 kPa, ichki membrana ~2–3 kPa | Himoya klapani va alanga to'sqinchi talab qilinadi |
Emal eritish harorati | 820–930 °C | Shisha bir termik siklda po'latga eritiladi |
Emal qatlami qalinligi | 0,25–0,45 mm | Yig'ishdan keyin 1500 V DC uchqun sinovi |
Emal qatlamining siqilish mustahkamligi | 3 450 N/cm² dan yuqori | Emal qatlamining o'zi uchun mo'ljallangan |
Sirt g'adir-budurligi | Ra < 0,8 µm | Barqaror, tozalash oson ichki yuza |
pH ga chidamli qoplama | 1–14 | Digestion pH diapazonining to'liq qismida inert |
Dizayn xizmat muddati | kamida 30 yil | Belgilangan kimyoviy xizmat sharoitida |
Zavod aslida ishlaydigan tank hajmini aniqlash
Амалий мисолни кўриб чиқайлик. Шаҳар коммунал хўжалиги кунига 1200 м³ лойқа юборади, унда қуруқ моддалар улуши 5 фоиз, учиб кетувчи қуруқ моддалар фракцияси 0,70. Бу кунига 60 тонна қуруқ модда, кунига 42 тонна учиб кетувчи қуруқ моддани ташкил қилади. Кунига бир куб метрга 2,5 кг учиб кетувчи қуруқ модда юклаш тезлигида талаб қилинадиган иш ҳажми тахминан 16 800 м³ ни ташкил қилади, бу 20 кунлик HRT да мос келади. Бўш ҳажм, қатрон ва газ бўшлиғи учун тахминан 15 фоиз қўшилса, қобиқ ҳажми тахминан 19 000–20 000 м³ га етади. Ҳар кг учиб кетувчи қуруқ моддадан 0,55 м³ газ ҳосил бўлиши кунига тахминан 23 100 м³ биогаз беради, бу ўртача соатига тахминан 960 м³, озиқлантириш цикли жамланганда чўққи эҳтимол бундан 30 фоиз юқори бўлиши мумкин.
Ушбу энг юқори сарф қувур диаметрини, вентиляторни ва фақела ўлчамини белгилайди. Ўртача сарф қозонни белгилайди. Резервуар ҳажми қурилиш кўламини белгилайди. Учта кўрсаткичдан бирортасини аралаштириб юбориш — биогаз лойиҳаси бюджетдан ошиб кетишининг энг кўп учрайдиган сабабидир. Панел кенглиги тахминан 1,2 м бўлган болтли шиша қопланган пўлат резервуар бу ўлчамда амалий ечим ҳисобланади, чунки қобиқ модулли юк жўнатмаларида етказиб берилиши, баландлиги пойдеворни қайта чизмасдан ҳисобланган ҳажмга мослаштирилиши ва кейинчароқ, агар ишлаб чиқариш кенгайса, резервуар узайтирилиши мумкин.
Loyiha misoli
Loyiha | Joylashuv | Mahsulot | Sig'im | Qamrov |
Loviya qayta ishlash oqava suvlari uchun anaerob tozalash bo'limi | Xitoy, Xebey | Gaz o'tkazmaydigan membrana tomli GFS digester tanklari | anaerob jarayon bo'limi yetkazib beriladi | tank yetkazib berish va anaerob bo'lim integratsiyasi |
Sanoat oqava suv tanklari, 27 dona | Xitoy, Shinjon | GFS tanklari | Jami 30 469 m³ | yetkazib berish va nazorat |
Pivo zavodi oqova suv idishlari | Xitoy, Sichuan | GFS idishlari | 14 655 m³ | boltlangan idish va tomni yetkazib berish |
Shahar oqova suv idishlari, 10 dona | Xitoy, Sichuan | GFS idishlari | Jami 17 420 m³ | yetkazib berish va joyida yig'ish |
Markaziy emal muhandislik salohiyati
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) 2008-yildan buyon boltli saqlash tanklarini loyihalashtiradi va ishlab chiqaradi. Xitoyda birinchi shisha-emal po‘lat (GFS) tank ishlab chiqaruvchisi sifatida kompaniya emalga oid 200 ga yaqin patentga ega bo‘lib, yiliga taxminan 300 000 dona emal qoplangan po‘lat plastina ishlab chiqaradi, 30 000 dan ortiq o‘rnatilgan loyihalarni yakunlagan va tanklarini 100 dan ortiq mamlakatga yetkazib beradi. Ishlab chiqarish quvvatini oshirish uchun yangi 150 000 m² ishlab chiqarish bazasi qo‘shildi va bitta tanklar 60 000 m³ gacha yetkazib beriladi. Ishlab chiqarish ISO 9001 va ISO 45001 asosida amalga oshiriladi, mahsulot sertifikatlari NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI va EUROCODE ni o‘z ichiga oladi, dizayn esa qo‘llanilishi talab qilingan hollarda AWWA D103-09, AWWA C550 va NFPA ga asoslanadi.
Hazm qilish xizmati uchun bu qobiliyat jarayonga tegishli apparat vositalarini qamrab oladi: gaz o'tkazmaydigan ikki membranali tomning integratsiyasi, yuqorida tavsiflangan bosim chegarasi va relyef sozlamalari hamda hazm qilgich aslida o'z ichiga olgan nordon, ammiakli suyuqlikka nisbatan inert bo'lgan emal qoplamasi.
Ko'p beriladigan savollar
1-savol: Loyni hazm qilish bir tonna ho'l loydan qancha biogaz ishlab chiqaradi?
1-javob: Bu qattiq moddalar miqdoriga bog'liq. 5 foiz umumiy qattiq moddalar va 70 foiz uchuvchi qattiq moddalar bo'lganda, bir tonna ho'l loy taxminan 35 kg UQ beradi, bu esa 1 kg UQ uchun 0,5–0,6 m³ hisobida berilgan bir tonna ho'l loy uchun taxminan 17–21 m³ biogaz beradi.
2-savol: Hazm qilgich haroratini oshirish gaz unumini oshiradimi?
A2: Faqatgina biroz. Mezofil 35–38 °C va termofil 50–55 °C sharoitlari VS ning o'xshash qismini olib tashlaydi. Amaliy farq tezlikda: termofil hazm qilish bir xil yuklama uchun saqlash vaqtini qisqartiradi, shuning uchun isitish va aralashtirish energiya xarajatlari oshsa-da, tank hajmi kichrayadi.
S3: Nega bir xil loy ikki zavodda turli hajmdagi gaz hosil qiladi?
J3: Chunki unumdorlik har bir kub metr xom ashyo uchun emas, balki har bir kilogramm uchuvchan qattiq moddalar uchun hisoblanadi. Quyultirishdagi farqlar, tirmalangan va birlamchi loy nisbatidagi tafovutlar, birlamchi cho'kindining qo'shilishi va urug' loyining yoshi bu ko'rsatkichni o'zgartiradi.
Q4: GFS tanki anaerob digester uchun ishlatilishi mumkinmi?
A4: Ha. Shisha bilan qoplangan po'lat tanklar atmosferadan past bosimli saqlash tuzilmalari bo'lib, emal qatlami pH 1–14 oralig'ida inertdir, bu digesterning ammiak va sulfid muhitiga mos keladi. Gaz chegarasini qobiq emas, balki tom tizimi ko'taradi.
Q5: Gaz saqlagichni digesterga nisbatan qanday o'lchaysiz?
A5: Saqlagichni kunlik o'rtacha emas, balki eng yuqori soatlik gaz ishlab chiqarish va zaxiraga qarab o'lchang. Dam olish kunlaridagi ozuqa kamayishi, issiqlik shoklari va birgalikda hazm qilingan oziq-ovqat chiqindilari oqimidan yuklanish tebranishlari - saqlagich va relyef tizimi bardosh berishi kerak bo'lgan sharoitlar.
Q6: Digester tomi uchun odatiy tekshirish oralig'i qancha?
A6: Har bir to'xtashda tom va membranani vizual tekshirish, xuddi shu tsiklda qistirma va murvat momentini tekshirish, hamda har qanday panel almashtirilgandan so'ng qoplama uchqun sinovi. Ko'pchilik egalar yillik strukturaviy tekshiruvlarni va gaz liniyasi xavfsizlik to'xtashi bilan bog'langan qisqaroq membrana tekshiruvini o'tkazadilar.
Loyqaning anaerob parchalanishidan olinadigan biogaz miqdori rezervuar buyurtma qilinishidan oldin ma'lum bo'lishi mumkin: uchuvchi qattiq moddalarni tavsiflang, yuklash tezligini tanlang, haroratni 35–38 °C da ushlab turing va massa balansini hajm, gaz sarfi va tom bosimiga aylantiring. Xaridor uchun eng muhim uchta raqam — bu VS yuklash tezligi, eng yuqori soatlik gaz sarfi va tom tizimi ushlab turishga sozlangan bosim. Bularni to'g'ri aniqlasangiz, rezervuar hajmi o'z-o'zidan kelib chiqadi. Faqat qobiq hajmini belgilash, eng yuqori gaz sarfi va bosimni tushirish nuqtasisiz — bu qurilmalarning birinchi yuqori yuklamali qishda gaz yetishmasligiga olib keladi.
Agar siz loy xarakteristikasini, loyihaviy kunlik oqimni va talab qilinadigan saqlash vaqtini yuborsangiz, Center Enamel muhandislari tank o'lchamini hisoblash, tom va bosim chegarasi bo'yicha taklif hamda ko'rib chiqish uchun chizma paketini qaytaradilar.
Muhandis bilan gaplashing
Bizga oziqlantirish loyining xarakteristikasini, kunlik oqimni, maqsadli qattiq moddalar konsentratsiyasini va qoplashingiz kerak bo'lgan gaz yoki issiqlik talabini yuboring, bizning jarayon va tank muhandislarimiz digester hajmini, gaz bilan ishlash tezligini va tom bosim chegarasini o'lchaydilar, so'ngra ko'rib chiqish uchun texnik fayl paketini ulashadilar. Hech qanday majburiyat yo'q, faqat o'z jarayon konsultantingiz oldiga qo'yishingiz mumkin bo'lgan muhandislik raqamlari.
WhatsApp