Bình chứa khí sinh học màng đôi cho nhà máy khí sinh học
Tạo vào 09.02
Bình chứa biogas màng đôi cho công trình biogas
Bồn chứa biogas màng đôi là một bộ đệm khí áp suất thấp chứ không phải là bình chứa khí. Màng trong chứa biogas ở áp suất khoảng 2 đến 3 kPa và tạo thành ranh giới khí, trong khi màng ngoài chịu tải trọng gió, tuyết và mưa để khí không bao giờ phải chịu những tải trọng đó. Khoảng không gian giữa các màng được thông hơi hoặc tạo áp suất nhẹ để giữ cả hai lớp ổn định, và toàn bộ hệ thống được duy trì trong dải ±3 đến 5 kPa bằng van xả áp và bộ chặn lửa trên ống góp mái. Vì vỏ màng uốn dẻo thay vì chịu ứng suất, nó phù hợp với bể phân hủy bằng thép tráng men liên kết bằng bu lông hơn nhiều so với một mái vòm cứng.
Các nhà máy biogas có một vấn đề về cung cấp khí trông không giống chút nào với vấn đề khí của nhà máy lọc dầu. Sản xuất tuân theo phản ứng phân hủy, nghĩa là nó tuân theo nhiệt độ và tải nạp, trong khi tiêu thụ tuân theo đường cong phụ tải của lò hơi hoặc động cơ, vốn không như vậy. Không có bộ đệm, van xả áp sẽ mở và bạn đốt bỏ lượng khí mà bạn đã trả tiền để sản xuất, hoặc áp suất giảm xuống và không khí xâm nhập vào bình chứa vốn phải luôn không có oxy. Bồn chứa biogas màng đôi giải quyết vấn đề này với chi phí chỉ bằng một phần nhỏ so với bình chứa khí, và đối với các nhà máy đang vận hành xử lý kỵ khí trên nước thải công nghiệp, đây thường là giải pháp thực tế. Kỹ thuật làm cho nó hoạt động được không phải là bản thân màng, mà là kiểm soát áp suất và giao diện với mái của bể phân hủy.
Hai màng, hai trường hợp tải
Giá trị của màng đôi là sự phân tách tải trọng. Màng bên trong là ranh giới khí: nó giữ khí sinh học ở mức danh nghĩa 2 đến 3 kPa, do đó áp suất mà bể phân hủy hoạt động vẫn nằm trong phạm vi kilopascal. Màng bên ngoài nằm phía trên nó và chịu lực nâng của gió, tuyết và mưa, nghĩa là không gian khí không bao giờ tiếp xúc với thời tiết bên ngoài và lớp bên trong không bị bơm hoặc đập bởi các cơn gió giật. Khoảng không gian giữa chúng hoặc mở ra ống thông hơi hoặc được bơm phồng nhẹ bằng một quạt thổi nhỏ; phiên bản thông hơi phổ biến đối với bể phân hủy vì nó giữ khoảng không gian ở áp suất khí quyển và loại bỏ mọi khả năng tích tụ khí trong khoang, trong khi phiên bản điều áp mang lại hình dáng gọn gàng hơn trên vành bể cho các địa điểm có giới hạn về chiều cao.
Dải áp suất là thông số kỹ thuật. Vận hành hệ thống trong khoảng ±3 đến 5 kPa với van xả đặt gần giới hạn trên và van chống chân không ở phía dưới nghĩa là vỏ bình di chuyển một chút khi thể tích khí dao động, thay vì gây ứng suất lên thân bình hoặc nâng gioăng mặt bích. Đó chính là lý do bình chứa linh hoạt và tường men nối bằng bu lông thuộc về nhau: cả hai đều được thiết kế cho bình chứa áp suất khí quyển với chênh lệch áp suất thấp.
Vị trí bình chứa trong hệ thống khí
Ống góp trên mái là thành phần quan trọng. Khí rời khỏi bể phân hủy qua một vòi phun, nơi nên kết hợp bộ chặn lửa và van xả áp trên cùng một kết nối, để lò đốt bị tắc hoặc động cơ dừng không trở thành sự kiện quá áp trên bể chứa. Từ đó khí đi đến bước khử lưu huỳnh, nơi định lượng ferric chloride hoặc hộp khử lưu huỳnh khô loại bỏ hydrogen sulfide, và sau đó đến nồi hơi, động cơ hoặc đuốc đốt. Bản thân bình chứa không phải là thiết bị làm sạch khí; nó là bộ đệm giữ áp suất ổn định để thiết bị làm sạch và đốt cháy thấy một dòng chảy có thể dự đoán được.
Tính toán kích thước bộ đệm bắt đầu từ sản lượng khí đỉnh theo giờ trừ đi nhu cầu tối thiểu của đầu đốt hoặc động cơ, nhân với khoảng thời gian bạn muốn đáp ứng. Nếu bộ chứa quá nhỏ, màng sẽ chạm đáy hoặc nâng lên liên tục, và nếu quá lớn, bạn đã trả tiền cho thể tích mà bạn không bao giờ sử dụng. Một ghi chú ngắn về hóa học: lớp men lót của hầm ủ chịu được sulfide trong toàn bộ dải pH của nó, vì vậy bản thân bể không phải là yếu tố hạn chế, nhưng thiết bị hạ nguồn cần hệ thống khử lưu huỳnh được tính toán kích thước từ tải đỉnh của nguyên liệu nạp.
Tích hợp bồn trên hầm ủ men nối bằng bu lông
Vành là nơi gặp nhau của giá đỡ, vỏ và quy trình. Đối với một bể phân hủy bằng thép nung chảy thủy tinh, các tấm rộng khoảng 1,2 m được nung ở 820 đến 930 °C, mang một lớp men dày 0,25 đến 0,45 mm có định mức trên 3.450 N/cm², và được liên kết bằng bu lông cấp 8.8 và gioăng EPDM. Mặt bích mái của vỏ bắt bu lông là điểm neo cho màng, vì vậy nó phải được thiết kế chi tiết với vòi thoát khí, bảo vệ quá áp và chân không, cổng truyền áp suất cấp cho cảnh báo SCADA, lỗ thông hơi khoảng không gian và cửa truy cập an toàn. Lớp men bao phủ dải pH từ 1 đến 14, điều này hữu ích khi nguyên liệu đầu vào là một dòng công nghiệp có thể gây sốc pH.
Về mặt vận hành, nhà máy muốn một quy trình đơn giản: theo dõi xu hướng áp suất, xác minh điểm đặt van xả an toàn trong lần dừng máy hàng năm, kiểm tra bề mặt màng và neo mặt bích trong cùng lần dừng máy đó, và giữ thông hơi khoảng không trong suốt mùa đông. Vì bộ giữ linh hoạt, một vấn đề đang phát triển sẽ xuất hiện dưới dạng trôi chậm trong dải áp suất trước khi trở thành sự cố mùi hoặc đốt bùng.
Thông số kỹ thuật
Thông số | Giá trị / Phạm vi điển hình | Ghi chú |
Áp suất màng trong | ~2–3 kPa danh nghĩa | Ranh giới khí cho biogas |
Dải áp suất vận hành | ±3–5 kPa | Được giữ bởi van xả và van chống chân không |
Màng ngoài | lớp chống thời tiết | Tải trọng gió và tuyết, ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Khoảng không gian | thông hơi hoặc áp suất nhẹ | Giữ cả hai màng ổn định |
Thiết bị bảo vệ | van xả áp, bộ chặn lửa | Trên ống góp khí trên mái |
Vận hành hầm ủ | ưa nhiệt 35–38 °C | HRT điển hình 20–30 ngày |
Sản lượng khí điển hình | 0,5–0,6 m³ biogas/kg VS được loại bỏ | Tham chiếu bùn đô thị |
Lót men | 0,25–0,45 mm, nung 820–930 °C | Thử nghiệm tia lửa 1500 V DC cho mỗi tấm |
Cấp bình chứa | áp suất khí quyển / áp suất thấp | Không phải ranh giới bình chịu áp lực |
Ghi chú thực tế cho đơn hàng nhà máy biogas
Khi bạn viết đặc tả kỹ thuật, hãy cố định rõ ràng ba điều. Thứ nhất, dải áp suất và điểm đặt xả áp, được nêu dưới dạng số kèm dung sai, để nhà cung cấp không thể giao một tấm phủ cần tới 8 kPa mới hoạt động được. Thứ hai, danh mục các giao diện trên mái, bao gồm vị trí thiết bị chặn lửa và việc nó nằm trong hay ngoài vỏ bao, vị trí đặt thiết bị đo áp suất, và lối tiếp cận để kiểm tra màng. Thứ ba, lối tiếp cận bảo trì: mái màng có thể kiểm tra được nhưng không đi đứng được, nên cửa thăm và lối đi dọc mép mái phải có trên bản vẽ.
Chi phí thường tốt hơn so với mái vòm thép hoặc bê tông cứng cho cùng thể tích khí, và việc lắp đặt nhẹ hơn vì không có mái cứng nặng để cẩu và không cần hàn tại hiện trường trên vỏ. Mặt khác, bộ giữ linh hoạt có tuổi thọ màng hữu hạn và cần được thay thế theo kế hoạch, trong khi mái vòm cứng là tài sản lâu dài hơn nhưng với phạm vi kết cấu nặng hơn nhiều. Đối với các nhà máy mà bể phân hủy là bể bắt bu lông, lựa chọn linh hoạt thường là phương án phù hợp với cấp áp suất của vỏ.
Dự án tiêu biểu
Dự án | Địa điểm | Sản phẩm | Công suất | Phạm vi |
Dây chuyền xử lý kỵ khí, nước thải chế biến đậu nành | Hà Bắc, Trung Quốc | Bể phân hủy GFS với mái che kín khí | theo dự án cụ thể | Cung cấp + giám sát phần kỵ khí EPC |
Lưu trữ nước thải nhà máy bia | Tứ Xuyên, Trung Quốc | Bể GFS | 14.655 m³ | cấp nước, lưu trữ nước thải |
Chương trình bồn nước thải công nghiệp, 27 đơn vị | Tân Cương, Trung Quốc | Bồn GFS | 30.469 m³ | cung cấp + giám sát |
Năng lực Kỹ thuật của Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) đã thiết kế và chế tạo bồn chứa lắp ghép bằng bu lông từ năm 2008. Là nhà sản xuất bồn thép tráng men nung chảy (GFS) đầu tiên tại Trung Quốc, công ty sở hữu gần 200 bằng sáng chế liên quan đến men, sản xuất khoảng 300.000 tấm thép phủ men mỗi năm, đã hoàn thành hơn 30.000 dự án lắp đặt và cung cấp bồn chứa của mình đến hơn 100 quốc gia. Cơ sở sản xuất mới rộng 150.000 m² được bổ sung để nâng cao năng lực sản xuất, và các bồn đơn lẻ được cung cấp với dung tích lên đến 60.000 m³. Hoạt động sản xuất diễn ra theo ISO 9001 và ISO 45001, với chứng nhận sản phẩm bao gồm NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI và EUROCODE, cùng thiết kế tham chiếu theo AWWA D103-09, AWWA C550 và NFPA khi ứng dụng yêu cầu.
Đối với các nhà máy biogas, điều này bao gồm thiết kế giá đỡ màng đôi, ống góp trên mái với van xả áp và tích hợp bộ chặn lửa, và vỏ bể phân hủy men nối bằng bu lông mà giá đỡ được neo vào.
Câu hỏi thường gặp
Q1: Sự khác biệt giữa bình chứa khí và nắp màng đôi là gì?
A1: Bình chứa thông thường là một bình chứa hoặc cấu trúc cứng lưu trữ khí ở áp suất cao hơn. Bình chứa màng đôi linh hoạt và lưu trữ khí ở mức danh nghĩa 2 đến 3 kPa trong dải ±3 đến 5 kPa, do đó phù hợp với vỏ bể phân hủy áp suất khí quyển.
Q2: Có thể thêm bình chứa biogas vào bể hiện có không?
A2: Thường là có, nếu vành có thể chịu được neo màng và bố trí vòi phun có thể được sửa đổi. Gửi bản vẽ hiện có và áp suất khí được phép và đánh giá khả thi cải tạo sẽ được trả lại nhanh chóng.
Q3: Làm thế nào để tôi tính toán kích thước thể tích bình chứa?
A3: Lấy sản lượng khí đỉnh theo giờ, trừ nhu cầu tối thiểu của đầu đốt hoặc động cơ, và nhân với thời gian đệm bạn cần. Kết quả là không gian khí mà vỏ màng phải bao phủ.
Q4: Có cần thiết bị chặn lửa không?
A4: Theo quy tắc là có, trên ống góp đầu ra khí của hầm ủ cung cấp biogas cho đầu đốt hoặc động cơ, cùng với van xả áp và thiết bị ngắt chân không. Yêu cầu nhà cung cấp trình bày bố trí ống góp.
Q5: Màng có chống được hydrogen sulfide không?
A5: Vỏ ngoài nằm ngoài ranh giới khí đối với lớp ngoài và màng trong được chọn cho nhiệm vụ biogas, trong khi lớp men lót của bể phân hủy chịu được sulfide trong toàn bộ dải pH của nó. Vẫn cần khử lưu huỳnh cho các thiết bị hạ nguồn.
Q6: Khoảng thời gian kiểm tra và thay thế là bao nhiêu?
A6: Kiểm tra bằng mắt tại mỗi lần dừng máy, kiểm tra neo mặt bích và bề mặt hàng năm, và thay thế màng khi hết tuổi thọ sử dụng, mà nhà cung cấp nên nêu rõ bằng một con số trong đề xuất.
Q7: Nắp có cần nền móng đặc biệt không?
A7: Bản thân giá đỡ thì nhẹ, nhưng vỏ bể phân hủy mà nó đặt lên thì không: dầm vòng hoặc nền bê tông với độ lún được kiểm soát vẫn là hạng mục quan trọng, như đối với bất kỳ bể chứa bulông nào.
Một bình chứa biogas hai màng là cách rẻ nhất và đáng tin cậy để giữ áp suất khí của hầm ủ trong một dải được kiểm soát và ngăn nhà máy đốt bỏ hoặc hút không khí vào. Tách tải trọng thời tiết khỏi tải trọng khí là ý tưởng thiết kế, và dải ±3 đến 5 kPa với van xả, van ngắt chân không và bộ chặn lửa là những gì làm cho nó an toàn trên một vỏ chứa áp suất khí quyển. Kết hợp với thành hầm ủ bằng men nung chảy được nung ở 820 đến 930 °C và được kiểm tra tia lửa ở 1500 V, cụm lắp ráp xử lý được sulfide và sự dao động pH mà không biến bồn thành một ranh giới áp suất. Nếu bạn đang lên kế hoạch cho một nhà máy biogas hoặc cải tạo một hầm ủ, hãy gửi hồ sơ sản xuất khí, nhu cầu đầu đốt, đường kính hầm ủ và dữ liệu gió và tuyết tại địa điểm, và cấu hình bình chứa cùng kích thước bồn sẽ được trả lại kèm theo bộ tài liệu.
Nói chuyện với Kỹ sư
Gửi dữ liệu về công trình biogas của bạn: loại và lưu lượng nguyên liệu nạp, thể tích hầm ủ và nhiệt độ vận hành, thể tích biogas dự kiến mỗi giờ và mỗi ngày, mục đích sử dụng khí cuối cùng và nhu cầu ổn định tối thiểu của nó, mức hydrogen sulfide, bản vẽ bồn hiện có nếu có, cùng với điều kiện gió, tuyết và địa chấn tại khu vực. Chúng tôi sẽ gửi lại cấu hình giá đỡ, dải áp suất và cài đặt xả áp, bố trí ống góp trên mái, đường kính và chiều cao hầm ủ, cùng toàn bộ hồ sơ mời thầu. Ưu tiên xem xét kỹ thuật trước, và không có gì được bán cho đến khi bạn hài lòng với thiết kế.
WhatsApp