Làm thế nào các dự án biogas từ chất thải hữu cơ đảm bảo nguồn nguyên liệu đầu vào
Tạo vào 09.08
Các dự án biogas từ chất thải hữu cơ đảm bảo nguyên liệu đầu vào như thế nào
Các dự án biogas từ chất thải hữu cơ đảm bảo nguồn nguyên liệu đầu vào bằng cách cân đối lượng chất thải sẵn có với thể tích hầm ủ và thời gian lưu trước khi đặt mua bất kỳ bể nào. Đối với vận hành ở chế độ ưa ấm từ 35–38 °C, thời gian lưu thủy lực khoảng 20–30 ngày bao phủ trường hợp phổ biến, với bùn thải đô thị điển hình cho khoảng 0,5–0,6 m³ biogas trên mỗi kilôgam chất rắn bay hơi được loại bỏ. Phía lưu trữ phải được giữ ở áp suất khí quyển: khí được giữ bằng một tấm phủ mềm dẻo chỉ ở mức vài kilopascal với van xả áp và bộ chặn lửa, do đó vỏ hầm ủ và hệ thống khí là hai phạm vi thiết kế riêng biệt dù chúng thuộc cùng một nhà máy.
Năm đầu tiên của một nhà máy biogas thường được quyết định bởi nguyên liệu đầu vào, chứ không phải bởi bể phân hủy. Một dự án đã ký thỏa thuận bán khí trên một dòng chất thải được thừa hưởng rồi phát hiện ra tính thời vụ của nhà cung cấp, quãng đường vận chuyển, hoặc đơn giản là chất thải đến với tốc độ chỉ bằng hai phần ba so với giả định của thể tích bể. Công việc của kỹ sư trong tình huống đó không phải là mở rộng bể hay đàm phán lại hợp đồng, mà là đưa cân bằng nguyên liệu đầu vào lên giấy: bao nhiêu tấn mỗi ngày của loại gì, ở tổng chất rắn nào, được giao bao lâu một lần, và lưu giữ trong bao lâu. Một khi cân bằng đó là thực, thể tích bể, thời gian lưu và dung tích chứa khí sẽ theo sau như phép tính số học. Đó là cách các dự án biogas từ chất thải hữu cơ đảm bảo nguyên liệu đầu vào mà không phải đoán mò. Một khi cân bằng đó là thực, thể tích bể, thời gian lưu và dung tích chứa khí sẽ theo sau như phép tính số học. Về mặt thu mua, câu hỏi làm thế nào các dự án biogas từ chất thải hữu cơ đảm bảo nguyên liệu đầu vào được trả lời bằng cân bằng trên giấy đó, chứ không phải bằng thể tích bể được quyết định trước khi dòng chất thải được đo lường.
Xây dựng cân bằng nguyên liệu đầu vào trước tiên
Trọng tải, tổng chất rắn và mô hình cấp liệu là ba con số mà nhà máy được thiết kế dựa trên đó. Bắt đầu với dòng chất thải sẵn có và hàm lượng chất khô của nó: một dòng chế biến thực phẩm có thể đến với 8–12 phần trăm tổng chất rắn, bùn đô thị ở 3–5 phần trăm, phụ phẩm nông nghiệp cao hơn nhiều nhưng chỉ có theo mùa. Nhân trọng tải hàng ngày với tỷ lệ tổng chất rắn để có chất rắn bay hơi sẵn có, vì sản lượng khí sinh học được biểu thị trên mỗi kilôgam chất rắn bay hơi bị loại bỏ. Sau đó kiểm tra mô hình cấp liệu: một đường ống liên tục hoàn toàn khác với một lần cấp liệu mỗi tuần, và sự khác biệt đó là điều mà bể lưu trữ cân bằng phải hấp thụ. Hãy ghi cả ba con số xuống trước khi vẽ bể, vì thể tích bể và hệ thống cấp liệu là cùng một quyết định nhìn từ hai đầu.
Thể tích bể phân hủy, thời gian lưu và sản lượng
Thời gian lưu là biến thiên thiết kế kết nối chất thải với khí. Trong vận hành ưa ấm từ 35 đến 38 °C, thời gian lưu thủy lực khoảng 20–30 ngày là cơ sở thông thường cho chất thải hữu cơ đô thị và công nghiệp, với thời gian ngắn hơn có thể áp dụng khi tải lượng có khả năng phân hủy cao và dài hơn khi chất rắn khó phân hủy. Sản lượng để lập kế hoạch là khoảng 0,5–0,6 m³ khí sinh học trên mỗi kilôgam chất rắn bay hơi được loại bỏ đối với bùn đô thị điển hình, và khoảng 0,3–0,5 m³ mêtan trên mỗi kilôgam chất rắn bay hơi được loại bỏ đối với bùn thải. Nhân tải lượng chất rắn bay hơi hàng ngày với thời gian lưu đã chọn để có thể tích làm việc, sau đó cộng thêm khoảng trống an toàn và bất kỳ không gian nào cho bọt, váng và cát lắng, vì một bể phân hủy đầy váng đã mất không gian khí mà không mất mức chất lỏng.
Lưu trữ, nắp đậy và ranh giới áp suất khí quyển
Giữ phía khí ở mức vài kilopascal và toàn bộ nhà máy trở nên đơn giản hơn. Một bể phân hủy bằng thép tráng men là một vỏ chịu áp suất khí quyển; khí không tạo áp lực lên bình chứa, nó làm phồng một nắp linh hoạt hoặc dịch chuyển một bình chứa khí, và áp suất được giữ trong khoảng vài kilopascal với một thiết bị xả áp làm chốt chặn. Đó là lý do tại sao điều khoản về nắp thuộc vào đặc tả kỹ thuật: một màng ngoài với một màng trong tạo thành không gian khí, màng trong được định mức cho áp suất khí danh nghĩa trong phạm vi kilopascal, và một van an toàn áp suất cộng với một bộ chặn lửa bảo vệ ranh giới. Việc trộn thuộc cùng phạm vi, vì nếu không trộn thì một lớp váng sẽ hình thành ở trên cùng và cát lắng xuống ở đáy, cả hai đều làm giảm thể tích khả dụng và có thể chặn đường lấy khí.
Đặc tính kỹ thuật
Thông số | Giá trị / Khoảng điển hình | Ghi chú |
Nhiệt độ vận hành ưa ấm | 35–38 °C | dải phân hủy ưa ấm tiêu chuẩn |
Thời gian lưu thủy lực | 20–30 ngày | điển hình cho chất thải hữu cơ đô thị và công nghiệp |
Sản lượng biogas, bùn đô thị | 0,5–0,6 m³/kg VS loại bỏ | cơ sở lập kế hoạch sản xuất khí |
Sản lượng methane, bùn thải | 0,3–0,5 m³ CH₄/kg VS loại bỏ | phụ thuộc vào khả năng phân hủy |
Ranh giới áp suất khí | duy trì ở mức vài kPa | mái linh hoạt, vỏ chịu áp suất khí quyển |
Xả áp và bảo vệ | van an toàn áp suất, thiết bị chặn lửa | bảo vệ phía khí |
Nhiệt độ nung chảy men | 820–930 °C | vỏ bể thép tráng men |
Độ dày lớp men | 0,25–0,45 mm | được đánh giá trên 3450 N/cm² |
Định cỡ các bộ đệm lưu trữ xung quanh hầm biogas
Lưu trữ nguyên liệu, lưu trữ dịch phân hủy và lưu trữ khí là ba tính toán khác nhau. Lưu trữ nguyên liệu bao gồm khoảng cách giữa mô hình cung cấp và việc nạp liệu liên tục: một dòng nguyên liệu được giao hai lần một tuần cần đủ vùng đệm để duy trì việc nạp cho hầm phân hủy qua cuối tuần, cộng thêm biên dự phòng cho sự cố. Lưu trữ dịch phân hủy tuân theo lịch rải hoặc xử lý, thường kéo dài nhiều tháng. Lưu trữ khí được tính toán dựa trên tốc độ sản xuất khí và thể tích che phủ khả dụng tối thiểu thay vì dựa trên thể tích hầm phân hủy, và lượng dư thừa được đưa đến đuốc đốt hoặc nồi hơi tùy theo câu hỏi điều phối. Vì hệ thống tấm được bắt bu lông và các tấm được vận chuyển dạng phẳng, địa điểm có thể lắp đặt một hầm phân hủy, đưa vào vận hành, và thêm bồn thứ hai khi hợp đồng nguyên liệu tăng trưởng, đây thường là con đường ít rủi ro hơn đối với một nhà máy phụ thuộc vào thỏa thuận cung cấp.
Trường hợp dự án
Dự án | Vị trí | Sản phẩm | Công suất | Phạm vi |
Phần kỵ khí xử lý nước thải sản xuất đậu | Hà Bắc, Trung Quốc | Bể phân hủy GFS + nắp đậy | phần quy trình kỵ khí | cung cấp + tích hợp quy trình |
Dòng nước thải sản xuất bia | Tứ Xuyên, Trung Quốc | Bể GFS | 14.655 m³ | cung cấp + hỗ trợ lắp dựng |
Dòng nước thải công nghiệp | Tân Cương, Trung Quốc | Bể GFS | 30.469 m³ trong 27 bể | cung cấp + giám sát lắp đặt |
Chuỗi nước thải đô thị | Tứ Xuyên, Trung Quốc | Bể GFS | 17.420 m³ trong 10 bể | cung cấp + hỗ trợ chạy thử |
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 lên đến 60.000 m³. Sản xuất vận hành 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, và thiết kế tham chiếu theo AWWA D103-09, AWWA C550 và NFPA khi ứng dụng yêu cầu.
Đối với dịch vụ kỵ khí và biogas, phạm vi này bao gồm vỏ bể phân hủy, tích hợp mái màng kín khí và ranh giới áp suất cấp kilopascal được mô tả ở trên, cùng với hệ thống trộn và phân phối nguyên liệu giúp bảo toàn thể tích khí sử dụng được trong suốt thời gian lưu.
Câu hỏi thường gặp
Q1: Điều gì quyết định dự án có đủ nguyên liệu đầu vào hay không?
A1: Tải lượng chất rắn bay hơi hàng ngày so với thể tích làm việc của bể phân hủy và thời gian lưu được chọn. Nếu chất thải cung cấp ít hơn so với tính toán thời gian lưu giả định, nhà máy sẽ bị quá khổ và dự báo khí sẽ không đạt được.
Q2: Nên dự kiến thời gian lưu là bao lâu?
A2: Khoảng 20–30 ngày đối với vận hành ưa ấm ở 35–38 °C trên chất thải hữu cơ đô thị và công nghiệp điển hình. Có thể dùng thời gian ngắn hơn cho tải dễ phân hủy, thời gian dài hơn khi chất rắn khó thủy phân.
Q3: Bể phân hủy được vận hành như thế nào về áp suất?
A3: Ở mức áp suất khí quyển. Nắp mềm giữ khí ở mức vài kilopascal, với van an toàn áp suất và bộ chặn lửa bảo vệ ranh giới; bản thân vỏ bể không bao giờ được coi là bình chịu áp lực.
Q4: Nắp bể phải làm gì?
A4: Tạo một ranh giới linh hoạt kín khí phía trên chất lỏng, duy trì áp suất danh nghĩa được chỉ định trong khoảng kilopascal thấp, truyền tải trọng gió và tuyết lên vỏ, và tương thích với khí quyển khí và bất kỳ quá trình khử lưu huỳnh nào ở hạ nguồn.
Q5: Hydrogen sulphide có phải là vấn đề của bể không?
A5: Lớp men chịu được điều kiện sulphide tốt trong khoảng pH 1–14, và bề mặt nhẵn giữ ít màng sinh học hơn. Loại bỏ H₂S là vấn đề xử lý khí ở hạ nguồn, sử dụng ferric chloride hoặc khử lưu huỳnh khô để bảo vệ động cơ hoặc nồi hơi.
Q6: Nhà máy nên xử lý tình trạng thiếu nguyên liệu như thế nào?
A6: Thêm một bể song song thứ hai hoặc tăng thời gian lưu giữ trên bể hiện có thay vì vận hành nhà máy dưới lưu lượng thiết kế, vì bể phân hủy được nạp dưới tải trọng của nó chỉ đơn giản là sản xuất ít khí hơn. Vỏ bắt bu lông giúp phương án song song trở nên khả thi.
Q7: Những cuộc kiểm tra nào quan trọng trong ba mươi năm?
A7: Tình trạng màng phủ và neo giữ, mô-men xoắn bu lông sau lần nạp đầu tiên và sau năm đầu tiên, thiết bị trộn và độ sâu lớp váng, thiết bị lấy khí và thiết bị xả áp, cùng với kiểm tra bằng mắt bề mặt men bên trong mỗi lần dừng máy.
An ninh nguồn nguyên liệu là một bài toán số học được thực hiện trước khi đặt hàng bể: số tấn mỗi ngày, tổng chất rắn, tải lượng chất rắn bay hơi, mô hình giao hàng, thời gian lưu và sản lượng khí cùng nhau xác định thể tích bể phân hủy và các vùng đệm xung quanh nó. Vận hành ưa ấm ở 35–38 °C với thời gian lưu 20–30 ngày và sản lượng khoảng 0,5–0,6 m³ trên mỗi kilôgam chất rắn bay hơi được loại bỏ là cơ sở quy hoạch phổ biến, và không gian chứa khí được giữ ở mức vài kilopascal giúp vỏ bể đơn giản và phạm vi an toàn dễ nắm bắt. Khi hợp đồng cung cấp cho phép, hãy lắp đặt một bể và bổ sung bể thứ hai khi dòng chất thải được đảm bảo. Gửi bảng kê nguồn nguyên liệu và mô hình giao hàng, và thể tích nhà máy sẽ theo đó mà xác định.
Nói chuyện với Kỹ sư
Gửi các dòng chất thải sẵn có kèm khối lượng và tổng chất rắn, mô hình giao hàng và tính thời vụ, sản lượng khí yêu cầu hoặc năng lượng thay thế, khí hậu và mặt bằng khu đất, cùng mục đích sử dụng khí cuối. Đội ngũ kỹ thuật sẽ phản hồi thể tích hầm ủ và khuyến nghị thời gian lưu, định cỡ kho chứa nguyên liệu nạp và dịch phân hủy, đề xuất mái che và ranh giới áp suất kèm bố trí van xả và thiết bị chặn, sơ đồ bố trí khuấy trộn và thu khí, cùng kế hoạch giao hàng theo từng giai đoạn. Trường hợp vật liệu vỏ khác phù hợp hơn với quy trình, phương án đó được nêu kèm theo lý do.
WhatsApp