Công suất nào mà bể phân hủy tráng men có thể đạt được: Kích thước, Hình học và Tích hợp Quy trình
Tạo vào 09.09
Bể phân hủy men có thể đạt công suất bao nhiêu: Tính toán kích thước, hình học và tích hợp quy trình
Bể phân hủy tráng men được cung cấp dưới dạng bình thép ghép mảnh tráng men liên kết bằng bu lông, thường có dung tích từ khoảng 100 m³ đến 20.000 m³ mỗi bể, với từng bể đơn lẻ có thể lên tới 60.000 m³. Dung tích được xác định từ tải lượng và thời gian lưu: quá trình phân hủy ưa ấm vừa diễn ra ở 35–38 °C với thời gian lưu 20–30 ngày, do đó thể tích bằng tải lượng chất rắn bay hơi hàng ngày nhân với thời gian lưu chia cho tốc độ tải. Đường kính và chiều cao sau đó được lựa chọn phù hợp với mặt bằng, hệ thống khuấy trộn và nắp thu khí, và mái hai màng giữ khí sinh học ở áp suất ±3–5 kPa so với áp suất khí quyển.
Một kỹ sư dự án biogas có câu hỏi về dung tích hầm ủ thường thấy câu trả lời ẩn trong tính toán quy trình chứ không phải trong hình học. Tải lượng chất rắn bay hơi hàng ngày và thời gian lưu cần thiết cho ra thể tích; mặt bằng, khoảng không phía trên và hệ thống xử lý khí cho ra hình dạng; và bồn ủ tráng men là vật chứa phải giữ được cả hai mà không trở thành vấn đề ăn mòn của nhà máy. Dung tích mà bồn ủ tráng men có thể đạt được bị giới hạn bởi quy trình chứ không phải bởi lò nung: tải lượng chất rắn bay hơi hàng ngày và thời gian lưu cho ra thể tích, mặt bằng và khoảng không phía trên cho ra hình dạng, và câu trả lời nằm trong khoảng từ 100 m³ đến 20.000 m³ mỗi bồn. Hãy hỏi từng nhà cung cấp về dung tích họ đã thực sự chế tạo trên chất lỏng của bạn trước khi chấp nhận bất kỳ con số nào trong báo giá. Vì dịch vụ biogas đưa hydrogen sulphide, hơi ẩm nóng và mức chất lỏng dao động vào cùng một bồn, câu hỏi về lớp lót và câu hỏi về kích thước thực ra là cùng một câu hỏi, và câu trả lời thường là vỏ thép tráng men nung chảy với nắp màng kín khí.
Cách tính công suất trước khi thiết kế
Thể tích bể phân hủy là một con số về quy trình trước khi nó là một con số về hình học. Bắt đầu từ tải lượng chất rắn bay hơi hàng ngày, chia cho tốc độ tải hữu cơ đã chọn, và nhân với thời gian lưu; vận hành ưa nhiệt trung bình ở 35–38 °C thường kéo dài 20–30 ngày ở tải lượng thông thường, và nguyên liệu có hàm lượng chất rắn cao có thể được rút ngắn xuống khoảng 15–20 ngày trong cùng khoảng nhiệt độ. Sản lượng khí sinh học sau đó được kiểm tra so với tải lượng: bùn đô thị thường tạo ra khoảng 0,5–0,6 m³ khí sinh học trên mỗi kilôgam chất rắn bay hơi được loại bỏ, và bùn nước thải trong khoảng 0,3–0,5 m³ mêtan trên mỗi kilôgam chất rắn bay hơi được loại bỏ, điều này cho bạn biết liệu thể tích bể phân hủy đã quy hoạch có thực sự đáp ứng mục tiêu khí của nhà máy hay không. Thêm khoảng trống cho bọt và váng, một lượng bùn tồn trong đáy, và một thể tích không gian khí được định cỡ sao cho tốc độ sản xuất khí không làm áp suất nắp dao động vượt quá vài kilopascal đã thiết kế, và thể tích thiết kế được xác lập.
Đường kính so với chiều cao: hình học mang lại lợi ích gì
Khi thể tích đã được cố định, đường kính và chiều cao là quyết định của từng công trình với những hệ quả về mặt vận hành. Một bể rộng và nông phù hợp với nhà máy có quỹ đất và tạo không gian cho việc trộn dòng chảy ngang và một khoảng không gian khí lớn; một bể cao hơn, hẹp hơn phù hợp với khu đất chật hẹp, giảm diện tích mặt bằng cho tòa nhà và công tác xử lý, nhưng cần cẩu cao hơn và chịu tải trọng tuyết và gió lớn hơn trên nắp. Bởi vì bể lắp ghép bằng bu-lông được xây dựng từ các tấm panel rộng khoảng 1,2 m, đường kính và chiều cao rơi vào bội số của chiều rộng tấm panel đó, nên dung tích cuối cùng thường lệch một bậc so với con số lý tưởng thay vì khớp chính xác. Center Enamel cung cấp các bể đơn lên đến 60.000 m³, nghĩa là hầu hết các nhiệm vụ phân hủy chỉ cần một bồn chứa thay vì một dãy bồn; khi một nhà máy cần thể tích rất lớn hoặc muốn cách ly bể để bảo trì, hai hoặc nhiều bể phân hủy mắc song song có thể là giải pháp tốt hơn và hệ thống đường ống và ống góp khí vẫn như nhau trong cả hai trường hợp.
Vỏ men trong nhiệm vụ khí sinh học
Hydrogen sulphide là lý do lớp lót bể phân hủy quan trọng hơn độ dày vỏ bể phân hủy. Một bể phân hủy thép phủ men thủy tinh mang một lớp men được nung chảy vào thép ở 820–930 °C, dày 0,25–0,45 mm, được đánh giá trên 3.450 N/cm², được kiểm tra tia lửa ở 1500 V DC và chịu được pH 1–14, vì vậy pha axit hình thành khi hydrogen sulphide oxy hóa tại bề mặt chất lỏng sẽ không bao giờ tấn công nền theo cách nó tấn công thép trần hoặc thép sơn. Bề mặt nhẵn với Ra dưới 0,8 µm cũng hạn chế lớp váng hình thành ở đỉnh bể phân hủy đang hoạt động và lớp bùn lắng ở đáy, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến tần suất bể phải được khuấy trộn và xả rỗng. Hai chế độ hỏng hóc cần phòng ngừa trong thiết kế vẫn là bong tróc tại mép nung chảy kém và lỗ kim từ điểm khuyết thiếu bị bỏ sót, và cả hai đều được phát hiện bằng kiểm tra tia lửa 1500 V DC trước khi tấm panel được xuất xưởng. Trên hết, công suất mà bể phân hủy men có thể đạt được là một con số về quy trình trước khi là một con số về thiết bị, và nó nên được ghi vào yêu cầu hỏi hàng trước khi thảo luận về đường kính.
Đặc điểm kỹ thuật
Thông số | Giá trị / Phạm vi điển hình | Ghi chú |
Nhiệt độ nung chảy men | 820–930 °C | Thủy tinh nung chảy vào thép trong một chu trình |
Độ dày men | 0,25–0,45 mm | Trên 3.450 N/cm² |
Kiểm tra tia lửa | 1500 V DC | Kiểm tra lỗ kim trước khi xuất xưởng |
Khả năng chịu pH | 1–14 | Xử lý pha axit sau quá trình oxy hóa H₂S |
Độ nhám bề mặt bên trong | Ra < 0,8 µm | Hạn chế bám dính của váng và bùn |
Phạm vi hoạt động ưa ấm vừa | 35–38 °C | Nhiệt độ phân hủy tiêu chuẩn |
Thời gian lưu | 20–30 ngày | 15–20 ngày ở tải lượng chất rắn cao hơn |
Năng suất khí sinh học | ~0,5–0,6 m³/kg VS loại bỏ | Cơ sở bùn đô thị |
Áp suất không gian khí | ±3–5 kPa với van xả áp và bộ chặn lửa | Hệ thống áp suất thấp khí quyển |
Nắp | Nắp hai màng hoặc mái vòm nhôm AWWA D108 / API 650 | Tải trọng theo ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Dung tích bể đơn | Lên đến 60.000 m³ | Với kết cấu tấm bắt vít |
Không gian khí, nắp và gói xử lý khí
Lớp phủ là phần cứng của quy trình, và toàn bộ hệ thống khí được phạm vi hóa cùng nhau. Lớp phủ hai màng là lựa chọn thông thường so với hầm ủ: màng bên trong giữ không gian khí ở mức danh nghĩa 2–3 kPa, màng bên ngoài chịu được thời tiết và tuyết phủ, và cụm lắp ráp được thông hơi qua thiết bị xả áp với bộ chặn lửa trên đường ống khí để nhà máy vận hành ở áp suất khí quyển trong suốt quá trình. Hydrogen sulphide không ăn mòn men, nhưng nó tấn công thiết bị hạ nguồn, vì vậy khử lưu huỳnh — định lượng ferric chloride hoặc khử lưu huỳnh khô — thuộc cùng phạm vi với hầm ủ, cùng với quạt thổi, bình chứa hoặc đường ống và đuốc hoặc đơn vị đốt được định cỡ cho tốc độ sản xuất đỉnh. Trộn là hạng mục tích hợp khác: trộn khí hoặc trộn cơ học giữ cho lớp váng và cát không tích tụ, và vị trí máy trộn nằm trong bản vẽ bể, nghĩa là chúng phải được chỉ định trước khi các tấm bể và vòi phun được phát hành.
Dự án tiêu biểu
Dự án | Vị trí | Sản phẩm | Công suất | Phạm vi |
Phần xử lý kỵ khí | Hà Bắc, Trung Quốc | Bể kỵ khí GFS | Phần quy trình kỵ khí | Cung cấp bể kỵ khí với phạm vi EPC |
Bể xử lý nước thải nhà máy bia | Tứ Xuyên, Trung Quốc | Bể GFS | 14.655 m³ | giám sát cung cấp và thi công |
Bể nước thải công nghiệp, 27 bộ | Tân Cương, Trung Quốc | Bể GFS | Tổng cộng 30.469 m³ | giám sát cung cấp và thi công |
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 chứa thép phủ men thủy tinh (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 cho 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 chứa đơn lẻ được cung cấp với dung tích lên đến 60.000 m³. Hoạt động sản xuất được 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 được tham chiếu theo AWWA D103-09, AWWA C550 và NFPA khi ứng dụng yêu cầu.
Đối với quá trình phân hủy kỵ khí, điều này bao gồm cả vỏ bể phân hủy và ranh giới khí: các tấm men, mái vòm hai màng hoặc mái nhôm, bố trí van xả áp và bộ chặn lửa, tích hợp bộ tách ba pha và máy trộn, cùng với hướng dẫn vận hành cho đội ngũ biết những gì cần siết lại và những gì cần theo dõi trong không gian khí.
Câu hỏi thường gặp
Q1: Bể phân hủy men có thể lớn đến mức nào?
A1: Các bể phân hủy bằng thép tráng men liên kết bằng bu lông thường được cung cấp trong phạm vi từ vài trăm đến khoảng 20.000 m³ mỗi bể, và các bể đơn được cung cấp lên đến 60.000 m³. Hầu hết các dự án cần một bể thay vì một dãy bể; bể phân hủy thứ hai thường được thêm vào để cách ly và bảo trì thay vì để tăng thể tích.
Q2: Làm thế nào để tính toán thể tích bể phân hủy cần thiết?
A2: Chia tải lượng chất rắn bay hơi hàng ngày cho tốc độ tải hữu cơ đã chọn để có thể tích cần thiết mỗi ngày lưu, nhân với thời gian lưu, sau đó cộng thêm khoảng trống cho bọt và váng cặn cùng với lượng bùn lắng đáy. Kiểm tra sản lượng khí tạo ra so với năng suất khoảng 0,5–0,6 m³ khí sinh học trên mỗi kilôgam chất rắn bay hơi được loại bỏ.
Q3: Tôi nên sử dụng thời gian lưu và nhiệt độ nào?
A3: Phân hủy sinh học ưa ấm ở 35–38 °C với thời gian lưu 20–30 ngày là điểm thiết kế tiêu chuẩn cho bùn đô thị và bùn công nghiệp thực phẩm; nguyên liệu có hàm lượng chất rắn cao hơn có thể biện minh cho 15–20 ngày ở cùng nhiệt độ, và vận hành ưa nhiệt ở 50–55 °C là phương án thay thế khi nhiệt rẻ.
Q4: Hầm phân hủy có phải là bình áp lực không?
A4: Không. Đây là bể áp suất khí quyển hoặc áp suất thấp. Khí sinh học được giữ trong không gian khí phủ ở chỉ vài kilopascal, thường là ±3–5 kPa, với thiết bị xả áp và bộ chặn lửa; nắp phủ không bao giờ được chỉ định là ranh giới áp lực.
Q5: Nắp hầm phân hủy được xây dựng như thế nào?
A5: Thông thường là một nắp hai màng, với màng bên trong ở áp suất danh nghĩa 2–3 kPa giữ khí và màng bên ngoài chịu thời tiết. Khi cần bề mặt cứng có thể đi lại, người ta sử dụng mái vòm trắc địa bằng nhôm theo AWWA D108 và API 650 với tải trọng gió và tuyết từ ADM 2015 hoặc ASCE 7-10.
Q6: Hydrogen sulphide có làm hỏng men không?
A6: Men chống lại nó trong phạm vi pH 1–14, bao gồm cả pha axit hình thành khi hydrogen sulphide bị oxy hóa. H₂S vẫn phải được loại bỏ trước khi khí đến lò hơi, động cơ hoặc đuốc đốt, vì đó là nơi nó tấn công thiết bị hạ nguồn.
Dung tích của bồn phân hủy tráng men được xác định bởi tải trọng xử lý và thời gian lưu, được cung cấp bởi đường kính và chiều cao được chọn từ mặt bằng và nắp đậy, và được bảo vệ bởi lớp lót thủy tinh nung chảy giúp loại bỏ hydrogen sulphide khỏi phương trình ăn mòn. Hãy xác định thể tích trước, kiểm tra sản lượng khí, sau đó cố định hình học và hệ thống xử lý khí trong cùng một bộ bản vẽ. Gửi tải trọng, thời gian lưu và mục tiêu khí cho kỹ sư và bạn sẽ nhận được đề xuất về dung tích và hình học kèm theo gói nắp đậy và xử lý khí.
Liên hệ với Kỹ sư
Hãy gửi cho chúng tôi khối lượng nguyên liệu nạp, tải lượng COD hoặc chất rắn bay hơi, hàm lượng chất rắn tổng, thời gian lưu và nhiệt độ yêu cầu, mục tiêu khí sinh học, giới hạn diện tích và dữ liệu gió và tuyết tại địa điểm. Chúng tôi sẽ gửi lại đề xuất về công suất và hình học của bể phân hủy kèm theo các yêu cầu về nắp đậy, áp suất khí, máy trộn và kiểm tra, cùng với bộ bản vẽ và thông số kỹ thuật.
WhatsApp