Nhà sản xuất hệ thống mái và tích hợp quy trình hầm biogas Trung Quốc
Tạo vào 01.15
Nhà sản xuất bể phân hủy biogas Trung Quốc Hệ thống mái và tích hợp quy trình
Hầm biogas là một lò phản ứng kỵ khí ưa ấm trung bình, thường vận hành ở 35 đến 38 °C với thời gian lưu thủy lực từ 20 đến 30 ngày, và bản thân bồn chứa chỉ là một phần của phạm vi. Ranh giới kín khí, kiểu mái, hệ thống trộn và dây chuyền khử lưu huỳnh quyết định liệu nhà máy có duy trì được sản lượng khí hay chỉ giữ được chất lỏng. Hầm phân hủy bằng thép tráng men nung cung cấp bề mặt bên trong trơ trong toàn bộ dải pH từ 1 đến 14 với độ nhám Ra dưới 0,8 µm, và mái hai màng hoạt động ở mức áp suất kilopascal giữ cho hầm phân hủy kín khí mà không biến nó thành bình chịu áp lực.
Hầm ủ kỵ khí trông giống như một bồn chứa trên bản vẽ và hoạt động như một quy trình. Các nhà máy đặt hàng bồn chứa, đốt lửa, rồi dành cả năm sau đó tự hỏi tại sao sản lượng khí lại thấp hơn con số thiết kế: lớp váng dày hơn dự kiến, pH giảm sau khi tải bị xáo trộn, H₂S đang ăn mòn lò hơi, hoặc mái đang thở thay vì giữ kín. Trong gần như mọi trường hợp đó, bồn chứa không phải là vấn đề, hoặc nếu có, thì phần nội thất đã được chọn sai cho loại khí hình thành phía trên chất lỏng. Lựa chọn nhà cung cấp hầm ủ biogas nghĩa là đánh giá bồn chứa, mái, hệ thống khuấy trộn và hệ thống dẫn khí như một gói kỹ thuật duy nhất, đó là điều mà bài viết này đặt ra để có thể kiểm chứng được.
Phân hủy ưa ấm vừa và những yêu cầu đối với bể chứa
Hầu hết các hệ thống lắp đặt vận hành ở chế độ ưa ấm trung bình từ 35 đến 38 °C, và con số đơn lẻ đó chi phối thiết kế bể. Trong khoảng đó, tốc độ sinh học rất nhạy cảm với dao động nhiệt độ, vì vậy nguồn cấp nhiệt, lớp cách nhiệt và hệ thống khuấy trộn phải được tính toán kích thước cùng nhau thay vì giao phó cho nhà cung cấp quy trình. Thời gian lưu thủy lực từ 20 đến 30 ngày là điểm khởi đầu thông thường cho bùn đô thị và bùn ngành công nghiệp thực phẩm, với thời gian lưu ngắn hơn có thể áp dụng khi tải lượng chất rắn và khả năng xử lý cho phép. Do đó, bể phải chịu được khuấy trộn nhẹ liên tục, đầu vào gia nhiệt hoặc thông qua bộ trao đổi nhiệt bên ngoài hoặc thông qua vòng tuần hoàn, và đầu ra khí không bao giờ gặp phải nút chất lỏng. Trên thực tế, điều đó có nghĩa là một bể có máy khuấy đặt trong bể hoặc ống dẫn hướng được định vị để giữ toàn bộ thể tích chuyển động, và một đường tuần hoàn không bị ngắn mạch từ đầu vào đến đầu ra.
Vật liệu bể chứa và môi trường ăn mòn
Không gian khí phía trên dịch phân hủy là phần ăn mòn mạnh nhất, và nó nằm phía trên chất lỏng chứ không phải trong đó. Hydro sunfua được sinh ra trong quá trình khử sunfat, amoniac bốc lên khi pH tăng, và cùng nhau chúng tấn công thép cacbon tại đường nước và ở vòng đỉnh nơi hình thành ngưng tụ. Vì bên trong cũng phải có thể vệ sinh được và không được tạo màng sinh học làm mất thời gian lưu, một bể phân hủy thép nung chảy thủy tinh là thông số kỹ thuật phổ biến: lớp men từ 0,25 đến 0,45 mm được nung chảy vào tấm panel ở 820 đến 930 °C, được đánh giá trên 3.450 N/cm², trơ trong dải pH 1 đến 14, và được hoàn thiện ở Ra dưới 0,8 µm để váng bùn bong ra thay vì dính chặt vào thành. Mỗi tấm panel đều được kiểm tra tia lửa ở 1500 V DC trước khi xuất xưởng, điều này quan trọng ở đây vì một lỗ kim ở vòng đỉnh là khởi đầu của một rò rỉ khó tiếp cận sau này.
Các loại mái và ranh giới áp suất
Hầm biogas là một bình áp suất thấp, và việc giả định khác đi sẽ tạo ra chi phí và rủi ro. Ranh giới đúng là một nắp kín khí cho phép áp suất dao động trong khoảng vài kilopascal, thường được giữ trong cửa sổ ±3 đến ±5 kPa bằng van xả áp và bộ chặn lửa. Mái hai màng hoặc mái vải thủy tinh, với màng thời tiết bên ngoài và màng khí bên trong ở mức danh nghĩa hai đến ba kPa, mang lại độ kín khí với chi phí thấp hơn so với mái cứng và là lựa chọn phổ biến cho dịch vụ phân hủy. Mái vòm nhôm cứng được tham chiếu theo AWWA D108 và API 650 với gió và tuyết tại địa điểm được tính theo ADM 2015 và ASCE 7-10, và phù hợp với các nhà máy muốn có hình học cố định. Dù theo cách nào, đầu ra khí, thiết bị xả áp, bộ chặn lửa và điểm lấy mẫu đều thuộc cùng phạm vi với bình chứa, nếu không nhà máy sẽ có một bể và một mái riêng biệt không tích hợp.
Sản xuất khí, H₂S và hệ thống xử lý hạ nguồn
Thiết kế hệ thống khí đốt dựa trên thành phần dự kiến, không phải dựa trên methane tinh khiết. Bùn thải đô thị thông thường tạo ra khoảng 0,5 đến 0,6 m³ khí sinh học trên mỗi kilôgam chất rắn bay hơi được loại bỏ, và hàm lượng methane nằm trong khoảng đó; nguyên liệu từ ngành công nghiệp thực phẩm có thể sản xuất nhiều hơn trên mỗi tấn đầu vào nhưng dễ bị rối loạn hơn nhiều. Dù năng suất là bao nhiêu, H₂S phải được loại bỏ trước khi khí đến nồi hơi, động cơ hoặc lưới điện, vì sulfide ăn mòn thiết bị hạ nguồn ngay cả khi bên trong bể tự phân hủy đã được bảo vệ. Định lượng sắt clorua hoặc khử lưu huỳnh bằng tầng khô là những phương pháp phổ biến. Khuấy trộn là đòn bẩy khác: khuấy trộn bằng khí rẻ và hiệu quả đối với cơ chất đồng nhất, trong khi khuấy trộn cơ học cần thiết ở nơi hình thành lớp váng, và trong cả hai trường hợp, vùng chết trở thành lớp bùn nổi che phủ làm tắc nghẽn thu gom khí.
Thông số kỹ thuật
Thông số | Giá trị / Phạm vi điển hình | Ghi chú |
Nhiệt độ ưa ấm vừa | 35–38 °C | Phạm vi vận hành tiêu chuẩn |
Thời gian lưu thủy lực | 20–30 ngày | Ngắn hơn với tải lượng chất rắn cao hơn |
Sản lượng khí sinh học | khoảng 0,5–0,6 m³/kg VS được loại bỏ | Bùn thải đô thị điển hình |
Phạm vi áp suất mái màng | ±3–5 kPa | Ranh giới khí áp suất thấp |
Áp suất danh định của màng trong | 2–3 kPa | Bồn chứa khí hai màng |
Nhiệt độ nung chảy men tráng | 820–930 °C | Nung chảy tấm lót bên trong |
Độ dày lớp men tráng | 0,25–0,45 mm | Trơ trong dải pH 1–14 |
Tuổi thọ thiết kế | ≥ 30 năm | Với hệ thống nội thất được chỉ định |
Những điều cần hỏi nhà sản xuất trước khi bạn trao thầu
Yêu cầu nhà cung cấp nêu rõ liệu họ chỉ cung cấp bồn phản ứng hay toàn bộ phạm vi kỵ khí: gia nhiệt, khuấy trộn, thu gom khí, mái che, khử lưu huỳnh và EPC của phần kỵ khí. Hỏi loại mái che họ đề xuất cho địa điểm của bạn và lý do, đồng thời yêu cầu cung cấp bằng văn bản kích thước van xả áp và bộ chặn lửa. Yêu cầu khuyến nghị về lớp lót bên trong dựa trên mức pH và nồng độ sulfide đã đo của bạn, kèm theo các phê duyệt liên quan. Hỏi ai là người kiểm tra nền móng cho bồn phản ứng không được lún không đều, vì bể phân hủy bị nghiêng sẽ làm sai lệch việc thu gom khí và hư hỏng lớp đệm kín của mái. Và yêu cầu kế hoạch chạy thử nghiệm, vì tháng đầu tiên của bể phân hủy quyết định đường cong lắng và quần thể sinh khối của nó.
Dự án tiêu biểu
Dự án | Vị trí | Sản phẩm | Công suất | Phạm vi |
Phần xử lý kỵ khí | Hà Bắc, Trung Quốc | Bể phân hủy GFS, phần EPC kỵ khí | theo thiết kế quy trình | cung cấp và chạy thử phần kỵ khí |
Chương trình nước thải công nghiệp | Tân Cương, Trung Quốc | Bể GFS, 27 đơn vị | 30.469 m³ | cung cấp + giám sát |
Lưu trữ nước thải sản xuất bia | Tứ Xuyên, Trung Quốc | Bể GFS | 14.655 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 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, và thiết kế tham chiếu theo AWWA D103-09, AWWA C550 và NFPA khi ứng dụng yêu cầu.
Đối với dịch vụ phân hủy kỵ khí, phạm vi này bao gồm việc tích hợp mái màng kín khí và các kiểm tra ranh giới áp suất thấp được mô tả ở trên, cùng với lớp men bên trong có khả năng chống lại môi trường H₂S và amoniac trong khoảng không đỉnh của bể phân hủy.
Câu hỏi thường gặp
Câu hỏi 1: Bể phân hủy có phải là bình chịu áp lực không?
Trả lời 1: Không. Bể phân hủy khí sinh học hoạt động ở áp suất khí quyển hoặc gần áp suất khí quyển, với ranh giới khí được giữ bằng màng linh hoạt hoặc van xả trong phạm vi vài kilopascal. Đây là bình chứa áp suất thấp, không phải bình chịu áp lực, và không nên được chỉ định như vậy.
Câu hỏi 2: Tại sao chọn vận hành ưa ấm thay vì ưa nhiệt?
A2: Vận hành ưa ấm ở 35 đến 38 °C bền vững hơn trước các cú sốc tải và cần ít năng lượng gia nhiệt hơn, đó là lý do hầu hết các nhà máy xử lý nước thải đô thị và công nghiệp thực phẩm đều vận hành theo kiểu này. Vận hành ưa nhiệt cho động học nhanh hơn và thời gian lưu ngắn hơn nhưng nhạy cảm hơn và tốn kém hơn để duy trì.
Q3: Làm thế nào để mái biogas được giữ kín khí?
A3: Bằng một tấm phủ hai màng hoặc vải thủy tinh với màng khí bên trong ở áp suất danh định hai đến ba kPa và màng chắn thời tiết bên ngoài, cùng với van xả áp và bộ chặn lửa giữ ranh giới trong khoảng ±3 đến ±5 kPa.
Q4: Lớp men bên trong có chịu được hydrogen sulfide không?
A4: Có, lớp men tráng là trơ trong toàn bộ dải pH từ 1 đến 14 và là lớp lót bên trong được ưu tiên cho quá trình phân hủy có chứa sulfide. Sự bảo vệ đó chỉ áp dụng cho phần bên trong bể; hệ thống đường ống dẫn khí vẫn cần được khử lưu huỳnh để bảo vệ nồi hơi, động cơ và hệ thống đường ống.
Q5: Tôi nên thiết kế thời gian lưu là bao lâu?
A5: Hai mươi đến ba mươi ngày là khoảng thời gian khởi điểm thông thường ở điều kiện ưa ấm trung bình đối với bùn đô thị, có thể rút ngắn thời gian lưu ở tải lượng chất rắn cao hơn hoặc đối với chất thải từ ngành công nghiệp thực phẩm dễ xử lý. Con số cụ thể nên được xác định từ thử nghiệm bench hoặc pilot trên chính cơ chất của bạn.
Q6: Nhà máy có thể được mở rộng sau này không?
A6: Có. Các bể phân hủy dạng bu lông có thể được bổ sung như các bể song song trên cùng một nền đã chuẩn bị, điều này tránh phải ngừng hoạt động lò phản ứng hiện có và phân bổ chi phí đầu tư.
Một hầm biogas thành công khi bể chứa, mái kín khí, hệ thống trộn và dây chuyền khử lưu huỳnh được thiết kế đồng bộ với cơ chất thực tế. Vận hành ở chế độ ưa ấm từ 35 đến 38 °C với thời gian lưu từ 20 đến 30 ngày quyết định thể tích, mái hai màng quyết định giới hạn áp suất thấp, và lớp men nung bên trong quyết định biên độ chống ăn mòn trong môi trường H₂S. Hãy xem xét thành phần khí, thời gian lưu cần thiết cùng các giá trị gió và tuyết tại địa điểm trước khi đấu thầu, và yêu cầu nhà cung cấp cam kết thực hiện toàn bộ phạm vi kỵ khí thay vì chỉ một bể đơn lẻ.
Trao đổi với Kỹ sư
Hãy gửi cho chúng tôi chất nền và tải lượng COD hoặc chất rắn của nó, thể tích hàng ngày và tỷ lệ phần trăm chất rắn, sản lượng biogas mục tiêu, mức pH và nồng độ sulfide đo được, diện tích mặt bằng khả dụng cùng các giá trị gió và tuyết tại địa điểm. Bạn sẽ nhận được một phương án hầm phân hủy, khuyến nghị loại mái, tính toán thời gian lưu giữ và trọn bộ bản vẽ cùng hồ sơ chứng nhận.
WhatsApp