Газгольдер для биогаза

Набирающая все большую популярность технология производства биогаза дает возможность создавать независимую энергосистему на базе переработанных бытовых или промышленных отходов.

Находясь в ферментере биогазовой установки биогаз подвергается колебаниям, в связи с чем наличие газгольдера является обязательной составляющей станции. С его помощью происходит регулирование неравномерного выделения газа и снабжение комбинированной теплоэлектростанции необходимым объемом энергоносителя. Это делает функционирование биогазовой станции бесперебойным и стабильным.

Конструкция установки для производства биогаза предусматривает обязательное наличие одного или нескольких резервуаров для хранения газа – газгольдеров. Эти емкости, специально предназначены для накапливания и сохранения газообразного вещества, кроме того в них происходит очистка биогаза и создается оптимальное для потребления автономной системы газоснабжения давление.

Существует два типа размещения газгольдеров. В зависимости от устройства всей установки газгольдер помещается непосредственно внутрь основного ферментера, во вторичную емкость производственного процесса и резервуар для хранения биоудобрений. Также возможна и наружная отдельностоящая от главных производственных объектов установка газгольдеров.

Для обеспечения полной безопасности во время эксплуатации материал должен быть газонепроницаемым, надежно защищенным от ультрафиолетовых лучей, перемены температур, климатических условий, а также устойчивым к давлению. Наряду с этим в нем должна быть установлена специальная система для регулировки увеличения и снижения мощности давления. Объем, занимаемый газом в газгольдере не может быть меньше одной четвертой стандартной суточной нормы от всего производства биогазовой установки.

Все современные модели газгольдеров по силе давления делятся на три типа: низкого, среднего и высокого. Наиболее распространенным является хранилище биогаза с низким давлением. Его охват избыточного давления составляет до 30 миллибар. Это встроенные резервуары, имеющие форму полусферы и выполненные из специально подходящего для этого материала с соблюдением всех предусмотренных норм безопасности.

Биогаз, накапливающийся и хранящийся в стальных сосудах высокого давления или в баллонах имеют диапазон силы давления от 5 до 250 бар – газгольдеры высокого и среднего давления.

Газгольдер по своей конструкции представляет собой герметично закрытую емкость. Размещается она или прямо над биогазовым реактором, или при помощи газопровода соединяется с ним. Величина давления, содержащегося в нем влияет на его функциональное назначение:

• низкое (не более 5 кПа);
• среднее (не более 300 кПа);
• высокое (не более 1,8 Мпа).

По принципу герметизации газа, все эти емкости можно разделить на газгольдеры с:

• постоянным объемом (пластиковые или металлические);
• изменяемым объемом (металлические, резиновые и т.п.).

Агрегаты, с конструкцией объем, которых может быть изменен, но изготовленные из непластичных материалов (кирпич, металл) также делятся на:

• «мокрые», их устройство представляет собой резервуар, состоящий из камеры для газа (в нижней части) и бассейна с водой (в верхней части), под воздействием веса происходит регулирование объема камеры с газом при ее наполнении или выходе газообразного вещества;
• «сухие», в которых регулирование величины газа происходит при помощи расположенного сверху поршня.

В настоящий момент «мокрая» модель газгольдеров больше не используется. Она полностью вышла из употребления и большинство сооружений такого типа переоснащены под промышленные здания или жилые помещения.

Существует два варианта размещения емкости для биогаза. Установка газгольдера может быть надземная или подземная. Наиболее безопасным является подземное устройство – оно позволяет поддерживать температуру в стабильном состоянии как в зимнее, так и летнее время и намного безопаснее при эксплуатации сжиженного газа. Такая установка чаще всего практикуется в нашей стране.

Оптимальными условиями для использования надземных резервуаров купольного типа являются климатические условия, отличающиеся отсутствием периодов с низкими температурами. Конструкция такого биогазового устройства предусматривает установку купола, расположенного непосредственно над реактором. В его верхней части происходит скопление выделяемого вещества. Как только купол заполняется и в нем происходит повышение давления газ вытесняется в компенсирующую камеру, размещенную за кислотостойкой мембраной через клапан.

Газгольдеры купольного типа относятся к устройствам среднего давления. Они обычно изготавливаются из резины плотной по составу и устойчивой к УФ-излучениям. Корпус производят из двух слоев материала, пространство между которыми наполняется обычным атмосферным воздухом. Он помогает сохранять форму емкости и отлично справляется с перепадами температуры снаружи газгольдера.

Чаще всего материалом изготовления для них служит пластик или резина. В них биологический газ собирается по мере своего формирования в реакторе и поступает в газгольдер естественным путем, без применения подкачки. Давление в данной емкости соответствует атмосферному. Определение объема осуществляется производительностью реактора и обычно равно ежесуточной норме выделения газа.

В большинстве случаев эти установки применяются в малозатратных сельскохозяйственных биогазовых системах. Основное их предназначение – стабилизация давления газа во время перепадов суточного использования. Для того, чтобы собрать и установить такую емкость не требуется привлечения специалистов, так как это не составляет большого труда и особенных знаний. Необходимо просто соединить клапан сосуда с выходным отверстием реактора. После выполнения этой процедуры газгольдер можно использовать по назначению.

Это цельнометаллические резервуары, дистанцированные от ферментера. Газ закачивается в них при помощи компрессоров большой мощности. Схема такой установки предусматривает некоторое количество подземных газгольдеров, изготовленных из металла. Они оснащены запорной арматурой, газоизмерительным оборудованием, средствами для сброса газа и аварийного отключения. Эти металлические сосуды со всех сторон обработаны антикоррозийным покрытием, защищающим от ржавчины.

Положительными качествами таких газгольдеров являются:

• постоянное давление в сети газораспределения;
• способность вмещать большой объем газа в малых по отношению к ним емкостях;
• безопасность рабочего режима, который обеспечивает многоуровневый автоматизированный контроль;
• экономическая рентабельность и эффективность.

В связи с тем, что газгольдеры высокого давления относятся к оборудованию высокой технологической опасности их монтаж должен производиться квалифицированными специалистами.

Главными критериями для выбора газгольдера являются — его производительность и соответствие климатическим особенностям местности для эффективного и безопасного функционирования. При условии соблюдения персоналом норм эксплуатации и объема вырабатываемого газа можно гарантировать полную безопасность биогазовой установки. Производство биогаза с учетом всех технологических требований позволяет обеспечить сельскохозяйственные предприятия электроэнергией, решить проблему утилизации отходов и снабдить качественным удобрением на органической основе.

Мягкий газгольдер – это эластичная, полностью герметичная камера. Ее объем составляет от 1м3 до 500 м3. Чаще всего такой тип емкости находит свое применение в сельском хозяйстве. Здесь они используются для хранения метана, выделяющегося из навоза. Впоследствии метан служит для нужд фермерского хозяйства и в значительной степени сокращает затраты предприятия, что в полном объеме окупает стоимость газгольдера и всей установки.

Мягкие изделия применяются также на нефтебазах. Они минимизируют ущерб от большого и малого дыхания резервуаров. «Малое дыхание» — выброс паров в результате увеличения температуры атмосферного воздуха. «Большое дыхание» — выход пара углеводорода, происходящий во время наполнения резервуара нефтепродуктами.

«Дыхания» резервуаров приводят к потере топлива и вредят экологии. Мягкие газгольдеры помогают бороться с этим явлением: выделяемые пары газа собираются на корпусе емкости и при охлаждении опускаются на дно в виде жидкости.

Изделия из полимера производят, учитывая их назначение – они собирают пары бензина, нефтепродуктов и биогаза. Сосуд с гибкой оболочкой находит свое применение в условиях низкого давления газа.

Мягкие газгольдеры являются элементом автономной системы газификации в сельскохозяйственных предприятиях. Во время агротехнического отстаивания отходы животноводства выделяют метан, который собирается в такой сосуд. Далее по газопроводу он поступает в газопотребляющее оборудование. Чтобы создать безопасные условия при производстве биогаза резервуар оснащается конденсатосборниками и предохранительными клапанами.

Пары, образовывающиеся при наполнении емкости топливом или при увеличении температуры в мягком газгольдере для нефтебаз остаются в нем. Герметичность резервуара не позволяет выходить им наружу и во время отлива жидкого вещества конденсат попадает назад в резервуарное оборудование.

1. Пары не нарушают экологический баланс.
2. Экономия денежных средств.
3. 100% использование отходов.
4. Полимерный материал не вступает в реакцию с содержимым газгольдера, устойчивый к УФ-лучам и имеет антикоррозийные свойства. Его эластичность позволяет удерживать максимальный объем газа.
5. Монтаж полимерного резервуара не требует специальной подготовки и вполне осуществим за 20 минут (для емкости объемом примерно 100 м3). Сразу после установки возможно его введение в работу.