바이오가스 저장 탱크 막 기술 주요 과제

바이오가스 소화조 위에 떠다니는 거대한 "풍선"이 누출 없이 외부 바람과 비에 저항하면서 내부 가스 압력을 견디는 것을 상상해 보십시오. 이는 바이오가스 저장에 있어서 멤브레인 커버 기술의 과제를 요약합니다. 바이오가스 에너지가 주목을 받으면서 단순해 보이는 이러한 덮개의 설계, 재료 및 유지 관리가 중요해졌습니다.

바이오가스 기술의 선두주자인 독일은 광범위한 실무 경험을 축적해 왔습니다. 멤브레인 커버는 일반적으로 사전 소화조, 발효조, 2차 소화조 및 소화액 저장 시설에 사용됩니다. 이러한 시스템은 저압 장치로 작동하며 일반적으로 200~500파스칼(Pa)의 내부 압력을 유지합니다. 예외적인 경우 크기, 저장 용량 및 레이어에 따라 압력이 1,000Pa에 도달할 수 있습니다. 해수면 대기압(101,325Pa)과 비교하면 이는 부하의 0.2%~0.5%에 불과합니다. 과도한 바이오가스의 폭발을 방지하기 위해 외부 막 저장 시스템이 널리 채택됩니다.

멤브레인 커버는 다음과 같은 점에서 강철, 철근 콘크리트 또는 유리 섬유와 같은 기존의 견고한 재료보다 성능이 뛰어납니다.

• 경량 구조
• 조정 가능한 저장 용량
• 생산 비용 절감
• 더 빠른 설치

유연성을 통해 다양한 채우기 수준에 적응할 수 있습니다. 일반적인 재료에는 산/알칼리 저항성 폴리머가 포함됩니다. 두 가지 기본 구조 유형이 지배적입니다.

1. 기계적으로 사전 응력을 받는 고점 시스템
2. 내부 압력 지원(공압) 시스템

30년이 넘는 기간 동안 이러한 디자인은 견고한 커버를 주류 선택으로 대체했습니다.

초기 멤브레인 커버는 초보적인 설계 및 설치로 인해 전문 지식이 부족했습니다. 텐트나 트럭 방수포의 용도를 변경한 초기 필름과 코팅 직물은 내구성, 수명 및 기밀성을 요구하는 바이오가스 응용 분야에 적합하지 않은 것으로 나타났습니다. 단순화된 계산으로 인해 결함이 발생하는 경우가 많았습니다.

안전 문제를 해결하기 위해 독일은 2016년에 건축용 멤브레인 전문 지식을 통합하여 바이오가스 멤브레인 표준을 도입했습니다. 주요 원칙은 다음과 같습니다.

• 멤브레인은 인장 응력만 견딜 수 있습니다. 압력이나 전단력으로 인해 주름이 생기고 하중 지지력이 저하됩니다.
• 기하학적 형태는 사전 응력이나 내부 압력을 통해 반대되는 인장 응력의 균형을 맞춰야 합니다.
• 2축 곡률(이중 곡면)은 최적의 바람 저항을 제공하고 물이 고이는 것을 방지합니다.

바이오가스에 적합한 재료는 제한되어 있습니다. 일반적인 옵션은 다음과 같습니다.

• 영화:내산성 PE-LD(두께 0.2~0.8mm) 또는 EPDM(2mm)
• 코팅된 직물:PVC 코팅 폴리에스테르(성능은 상당히 다양함)

다층 설계(2~3개의 독립 멤브레인)는 내구성을 향상시키지만 누출 감지가 복잡하여 분해 후에만 문제가 나타나는 경우가 많습니다.

직경 15미터의 테스트 탱크를 사용한 연구에서 다음과 같은 중요한 행동이 밝혀졌습니다.

• 레이저 측정 결과 압력 변화에 따라 막 형상이 이동하는 것으로 나타났습니다.
• 시스템 관성으로 인해 가스 생산 시뮬레이션 중 압력 반응이 지연됩니다.
• 가스 추출 중에 음압 위험이 발생하여 잠재적으로 지지 구조에 과도한 응력이 가해짐

충전 수준 모니터링은 다음 중 하나를 사용합니다.

1. 가스막에 가중 벨트가 있는 케이블 윈치
2. 정수압계(가스 H계)

둘 다 측정 지점에서 멤브레인 주름이 발생하는 것을 방지하려면 충분한 내부 압력이 필요합니다.

바이오가스 조건에서의 물질 거동은 여전히 ​​중요한 초점입니다.

• 황 침전 및 극한 pH로 인해 멤브레인 성능 저하
• 초기 하중 주기 후에 영구 신장이 발생합니다.
• 날실/위사 방향 간 고르지 않은 응력 분포

압력 지원 시스템에서 가스 부피, 압력 및 멤브레인 형상 간의 복잡한 상호 작용은 조기 고장을 방지하기 위해 지속적인 최적화가 필요합니다.