메탄 저장용으로 설치된 5000m3의 듀얼 막 바이오가스 풍선

5000m³ 지상 설치형 이중 막 바이오가스 풍선형 메탄 저장소

제품 개요

Mondes Process 이중 막 가스 홀더는 바이오가스 저장 용도로 특별히 설계된 견고한 공기 지지 구조입니다. 이 혁신적인 디자인은 효율적인 가스 격리를 가능하게 하는 동시에 누출 위험을 최소화하여 에너지원으로서 바이오가스의 무결성을 유지하는 데 매우 중요합니다. 일반적으로 이 가스 홀더는 폐수 처리 시설, 농업 소화 프로젝트, 매립지 및 소화된 유기 물질을 사용하여 에너지원으로서 바이오가스를 생산하는 열병합 발전소 내의 혐기성 소화 시스템에 통합됩니다.

폐수 처리 시설에서 가스 홀더의 통합은 혐기성 소화 과정에서 생성된 메탄을 저장하는 신뢰할 수 있는 방법을 제공하여 운영 효율성을 향상시킵니다. 저장된 바이오가스는 현장에서 발전기 또는 난방 시스템에 전력을 공급하는 데 활용하여 외부 에너지원에 대한 의존도를 줄이고 전반적인 지속 가능성 목표에 기여할 수 있습니다.

농업 환경에서 이러한 구조는 가축 운영 및 작물 잔류물에서 발생하는 유기 폐기물 관리를 용이하게 합니다. 통제된 발효 과정을 통해 생성된 바이오가스를 포집하고 저장함으로써 농부들은 폐기물을 귀중한 재생 에너지로 전환하는 동시에 전통적인 폐기물 처리 방법과 관련된 온실 가스 배출을 완화할 수 있습니다.

매립지는 이중 막 가스 홀더를 사용하여 매립 가스 생산을 효과적으로 관리함으로써 이점을 얻습니다. 유기 물질이 시간이 지남에 따라 매립지에서 분해됨에 따라 상당한 양의 메탄이 방출됩니다. 가스 홀더 시스템을 사용하면 이 강력한 온실 가스를 포집하여 대기 중으로 유출되는 대신 사용 가능한 에너지로 전환하는 데 도움이 됩니다.

또한, 전력 생산 및 열 출력을 위해 소화된 유기 물질을 활용하는 열병합 발전소에서는 이러한 고급 저장 솔루션을 통합하여 연료 활용률을 최적화합니다. 과도한 바이오가스를 저장하는 능력은 원료 가용성이 변동하거나 수요가 많은 기간에도 일관된 작동을 보장합니다.

주요 기술 매개변수

일반적인 설치

가스 홀더는 소화조와 가스 소비 장비 사이에 설치됩니다.

일반적인 가스 홀더 설치는 약 20시간 분량의 가스 생산량을 저장하도록 설계되었습니다. 저장 용량은 공정 생산 및 소비 요구 사항에 맞게 설계할 수 있습니다. 소형 장치는 지속적으로 작동하는 플랜트에서 버퍼 저장소로 필요할 수 있지만, 에너지 생산을 더 나은 가격으로 판매할 수 있는 지역 피크 전력 요구 기간 동안 가스를 보관하기 위해 더 큰 가스 저장 장치를 지정할 수 있습니다.

주요 구조

외부 막

가스 홀더 구조는 두 개의 구형 막과 콘크리트 기초 슬래브에 장착된 평평한 바닥 막으로 구성됩니다.

외부 막은 영구적으로 팽창된 섬유 구조입니다. 막은 전기 작동 송풍기를 사용하여 팽창됩니다. 일반적으로 Duty/Standby 주기에 대해 쌍으로 지정됩니다. 비반전 밸브는 대기 모드에서 각 송풍기를 격리하기 위해 공기 공급 라인에 장착됩니다. 조절 밸브는 외부 막 배기 덕트에 장착됩니다.

외부 막은 공기 지지 구조에 대한 모든 적절한 국제 규정에 따라 설계되었습니다. 섬유 막은 내부 공기 압력뿐만 아니라 바람과 눈의 외부 동적 힘을 견딜 수 있도록 설계되었습니다. MONDES는 최대 1,011 lbf/2인치(9,000 N/5cm 파단 강도)의 다양한 막 재료를 사용합니다. 이는 현재 상업적으로 사용 가능한 가장 강력한 섬유 막입니다. 막은 PVC+PVDF 코팅이 된 폴리에스터 원사로 제조됩니다. 코팅은 바이오가스에서 발견되는 황 및 기타 구성 요소로부터 보호하기 위한 첨가제 및 처리를 통해 자체 사양에 따라 적용됩니다. 막은 167-ml/m²/day/bar 압력의 낮은 메탄 투과성을 위해 지정됩니다. 외부 막은 자외선으로부터의 보호를 강화하기 위해 추가 첨가제를 받습니다. 외부 막의 일반적인 기대 수명은 노출된 고 UV 위치에서 20년입니다. UV 수준이 감소하는 국가에서는 더 긴 기간을 예상할 수 있습니다. 구조의 수명 동안 외부 막은 취성해지고 갈라지기 시작하여 폴리에스터 원사를 노출시킵니다. 수명이 다하면 외부 막을 쉽게 교체할 수 있습니다. 내부 막(나중에 논의 참조)은 동일한 UV 노화 과정을 겪지 않으며 외부 막보다 최소 2:1의 요인으로 오래 지속됩니다. 각 롤의 막 재료는 컴퓨터 및 육안 검사 기술을 통해 100% 테스트됩니다.

막 모양은 표준 기초 재료 너비를 가장 경제적으로 사용하기 위해 표준 크기로 제조됩니다. 대체 특정 크기를 생산할 수 있지만 상업적으로 유리하지 않을 수 있습니다.

막 형태는 정확한 설계 패턴으로 섬유 롤을 정밀하게 절단하여 얻습니다. 이러한 패턴은 가압 조건에서 섬유의 거동에 대한 20년 이상의 경험을 바탕으로 하며 구조 전체에 균일한 응력 분포를 보장하기 위해 매우 전문화된 모양이 되었습니다. 구성 요소 간의 겹친 조인트는 ISO.9001에 따라 제어된 조건에서 고주파 용접됩니다. 품질 기록을 위해 모든 미터의 막 용접에 대한 전체 추적이 유지됩니다. 테스트 용접은 용접 기계에 각 새 롤의 직물을 설정하기 전에, 그리고 용접된 막의 건설 전체에서 82피트(25m)마다 생산됩니다.

시야 포트, 크라운, 입구 및 출구, 바닥 주변 조인트와 같은 막을 통과하는 피팅은 캡슐화된 스테인리스 스틸 무한 로프로 보강됩니다. 각 로프는 각 개별 프로젝트에 필요한 정확한 크기로 제조됩니다.

내부 막

내부 막은 외부 막 내에서 가변 용량 가스 격리를 형성합니다. 내부 막과 바닥 막은 콘크리트 기초의 구조 주변에 가스 밀폐 압축 씰로 밀봉됩니다. 저장된 가스량이 증가함에 따라 내부 막이 상승하여 이를 수용합니다. 가스 격리 내의 압력, 따라서 가스 파이프라인은 내부 막 표면에 작용하는 외부 막 내의 공기압에 의해 유지됩니다. 외부 공기 격리 및 내부 가스 격리 간의 압력 차이는 최소입니다. 내부 막의 무게로 인해 발생합니다(가스 격리 압력은 0.145 – 0.022psi(1~1.5mBar 높음)).

내부 막은 외부 막과 동일한 섬유로 만들어집니다. 내부 막은 이 방사선에 노출되지 않기 때문에 UV 보호 기능이 감소했지만 작동 중 막의 움직임으로 인해 정전기가 발생할 가능성을 제거하기 위해 추가 정전기 방지 코팅이 있습니다. 내부 막의 응력이 없는 서비스 조건에도 불구하고 항상 외부 막과 동일한 강도로 지정됩니다. 외부 막 고장의 드문 경우에도 내부 막은 모든 하중 조건(내부 압력 및 환경)에 대해 구조적 무결성을 유지합니다.

가스 파이프라인 및 압력 완화

20년 이상의 개발과 전 세계의 광범위한 설치를 통해 이 시스템이 가스 공급 파이프라인 및 압력 완화의 최적의 배열이라고 생각합니다.

가스는 하나의 파이프라인으로 공급하고 두 번째 파이프라인을 통해 소비하는 것이 중요합니다. 가스 홀더가 단순한 버퍼로 사용되는 시스템에서도 마찬가지입니다. 바이오가스는 메탄과 이산화탄소의 혼합물이며, 이 혼합물은 정체 기간 동안 침전될 수 있습니다. 두 개의 파이프라인 시스템을 사용하면 격리 내의 가스가 지속적으로 움직입니다. 생산과 소비가 동일하게 일치하는 기간에도 마찬가지입니다.

가스 공급 및 소비 파이프는 기초 슬래브 아래에서 기초 중앙으로 연결됩니다. 파이프와 막은 볼트 압축 밀봉 플랜지를 사용하여 밀봉됩니다. 아래의 다이어그램 목적상 두 개의 파이프가 서로 반대 방향으로 표시됩니다. 실제로 이 두 파이프는 기초를 가로질러 서로 평행하게 실행됩니다. 파이프라인은 각 개별 플랜트의 요구 사항에 따라 부피 유량 및 압력을 수용할 수 있도록 올바른 크기로 지정해야 합니다.

유압 압력 완화 밸브는 항상 이중 막 가스 홀더에 대한 가스 공급 라인에 설치해야 합니다. 공급 라인에 설치하면 밸브는 막 구조를 내부 과압 및 가스 생산의 급격한 급증으로 인한 과압 상황으로부터 보호합니다. 각 밸브는 각 설치의 압력 및 유량 조합에 필요한 압력 완화를 제공하기 위해 고정된 치수로 개별적으로 제조됩니다. 밸브는 304형 스테인리스 스틸로 제작되었으며 압력 트랩을 유지하기 위해 내부에 100% 글리콜 부동액 유체를 사용합니다. 안전 밸브는 유압 압력 차이의 간단한 원리로 작동합니다. 밸브는 정기적으로 유지 관리하고 유체 내용물의 수준을 확인해야 합니다. 블로우오프 상황이 발생하면 바이오가스 내에 부유된 습기가 더 차가운 밸브 유체에서 응축되어 수준이 증가합니다. 밸브 본체는 레벨 보기 창, 볼 밸브 드레인 콕 및 채우기 레벨 플러그와 함께 제공됩니다.

공급 및 소비 파이프는 파이프 내에서 형성되는 응축수가 배수되도록 경사지게 설치해야 합니다. 응축수 트랩은 응축수 제거를 용이하게 하기 위해 가스 홀더 근처에 설치해야 합니다. 일반적으로 응축수 트랩은 탱크 기초 슬래브 바로 바깥의 구덩이에 설치됩니다.

제어 장비

이중 막 가스 홀더에 대한 표준 공급 범위에는 다음이 포함됩니다.

1) 초음파 레벨 변환기 및 계측기.

2) 가스 감지기 변환기 및 계측기.

• 초음파 레벨 변환기는 외부 막의 크라운에 있는 하우징에 위치합니다. 변환기는 계측기에 하드 와이어로 연결되어 판독값을 읽을 수 있으며 다른 PLC 제어 장비에 대한 4-24mA 제어 회로 인터페이스를 통해 제어 신호가 공급됩니다. 계측기는 예를 들어 제어 회로를 전환하기 위한 최대 6개의 릴레이를 제공합니다. 가스 저장소가 최대에 가까워지면 폐가스 버너를 시작하는 등.

• 가스 감지기 변환기는 외부 막 압력 조절 밸브에 장착됩니다. 이 장치는 외부 막 내로의 메탄 누출을 지속적으로 확인하는 역할을 합니다. 공기 격리. 변환기는 경보 및 릴레이 전환을 제공하는 계측기에 하드 와이어로 연결해야 합니다. 계측기는 일반적으로 공기 중 메탄에 대한 LEL(하한 폭발 한계)의 20%, 40% 및 60%에서 경보를 제공하도록 구성됩니다. 세 번째 경우 경보 조건, 제어 시스템은 경보가 발생하기 전에 플랜트를 종료해야 합니다. 외부 격리에서 메탄의 가연성 농도에 도달하는 누출을 조사합니다. 시스템/플랜트 설계 고려 사항

위에서 언급했듯이 가스 홀더는 가스 생산 및 소비 시스템 전체에서 압력을 유지합니다. 플랜트 및 공정 설계 초기에 가스 홀더의 필요한 작동 압력을 결정하여 처음부터 정확한 견적을 제공하는 것이 중요합니다.

가스 또는 유체의 흐름과 관련된 모든 시스템에서 유체가 파이프 벽, 밸브 및 피팅 등에 대해 움직일 때 마찰로 인해 압력 강하가 발생합니다. 바이오가스 소화 및 발전소와 같은 시스템에서 압력은 가스가 흐르는 동안 어느 지점에서도 동일하지 않습니다. 플랜트는 관련된 파이프라인, 밸브 및 플랜트 항목의 설계와 직접 관련된 압력 프로파일을 갖습니다.

위의 다이어그램에서 볼 수 있듯이 가스 홀더의 압력은 소화조보다 낮지만 가스 소비 분배 전체의 어느 지점보다 높습니다. 플랜트의 각 섹션에 걸친 압력 강하는 관련된 파이프라인의 크기와 길이, 가스가 통과해야 하는 밸브 및 기타 피팅의 수와 직접 관련됩니다.

제공된 간단한 예에서 소화조 및 가스 홀더에 필요한 실제 압력은 발전소의 사양 및 요구 사항에서 시스템을 통해 역으로 계산해야 합니다. 시스템의 길이와 복잡성에 따라 소화조의 압력은 시스템 전체가 필요한 부피와 압력으로 가스를 흐르게 하기 위해 발전소에서 필요한 압력보다 상당히 높을 수 있습니다.

발전소 앞에 위치한 가스 부스터를 사용하는 것을 항상 고려할 가치가 있습니다. 부스터는 소비 장치에 필요한 압력을 제공하는 동시에 업스트림의 나머지 시스템을 감소된 작동 압력으로 구성할 수 있습니다. 가스 부스터를 도입하면 가스 홀더와 소화조가 더 낮은 작동 압력으로 설계될 때 모두 더 저렴해지므로 전체 플랜트 투자 비용을 줄이는 데 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 가스 부스터의 추가 운영 비용은 일반적으로 가스 홀더의 압력을 유지하는 데 필요한 더 작은 송풍기의 감소된 운영 비용과 균형을 이룹니다. 또한 가스 부스터는 소비 측에 수요가 있을 때만 작동해야 하므로 운영 비용의 균형을 더욱 맞추는 데 기여합니다.

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