5000м3 Двухмембранный биогазовый баллон, установленный для хранения метана

Наземный двухмембранный биогазовый баллон объемом 5000 м³ для хранения метана

Обзор продукта

Газгольдер с двойной мембраной Mondes Process представляет собой прочную воздухоопорную конструкцию, специально разработанную для хранения биогаза. Эта инновационная конструкция обеспечивает эффективное удержание газа, сводя к минимуму риск утечки, что имеет решающее значение для поддержания целостности биогаза как источника энергии. Как правило, этот газгольдер интегрируется в системы анаэробного сбраживания на очистных сооружениях, в проектах сельскохозяйственного сбраживания, на полигонах и на теплоэлектростанциях, которые используют переработанные органические материалы для производства биогаза в качестве источника энергии.

На очистных сооружениях интеграция газгольдера повышает эксплуатационную эффективность, обеспечивая надежный метод хранения метана, образующегося в процессе анаэробного сбраживания. Хранимый биогаз может использоваться на месте для питания генераторов или систем отопления, тем самым снижая зависимость от внешних источников энергии и способствуя достижению общих целей устойчивого развития.

В сельскохозяйственных условиях эти конструкции облегчают управление органическими отходами животноводческих ферм и остатками сельскохозяйственных культур. Улавливая и храня биогаз, образующийся в результате контролируемых процессов ферментации, фермеры могут преобразовывать отходы в ценную возобновляемую энергию, одновременно смягчая выбросы парниковых газов, связанные с традиционными методами утилизации отходов.

Полигоны извлекают выгоду от использования газгольдеров с двойной мембраной, эффективно управляя производством свалочного газа. По мере разложения органических материалов на полигонах с течением времени выделяется значительное количество метана; использование системы газгольдера помогает улавливать этот мощный парниковый газ для преобразования в полезную энергию, а не позволять ему улетучиваться в атмосферу.

Кроме того, на теплоэлектростанциях, которые используют переработанные органические материалы для выработки электроэнергии и тепловой энергии, включение таких передовых решений для хранения оптимизирует коэффициенты использования топлива. Возможность хранения избыточного биогаза обеспечивает стабильную работу даже при колебаниях доступности сырья или в периоды высокого спроса.

Основные технические параметры

Типичная установка

Газгольдер устанавливается между реактором и газопотребляющим оборудованием:

Типичная установка газгольдера рассчитана на хранение объема газа, производимого примерно за 20 часов. Объемы хранения могут быть спроектированы в соответствии с требованиями производства и потребления; небольшие установки могут потребоваться в качестве буферного хранилища на непрерывно работающем предприятии, но могут быть указаны более крупные хранилища газа для хранения газа для использования в период пиковой потребности в электроэнергии, когда произведенную энергию можно продать по более выгодной цене.

Основная структура

Наружная мембрана

Конструкция газгольдера состоит из двух сферических мембран и плоской нижней мембраны, установленных на бетонной плите основания.

Наружная мембрана представляет собой постоянно надутую текстильную конструкцию. Мембрана надувается с помощью электрических воздуходувок – обычно указываются в парных для циклов Duty/Standby. Обратные клапаны установлены в линии подачи воздуха для изоляции каждой воздуходувки в режиме ожидания. Регулирующий клапан установлен на выхлопном канале наружной мембраны.

Наружная мембрана спроектирована в соответствии со всеми соответствующими международными нормами для воздухоопорных конструкций. Текстильная мембрана рассчитана на то, чтобы выдерживать внутренние силы давления воздуха, а также внешние динамические силы от ветра и снега. MONDES использует ряд мембранных материалов до 1011 фунтов силы/2 дюйма (9000 Н/5 см прочности на разрыв) – самая прочная текстильная мембрана, доступная в настоящее время на рынке. Мембраны изготавливаются из полиэфирной пряжи с покрытием из ПВХ+ПВДФ. Покрытие наносится в соответствии с нашими собственными спецификациями с добавками и обработками для защиты от серы и других компонентов, содержащихся в биогазе. Мембрана рассчитана на низкую проницаемость метана 167 мл/м²/день/бар давления. Наружная мембрана получает дополнительные добавки для усиленной защиты от ультрафиолетового излучения. Ожидаемый срок службы наружной мембраны составляет 20 лет в открытом месте с высоким уровнем ультрафиолетового излучения. В странах, где уровень ультрафиолетового излучения снижен, можно ожидать более длительного срока службы. В течение срока службы конструкции наружная мембрана станет хрупкой и начнет трескаться, обнажая полиэфирные нити. По окончании срока службы наружную мембрану можно легко заменить. Внутренние мембраны (см. дальнейшее обсуждение) не подвержены тому же процессу старения под воздействием ультрафиолета и прослужат дольше наружной мембраны как минимум в 2 раза. Каждый рулон мембранного материала на 100% проверяется как с помощью компьютерных, так и с помощью визуальных методов.

Форма мембраны изготавливается стандартных размеров, чтобы обеспечить наиболее экономичное использование стандартной ширины основного материала. Могут быть изготовлены альтернативные, конкретные размеры, но это может быть коммерчески невыгодно.

Форма мембраны достигается путем точной резки текстильного рулона по точным проектным шаблонам. Эти шаблоны основаны на более чем 20-летнем опыте поведения текстиля в условиях давления и стали очень специализированной формой для обеспечения равномерного распределения напряжения по всей конструкции. Нахлесточные соединения между компонентами свариваются высокочастотным методом в контролируемых условиях в соответствии со стандартом ISO.9001. Полная прослеживаемость поддерживается для каждого метра сварного шва мембраны для наших записей о качестве. Тестовые сварные швы изготавливаются перед установкой каждого нового рулона ткани на сварочный аппарат и каждые 82 фута (25 м) сварного шва в процессе изготовления сварной мембраны.

Фитинги через мембрану, такие как смотровое окно, коронка, впускные и выпускные отверстия, а также периферийное соединение основания, усилены с помощью инкапсулированных бесконечных канатов из нержавеющей стали. Каждый канат изготавливается в точном размере, необходимом для каждого отдельного проекта:

Внутренняя мембрана

Внутренняя мембрана образует переменную емкость для удержания газа внутри наружной мембраны. Внутренняя мембрана и нижние мембраны герметизируются газонепроницаемым компрессионным уплотнением по периметру конструкции на бетонном основании. По мере увеличения объема хранимого газа внутренняя мембрана поднимается, чтобы вместить его. Давление внутри газового удержания и, следовательно, газопроводов поддерживается давлением воздуха внутри наружной мембраны, воздействующим на поверхность внутренней мембраны. Перепад давления между наружным воздушным удержанием и внутренним газовым удержанием минимален – только из-за веса внутренней мембраны (давление в газовом удержании на 0,145 – 0,022 фунта на квадратный дюйм (на 1–1,5 мбар выше)).

Внутренняя мембрана изготовлена из той же текстильной ткани, что и наружная мембрана. Внутренняя мембрана имеет уменьшенную защиту от ультрафиолета, поскольку она не подвергается этому излучению, но имеет дополнительное антистатическое покрытие, чтобы исключить возможность статического электричества, вызванного движением мембраны во время работы. Несмотря на ненапряженное рабочее состояние внутренней мембраны, она всегда должна быть такой же прочности, как и наружная мембрана. В маловероятном случае выхода из строя наружной мембраны внутренняя мембрана сохранит структурную целостность при всех условиях нагрузки (внутреннее давление и окружающая среда).

Газопроводы и предохранительный клапан

Имея более чем 20-летний опыт разработки и широкий спектр установок по всему миру, мы считаем, что эта система является оптимальным расположением газопровода и предохранительного клапана.

Важно, чтобы газ подавался по одному трубопроводу и потреблялся по второму трубопроводу – даже в системе, где газгольдер используется в качестве простого буфера. Биогаз представляет собой смесь метана и углекислого газа, и эта смесь может оседать в периоды застоя. При использовании двухтрубопроводной системы газ внутри емкости постоянно находится в движении – даже в периоды, когда производство и потребление одинаковы.

Трубы подачи и потребления газа проложены под плитой основания к центру основания. Трубы и мембраны герметизируются с помощью болтовых компрессионных уплотнительных фланцев. Для наглядности ниже показаны две трубы, расположенные друг напротив друга. На практике эти две трубы будут проходить параллельно друг другу, радиально по основанию. Трубопровод должен быть указан правильного размера, чтобы соответствовать объему потока и давлению для требований каждого отдельного предприятия.

Гидравлический предохранительный клапан всегда должен быть установлен на линии подачи газа к газгольдеру с двойной мембраной. При установке на линии подачи клапан будет защищать мембранную конструкцию от избыточного давления внутри, а также от ситуаций избыточного давления, вызванных быстрым скачком производства газа. Каждый клапан изготавливается индивидуально по фиксированным размерам, чтобы обеспечить сброс давления, необходимого для каждой установки, сочетания давления и расхода. Клапан изготовлен из нержавеющей стали типа 304 и использует 100% антифризную жидкость на основе гликоля внутри для поддержания гидравлического затвора. Отказоустойчивый клапан работает по простому принципу перепадов гидравлического давления. Клапан должен регулярно обслуживаться и проверяться на уровень содержимого жидкости. В случае сброса влажность, взвешенная в биогазе, будет конденсироваться в более холодной жидкости клапана, и уровень увеличится. Корпус клапана поставляется в комплекте с окном для просмотра уровня, шаровым сливным краном и заглушкой для заливки.

Как трубы подачи, так и трубы потребления должны быть проложены с уклоном, чтобы любой конденсат, образующийся внутри труб, стекал. Конденсатоотводчики должны быть установлены в непосредственной близости от газгольдера, чтобы облегчить удаление конденсата. Как правило, конденсатоотводчики устанавливаются в приямке непосредственно за пределами плиты основания резервуара.

Контрольное оборудование

Стандартный объем поставки для газгольдеров с двойной мембраной включает:

1) Ультразвуковой датчик уровня и прибор.

2) Датчик обнаружения газа и прибор.

• Ультразвуковой датчик уровня расположен в корпусе в верхней части наружной мембраны. Датчик жестко подключен к прибору, с которого можно считывать показания и сигналы управления подаются через интерфейс цепи управления 4–24 мА для другого оборудования управления ПЛК. Прибор обеспечивает до шести реле для переключения цепей управления, например, для запуска горелки отходящих газов, когда хранилище газа приближается к максимуму и т. д.

• Датчик обнаружения газа установлен в клапане регулирования давления наружной мембраны. Устройство служит для непрерывной проверки на утечку метана во внешнюю мембрану удержание воздуха. Датчик должен быть жестко подключен к прибору, который обеспечивает сигнализацию и переключение реле. Прибор обычно настраивается для обеспечения сигнализации при 20%, 40% и 60% от НПВ (нижний предел взрываемости) для метана в воздухе. В случае третьего условия тревоги, система управления должна остановить установку, чтобы тревогу можно было расследовать, прежде чем какая-либо утечка достигнет воспламеняющейся концентрации метана во внешнем удержании.

Соображения по проектированию системы/установки

Как отмечалось выше, газгольдер поддерживает давление во всей системе производства и потребления газа. Жизненно важно, чтобы требуемое рабочее давление газгольдера было определено на ранней стадии проектирования установки и процесса, чтобы можно было сразу предоставить точную цитату.

В любой системе, связанной с потоком газа или жидкостей, происходят перепады давления, вызванные трением жидкости в движении о стенки труб, через клапаны и фитинги и т. д. В системе, такой как установка анаэробного сбраживания и ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ, давление не будет одинаковым в любой точке, пока газ течет. Установка будет иметь профиль давления, который напрямую связан с конструкцией трубопроводов, клапанов и элементов установки:

Как видно на приведенной выше схеме, давление в газгольдере меньше, чем в реакторе, но больше, чем в любой точке распределения потребления газа. Падение давления на каждом участке установки напрямую связано с размером и длиной задействованных трубопроводов, а также с количеством клапанов и других фитингов, через которые должен проходить газ.

В приведенном простом примере фактическое давление, требуемое в реакторе и газгольдере, должно быть рассчитано в обратном порядке через систему, исходя из спецификаций и требований на ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ. В зависимости от длины и сложности системы давление в реакторе может быть значительно выше, чем необходимо на ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, чтобы система в целом могла пропускать газ с требуемым объемом и давлением.

Использование газового бустера, расположенного перед ЭЛЕКТРОСТАНЦИЕЙ, всегда заслуживает рассмотрения. Бустер может обеспечить давление, необходимое на потребительском устройстве, позволяя остальной части системы выше по потоку быть настроенной на пониженное рабочее давление. Внедрение газового бустера может оказать существенное влияние на снижение общих инвестиционных затрат на установку, поскольку как газгольдер, так и реактор станут дешевле при проектировании для более низкого рабочего давления. Дополнительные эксплуатационные расходы газового бустера обычно довольно хорошо сбалансированы по сравнению со сниженными эксплуатационными расходами меньших воздуходувок, необходимых для поддержания давления в газгольдере. Кроме того, газовый бустер должен работать только тогда, когда есть спрос со стороны потребителя, что еще больше способствует балансировке эксплуатационных расходов.
 

Показ продукта