5000m3 de doble membrana de biogás montado en el suelo para el almacenamiento de metano

Globo de biogás de doble membrana montado en el suelo de 5000 m³ para almacenamiento de metano

Descripción general del producto

El gasómetro de doble membrana Mondes Process es una estructura robusta con soporte de aire, diseñada específicamente para aplicaciones de almacenamiento de biogás. Este diseño innovador permite una contención eficiente del gas al tiempo que minimiza el riesgo de fugas, lo cual es crucial para mantener la integridad del biogás como fuente de energía. Típicamente, este gasómetro se integra en sistemas de digestión anaeróbica dentro de plantas de tratamiento de aguas residuales, proyectos de digestión agrícola, vertederos y plantas de cogeneración que utilizan materiales orgánicos digeridos para producir biogás como fuente de energía.

En las plantas de tratamiento de aguas residuales, la integración del gasómetro mejora la eficiencia operativa al proporcionar un método confiable para almacenar el metano producido durante los procesos de digestión anaeróbica. El biogás almacenado se puede utilizar in situ para alimentar generadores o sistemas de calefacción, lo que reduce la dependencia de fuentes de energía externas y contribuye a los objetivos generales de sostenibilidad.

En entornos agrícolas, estas estructuras facilitan la gestión de residuos orgánicos de operaciones ganaderas y residuos de cultivos. Al capturar y almacenar el biogás generado a través de procesos de fermentación controlados, los agricultores pueden convertir los residuos en valiosa energía renovable, al tiempo que mitigan las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas con los métodos tradicionales de eliminación de residuos.

Los vertederos se benefician del uso de gasómetros de doble membrana al gestionar eficazmente la producción de gas de vertedero. A medida que los materiales orgánicos se descomponen en los vertederos con el tiempo, se liberan cantidades significativas de metano; la utilización de un sistema de gasómetro ayuda a capturar este potente gas de efecto invernadero para convertirlo en energía utilizable en lugar de permitir que escape a la atmósfera.

Además, en las plantas de cogeneración que aprovechan los materiales orgánicos digeridos para la generación de electricidad y la producción térmica, la incorporación de soluciones de almacenamiento avanzadas optimiza las tasas de utilización del combustible. La capacidad de almacenar el exceso de biogás garantiza un funcionamiento constante incluso cuando la disponibilidad de materia prima fluctúa o durante períodos de alta demanda.

Principales parámetros técnicos

Instalación típica

El gasómetro se instala entre el digestor y el equipo de consumo de gas:

Una instalación típica de gasómetro está diseñada para almacenar aproximadamente 20 horas de volumen de producción de gas. Los volúmenes de almacenamiento se pueden diseñar para adaptarse a los requisitos de producción y consumo del proceso; es posible que se requieran unidades más pequeñas como almacenamiento de amortiguación en una planta de funcionamiento continuo, pero se pueden especificar unidades de almacenamiento de gas más grandes para retener el gas para su uso durante el período de demanda de energía máxima local, cuando la energía producida se puede vender a un mejor precio.

Estructura principal

Membrana exterior

La estructura del gasómetro comprende dos membranas de forma esférica y una membrana inferior plana montada sobre una losa de base de hormigón.

La membrana exterior es una estructura textil inflada permanentemente. La membrana se infla mediante el uso de sopladores de accionamiento eléctrico, generalmente especificados en pares coincidentes para ciclos de servicio/espera. Las válvulas antirretorno están instaladas en la línea de suministro de aire para aislar cada soplador cuando está en modo de espera. Una válvula reguladora está instalada en el conducto de escape de la membrana exterior.

La membrana exterior está diseñada para todos los códigos internacionales apropiados para estructuras con soporte de aire. La membrana textil está diseñada para soportar las fuerzas de presión de aire internas, así como las fuerzas dinámicas externas del viento y la nieve. MONDES utiliza una gama de materiales de membrana de hasta 1.011 lbf/2 pulgadas (9.000 N/5 cm de resistencia a la rotura), la membrana textil más resistente disponible actualmente en el mercado. Las membranas están fabricadas con hilo de poliéster con un revestimiento de PVC+PVDF. El revestimiento se aplica según nuestras propias especificaciones con aditivos y tratamientos para la protección contra el azufre y otros componentes que se encuentran en el biogás. La membrana está especificada para una baja permeabilidad al metano de 167 ml/m²/día/presión de bar. La membrana externa recibe aditivos adicionales para una mayor protección contra la radiación ultravioleta. La esperanza de vida típica de la membrana externa es de 20 años en un lugar expuesto y con alta radiación UV. Se pueden esperar duraciones más largas en países donde los niveles de UV son reducidos. Durante la vida útil de la estructura, la membrana exterior se volverá quebradiza y comenzará a agrietarse, exponiendo los hilos de poliéster. Al final de su vida útil, la membrana exterior se puede reemplazar fácilmente. Las membranas internas (ver discusión posterior) no sufren el mismo proceso de envejecimiento por UV y durarán más que la membrana exterior por un factor mínimo de 2:1. Cada rollo de material de membrana se prueba al 100% mediante técnicas de inspección visual por computadora y humana.

La forma de la membrana se fabrica en tamaños estándar para utilizar el uso más económico de los anchos de material base estándar. Se pueden producir tamaños específicos alternativos, pero puede que no sea comercialmente ventajoso hacerlo.

La forma de la membrana se logra cortando con precisión el rollo textil según patrones de diseño precisos. Estos patrones se basan en más de 20 años de experiencia en el comportamiento del textil en condiciones de presión, y se han convertido en una forma muy especializada para garantizar una distribución uniforme del estrés en toda la estructura. Las uniones superpuestas entre los componentes se sueldan a alta frecuencia en condiciones controladas según la norma ISO.9001. Se mantiene la trazabilidad total para cada metro de soldadura de membrana para nuestros registros de calidad. Se producen soldaduras de prueba antes de que cada nuevo rollo de tela se instale en la máquina de soldadura, y cada 82 pies (25 m) de soldadura durante la construcción de la membrana soldada.

Los accesorios a través de la membrana, como el puerto de visualización, la corona, las entradas y salidas, y la junta periférica de la base, están reforzados con cuerdas sin fin de acero inoxidable encapsuladas. Cada cuerda se fabrica con el tamaño exacto requerido para cada proyecto individual:

Membrana interior

La membrana interior forma el volumen variable de contención de gas dentro de la membrana exterior. La membrana interior y las membranas inferiores están selladas con un sello de compresión hermético alrededor de la periferia de la estructura sobre la base de hormigón. A medida que aumenta el volumen de gas almacenado, la membrana interior se eleva para acomodarlo. La presión dentro de la contención de gas, y por lo tanto las tuberías de gas, se mantiene mediante la presión de aire dentro de la membrana exterior que actúa sobre la superficie de la membrana interior. La diferencia de presión a través de la contención de aire exterior y la contención de gas interior es mínima, solo debido al peso de la membrana interior (la presión de contención de gas es 0,145 – 0,022 psi (1 a 1,5 mBar más alta)).

La membrana interior está hecha de la misma tela textil que la membrana exterior. La membrana interior tiene una protección UV reducida porque no está expuesta a esta radiación, pero tiene un revestimiento antiestático adicional para eliminar la posibilidad de que la estática sea causada por el movimiento de la membrana durante el funcionamiento. A pesar de la condición de servicio sin estrés de la membrana interior, siempre se especifica que tenga la misma resistencia que la membrana exterior. En el improbable caso de una falla de la membrana exterior, la membrana interior mantendrá la integridad estructural contra todas las condiciones de carga (presión interna y ambiental).

Tuberías de gas y alivio de presión

Con más de 20 años de desarrollo y una amplia gama de instalaciones en todo el mundo, creemos que este sistema es la disposición óptima de las tuberías de suministro de gas y el alivio de presión.

Es importante que el gas se suministre a través de una tubería y se consuma a través de una segunda tubería, incluso en un sistema donde el gasómetro se utiliza como un simple amortiguador. El biogás es una mezcla de metano y dióxido de carbono, y esta mezcla puede asentarse durante períodos de estancamiento. Con un sistema de dos tuberías, el gas dentro de la contención está continuamente en movimiento, incluso durante los períodos en que la producción y el consumo coinciden.

Las tuberías de suministro y consumo de gas se enrutan por debajo de la losa de base hasta el centro de la base. Las tuberías y las membranas se sellan mediante bridas de sellado de compresión atornilladas. Para fines diagramáticos a continuación, las dos tuberías se muestran opuestas entre sí. En la práctica, estas dos tuberías correrían paralelas entre sí, radialmente a través de la base. Las tuberías deben especificarse con el tamaño correcto para adaptarse al caudal volumétrico y la presión de los requisitos de cada planta individual.

La válvula de alivio de presión hidráulica siempre debe instalarse en la línea de suministro de gas al gasómetro de doble membrana. Cuando se instala en la línea de suministro, la válvula protegerá la estructura de la membrana contra la sobrepresión interna, así como las situaciones de sobrepresión causadas por un aumento rápido en la producción de gas. Cada válvula se fabrica individualmente con dimensiones fijas para proporcionar el alivio de presión necesario para las combinaciones de presión y caudales de cada instalación. La válvula está construida con acero inoxidable tipo 304 y utiliza un fluido anticongelante de glicol al 100% en el interior para mantener la trampa de presión. La válvula a prueba de fallos funciona según el principio simple de las diferencias de presión hidráulica. La válvula debe mantenerse y revisarse regularmente para verificar el nivel del contenido del fluido. En caso de una situación de escape, la humedad suspendida dentro del biogás se condensará en el fluido de la válvula más frío y el nivel aumentará. El cuerpo de la válvula se suministra completo con una ventana de visualización de nivel, un grifo de drenaje de válvula de bola y un tapón de nivel de llenado.

Tanto las tuberías de suministro como las de consumo deben colocarse con caídas para que cualquier condensado que se forme dentro de las tuberías se drene. Se deben instalar trampas de condensado cerca del gasómetro para facilitar la eliminación del condensado. Típicamente, las trampas de condensado se instalan en un pozo justo afuera de la losa de base del tanque

Equipo de control

El alcance estándar de suministro para los gasómetros de doble membrana incluye:

1) Transductor e instrumento de nivel ultrasónico.

2) Transductor e instrumento detector de gas.

• El transductor de nivel ultrasónico está situado en una carcasa en la parte superior de la membrana exterior. El transductor está conectado por cable al instrumento desde donde se pueden leer las lecturas y señales de control suministradas a través de una interfaz de circuito de control de 4-24 mA para otros equipos de control PLC. El instrumento proporciona hasta seis relés para conmutar los circuitos de control, por ejemplo, para arrancar el quemador de gas residual cuando el almacenamiento de gas se acerca al máximo, etc.

• El transductor del detector de gas está montado en la válvula de regulación de presión de la membrana exterior. La unidad sirve para mantener una comprobación continua de las fugas de metano en la membrana exterior contención de aire. El transductor debe estar conectado por cable al instrumento que proporciona alarma y conmutación de relé. El instrumento se configura típicamente para proporcionar alarmas al 20%, 40% y 60% del LEL (Límite Inferior de Explosividad) para el metano en el aire. En caso de la tercera condición de alarma, el sistema de control debe apagar la planta para que la alarma pueda ser investigada antes de que cualquier fuga alcance una concentración inflamable de metano en el exterior contención.

Consideraciones de diseño del sistema/planta

Como se señaló anteriormente, el gasómetro mantiene la presión en todo el sistema de producción y consumo de gas. Es vital que la presión de funcionamiento requerida del gasómetro se determine en una etapa temprana del diseño de la planta y el proceso para que se pueda proporcionar una cotización precisa la primera vez.

En cualquier sistema relacionado con el flujo de gas o fluidos, hay caídas de presión causadas por la fricción del fluido en movimiento contra las paredes de las tuberías, a través de válvulas y accesorios, etc. En un sistema como una digestión de biogás y una PLANTA DE ENERGÍA, la presión no será la misma en ningún punto mientras el gas está fluyendo. La planta tendrá un perfil de presión que está directamente relacionado con el diseño de las tuberías, las válvulas y los elementos de la planta involucrados:

Como se puede ver en el diagrama anterior, la presión en el gasómetro es menor que en el digestor, pero mayor que en cualquier punto a lo largo de la distribución de consumo de gas. La caída de presión a través de cada sección de la planta está directamente relacionada con el tamaño y la longitud de las tuberías involucradas, y la cantidad de válvulas y otros accesorios a través de los cuales debe fluir el gas.

En el ejemplo simple proporcionado, la presión real requerida en el digestor y el gasómetro debe calcularse a la inversa a través del sistema a partir de las especificaciones y los requisitos de la PLANTA DE ENERGÍA. Dependiendo de la longitud y la complejidad del sistema, la presión en el digestor podría ser considerablemente más alta que la necesaria en la PLANTA DE ENERGÍA para que el sistema en su conjunto pueda hacer fluir el gas al volumen y la presión requeridos.

El uso de un refuerzo de gas situado antes de la PLANTA DE ENERGÍA siempre es digno de consideración. Un refuerzo puede proporcionar la presión requerida en la unidad de consumo, al tiempo que permite que el resto del sistema aguas arriba se configure para presiones de funcionamiento reducidas. La introducción de un refuerzo de gas puede tener un efecto significativo en la reducción de los costos generales de inversión de la planta, ya que tanto el gasómetro como el digestor serán más baratos cuando se diseñen para presiones de funcionamiento más bajas. Los costos operativos adicionales de un refuerzo de gas generalmente están bastante bien equilibrados con los costos operativos reducidos de los sopladores más pequeños requeridos para mantener la presión en el gasómetro. Además, un refuerzo de gas solo necesitará funcionar cuando haya una demanda en el lado del consumo, lo que contribuye aún más al equilibrio de los costos operativos.
 

Exhibición del producto