Разработка мероприятий по сбору и утилизации биогаза - Разработка технологического раздела проекта полигона твердых бытовых отходов

В результате анаэробного разложения органической фракции отходов образуется биогаз. Из общего количества метана, ежегодно поступающего в атмосферу, 40-70% образуется в результате антропогенной деятельности, причем более 20% из них приходятся на объекты захоронения ТБО.

Подсчитано, что из одной тонны ТБО образуется около 200 м3 биогаза. При этом первые 15-20 лет при разложении одной тонны ТБО выделяется до 7,5 м3 биогаза в год. В дальнейшем интенсивность выделения биогаза резко сокращается.

Основные компоненты биогаза, (%): метан 40-75 (обычно 50-60), диоксид углерода - 30-40, азот - 5-15, кислород - 0-2, сероводород и другие токсичные соединения -- в небольших количествах.

Биогаз является одной из причин возгорания ТБО на полигонах и свалках. При содержании в воздухе от 5 до 15% метана и 12% кислорода образуется взрывоопасная смесь.

Биогаз оказывает также негативное воздействие на растительный покров, угнетая растительность на примыкающих к полигонам ТБО площадях (механизм влияния связан с насыщением биогазом порового пространства почвы и вытеснением из нее кислорода).

Негативное воздействие биогаза на окружающую среду привело к тому, что в большинстве развитых стран владельцы полигонов законодательно принуждаются к предотвращению его стихийного распространения.

Для обеспечения работы системы сбора и утилизации биогаза следует предусмотреть контроль таких технологических параметров:

    - давления в трубопроводах биогаза; - температуры биогаза и оборотной воды дегазационной установки; - расхода биогаза; - содержания в биогазе метана, диоксида углерода, сероводорода и кислорода[2].

Кроме того, следует установить в помещениях сигнализаторы взрывоопасных концентраций метана. На щит технологического контроля необходимо вывести светозвуковую сигнализацию, предупреждающую об образовании опасных концентраций кислорода в трубопроводе биогаза и концентраций метана в помещениях.

Так как образуется большое количество биогаза на полигоне, то необходимо предусмотреть установку устройства по сбору и временному хранению биогаза - так называемый газгольдер.

Газгольдер - стационарное стальное сооружение для приема, хранения и выдачи газов в распределительные газопроводы или установки по их переработке и применению. Различаю газгольдер переменного (мокрые) и постоянного (сухие) объема. Большие расходы металла, увлажнение газа, переменный режим давления и трудности эксплуатации в зимнее время -- основные недостатки мокрых газгольдеров. К недостаткам поршневых газгольдеров относятся - сложность монтажа и трудность обеспечения герметичности между корпусом и поршнем. Кроме того, на полигоне ТБО необходимо использовать газгольдер переменного объема, так как биогаз не выделяется постоянно только в определенных количествах. Таким образом - для полигона подходит мокрый газгольдер переменной емкости [7,8].

Рекомендуется использовать мокрый газгольдер, который схематически изображен на рисунках 4.2 и 4.3.

Эксплуатация предлагаемого мокрого газгольдера переменной емкости должна осуществляться с соблюдением руководства по безопасности использования мокрых газгольдеров, предназначенных для горючих газов. При этом должны быть учтены температура и влажность загружаемой в предлагаемый мокрый газгольдер сброженной массы непрерывно или периодически. Основным экономическим эффектом от использования предлагаемого настоящим изобретением мокрого газгольдера переменной емкости является существенное снижение затрат на его эксплуатацию зимой за счет исключения необходимости применения пароструйных элеваторов и других технических средств подогрева известных мокрых газгольдеров переменной емкости при использовании различного топлива или электроэнергии[8].

общий вид мокрого газгольдера рисунок 4.3 - общий вид мокрого газгольдера в разрезе

Рисунок.4.2 - Общий вид мокрого газгольдера Рисунок 4.3 - Общий вид мокрого газгольдера в разрезе

1 - резервуар с проточной жидкостью, 2 - конусное днище, 3 - подъемно-опускаемый колокол, 4 - патрубок заполнения резервуара, 5 - патрубок опорожнения резервуара, 6 - патрубок подвода и отвода биогаза, 7 - заборная часть патрубка опорожнения, 8 - патрубок для опорожнения резервуара от жидкости в днище, 9 - люк с крышкой, 10 - съемные грузы.

Мокрый газгольдер (см. рис.) состоит из стального резервуара для воды с внешними и внутренними направляющими, одного (колокол) или двух (колокол и телескоп) подвижных звеньев для хранения газа, т. наз. камеры газового ввода (вывода), автоматического системы указания объема газа и сигнализации положения колокола, а также предохранит устройств и срыв отопления и вентиляции камеры и подогрева воды в резервуаре газгольдера в зимнее время. Колокол и телескоп - вертикальные цилиндрическом. резервуары (первый, монтируемый внутри второго, с крышей, но без дна, второй - без крыши и дна), устанавливаемые в другом вертикальном цилиндрическом резервуаре (с дном, но без крыши) большего диаметра, заполненном водой, которая обеспечивает герметизацию газового пространства внутри подвижных звеньев при работе газгольдера.

Подача газа под колокол и телескоп производится по трубопроводу через гидравлический затвор, расположенный в камере, и газовый стояк; забор газа из газгольдера осуществляется в обратном порядке. Гидравлический затвор служит также для отвода конденсата из газа и отключения газгольдера от газовых сетей на период ремонтов и остановок. При заполнении газом пространства под колоколом последний всплывает, перемещаясь вертикально вверх по направляющим, входит в зацепление с телескопом, поднимает его и продолжает перемещаться под давлением поступающего газа. Колокол и телескоп опираются на направляющие с помощью верхних и нижних роликов. Когда давление газа под колоколом уравновесится его весом или одновременно весом колокола и телескопа, подъем колокола прекращается. Вес колокола с телескопом уравновешивает давление газа 1,5-2,0 кПа. Для увеличения давления газа колокол догружают спец. грузами. Макс. вес грузов выбран таким, чтобы обеспечить давление газа под колоколом 4-5 кПа [8].

Газгольдер монтируют с трубой сброса избыточного кол-ва газа в атмосферу или без нее. В первом случае сброс производится автоматически клапаном, соединенным подъемным устройством с колоколом, во втором - отключением подачи избыточного кол-ва газа. Труба сброса служит также защитой газгольдера от ударов молнии; при отсутствии трубы на направляющих газгольдера устанавливают молниеприемники. Достоинства газгольдеров: высокая эксплуатационная. надежность, простота обслуживания; недостатки: необходимость обогрева в зимнее время, относительно большая металлоемкость и соотв. ограниченность объема хранимого газа (до 100 тыс. м3). Мокрые газгольдеры применяют, как правило, в качестве буферных емкостей на всасывающих линиях компрессоров.

днище газгольдера

Рисунок 4.4 - Днище газгольдера.

Предложенный мокрый газгольдер переменной емкости (рис. 4.4) содержит резервуар 1 с конусным днищем 2 и с подъемно-опускаемым колоколом 3. В резервуаре 1 выполнены патрубки заполнения 4 и 5 опорожнения резервуара 1 проточной жидкостью, патрубок (патрубки) подвода и отвода биогаза 6, заборная часть 7 патрубка опорожнения 5 резервуара 1 от проточной жидкости с осадком, выполненная в виде изогнутой трубы, нижний конец которой установлен в центре конусного днища 2, а верхний - вмонтирован в расширенную верхнюю часть изогнутого патрубка опорожнения 5 на расстоянии "Б" от верха резервуара 1 и несколько выше патрубка 5, что обеспечивает слив из резервуара 1 проточной жидкости, вытекающей с осадком с верхнего конца трубы заборной части 7. Для опорожнения резервуара от жидкости в днище 2 выполнен патрубок 8, а для периодической очистки днища 2 раз в 3 - 4 года от осадков снизу в стенке резервуара 1 выполнен люк с крышкой 9. Снизу прикреплены съемные грузы 10, вес которых назначается с учетом диаметра и веса колокола 3 [7].

Биогаз, хранимый в газгольдерах, можно использовать в качестве отопления помещений, которые находятся на территории полигона. Для этого газ необходимо подводить к котельной. Причем в качестве котлов рекомендуется применять модель типа ДКВР-6,5, со специально оборудованными для биогаза горелками [7].

Расчет ожидаемого количества биогаза, который выделяется при анаэробном разложении 1 т ТБО, рекомендуется выполнять по формуле 4.4:

, м3 (4.4)

Где: - расчетное количество биогаза, м3;

- общая масса ТБО, которые складируются на полигоне, кг;

- содержание органики, которая легко разлагается, в 1 т отходов (KПО=0,5...0,7);

Z - зольность органического вещества (Z = 0,2...0,3);

- максимально возможная степень анаэробного разложения органического вещества за расчетный период (КР = 0,4...0,5).

С учетом непредвиденных обстоятельств удельный объем биогаза, который можно собрать с 1 т твердых бытовых отходов за весь период эксплуатации системы сбора биогаза, определяется по формуле 4.5:

, м3 (4.5)

Где: - объем биогаза, который можно собрать с 1 т ТБО, м3;

- коэффициент эффективности системы сбора биогаза (КС = 0,5);

К - коэффициент поправки на непредвиденные обстоятельства (К = 0,65-0,7).

Похожие статьи




Разработка мероприятий по сбору и утилизации биогаза - Разработка технологического раздела проекта полигона твердых бытовых отходов

Предыдущая | Следующая