Главная > О Биогазе > Книги о биогазе > Биогазовые установки. Практическое пособие > Пленочные колпаки и пленочные перекрытия ферментатора биогазовой установки

Пленочные колпаки и пленочные перекрытия ферментатора биогазовой установки

Накрытие ферментатора пленочным колпаком, который одновременно будет являться и газонакопителем (сравн. Раздел 5.1), по сравнению с использованием закрытых ферментаторов (цистерн) имеет множество преимуществ. С одной стороны это позволяет почти полностью раскрывать резервуар в случае необходимости. С другой стороны пленочный колпак берет на себя частично или полностью функцию хранения газа.

Кроме того, если диаметр ферментатора превышает 14 м, то свободнонесущее перекрытие из бетона будет сравнительно дорого стоить. Недостатком в этом случае является то, что ограничивается непосредственный контроль над процессом, ориентируясь лишь на замеренные в режиме «онлайн» параметры газа, поскольку забор проб можно будет делать лишь из изменчивого содержания газгольдера.

Далее излагаются некоторые варианты решений для ферментаторов, которые себя зарекомендовали на практике для цилиндрических, открытых сверху резервуаров.

Однослойные пленочные колпаки из этилен-пропилен-диен-метилена (EPDM)

Для этой конструкции (сравн. Изображение 4.17) характерно накрытие открытого сверху резервуара однослойным пленочным покрытием. Это покрытие одновременно выступает в качестве крыши ферментатора и газонакопителя.

4.17: Схематическое изображение газгольдера, изображение справа показывает практическое применение.

Чаще всего тенты газгольдеров изготавливают из EPDM (этилен-пропилен-диен-метиленового)-каучука толщиной 1,2-1,5 мм. Этот материал среди прочего отличается большой устойчивостью к ультрафиолету и озону, а также слабой пропускной способностью метана (около 0,1% ежедневно накапливаемого газа). Он не нуждается ни в укрепляющей тканевой вкладке, ни в пластификаторе, как тенты из ПВХ.

Небольшие повреждения синтетического каучука можно устранить при помощи лоскутов пленки, как это делают с камерами пневматической шины. Недостатком этой пленки является то, что по сравнению с полиэтиленом она в десять раз более подвержена диффузии газов. Тенты из EPDM не позволяют полностью избегать выбросов неприятных запахов в окружающую среду. По причине отсутствия тканевой вкладки, тент из EPDM является чрезвычайно растяжимым. Высокая эластичность позволяет надежную фиксацию зажимом из профиля, не опасаясь за возникновение преломлений.

Исходя из всего вышеперечисленного, такие мембраны хорошо подходят для строительства биогазовых установок, имея все практические показатели. Их можно натягивать на резервуары диаметром до 35 м. Пленочный колпак склеивают в виде ровной поверхности из отдельных полотнищ.

 При отсутствии давления газа газгольдер ложиться на нижнюю деревянную конструкцию. Это позволяет визуально контролировать производство газа
4.18: При отсутствии давления газа газгольдер ложиться на нижнюю деревянную конструкцию. Это позволяет визуально контролировать производство газа.

При поступлении биогаза, пленка начинает подниматься под его давлением (Изобр. 4.18), это визуализирует выработку газа (контролирование процесса). Для перехода от резервуара к пленке конструкции, хорошо себя зарекомендовал зажим «Seeger». При этом пленку закладывают во вмонтированный в гребень стены конусный желоб из твердого ПВХ и плотно зажимают при помощи резинового шланга, который после этого накачивают воздухом. Этой конструкции достаточно для удержания биогаза, давление которого под пленкой будет достигать 5-15 мм водяного столба, если давление выше, то возникает опасность, что пленка и шланг вырвутся из желоба (Изобр. 4.18 а).

В качестве нижней конструкции газгольдера используют деревянную стропильную крышу. Стропила закладывают в балочные башмаки из железа V4A либо в пазы по краю бетонного резервуара, а по середине резервуара они опираются на стойку. Расстояние между стропилами по краю резервуара может достигать 1,50 м. Стропила имеют небольшой уклон - 2-5% по направлению наружу. Над стропилами располагается дощатая обшивка, образующая щели. Через эти щели биогаз перетекает в газонакопитель. Чтобы улучшить теплоизоляцию перекрытия резервуара, над дощатой обшивкой размещают плиты из стиродура.

Проверенная техника крепления газгольдера
4.18а Проверенная техника крепления газгольдера на ферментаторе при помощи "зажима Seeger".

Однослойное и лежащее ровно пленочное покрытие над деревянными стропилами в незаполненном состоянии подвержено негативному воздействию ветра. Недостатком является также то, что от дождя или снега, пленка прижимается вниз, ограничивая доступный объем.

Однослойная темно черная пленка накопителя под воздействием солнечных лучей сильно нагревается и нагревает скопившийся биогаз. Разогретый газ при одинаковом давлении во много раз прибавляет в объеме. От этого эффекта на практике создается ошибочное впечатление, как будто ранним утром в накопителе содержится намного меньше газа, чем в солнечные вечерние часы.

Газгольдеры из EPDM необходимо оснащать предохранителями во избежание переполнения, поскольку из-за отсутствия тканевой вкладки газгольдер может расширяться во много раз в объеме без изменения давления, срывая тем самым крепление и уплотнитель.

Пленочный колпак из однослойной ПВХ-ткани с центральной опорой

Для биогазовых установок среднего размера и больших установок используют пленочные покрытия с центральной опорой. Такая конструкция позволяет накрывать резервуары диаметром до 30 м. Как и при накрытии с целью предотвращения выбросов неприятных запахов от резервуаров с навозом, в этом случае также сваривают между собой рулоны ПВХ-ткани. В качестве материала для пленки используют химволокна, покрытые ПВХ. Такой материал отличается большой прочностью к разрывам.

Большая прочность к разрывам даже позволяет повышать давление в накопителе до уровня 15 см водяного столба, чего достаточно для работы атмосферных горелок (газовый инфракрасный излучатель, кухонная плита, газовый факел). Преимуществом пленочных колпаков среднего размера является возможность их эксплуатации без внутреннего давления, давление, необходимое для сжигания, получают при помощи компрессора. Колпаки из химволокон, покрытых ПВХ, изготавливаются специализированными фирмами, согласно точным размерам и с использованием высокочастотного спаивания из полотен, поставляются в полностью готовом для монтажа виде.

ПВХ-покрытие содержит пластификаторы и с годами под воздействием неблагоприятных погодных условий становится хрупким. Поврежденные участки – и в этом также есть преимущество такого материала – можно исправить при помощи пленочных заплат и ПВХ-наклеек на достаточно длительное время дальнейшей эксплуатации.

В центре резервуара кровля упирается в опору. Пленочный колпак извне на резервуаре закрепляется натяжными ремнями. Уплотнение на краю резервуара происходит с применением расположенного внутри второго свеса. Его привинчивают к стене так, чтобы он не пропускал газа. Такая разновидность газгольдеров оснащается также внедренной в конструкцию крыши и подпертой стеной резервуара шахтой для обслуживания из нержавеющей стали. Через отверстие можно проводить ремонтно-профилактические работы с мешалкой. Часто этот конструктивный элемент оснащают смотровым окном, измерительными приборами и газовым подключением.

Чтобы увеличить небольшой объем газгольдера, прибегают к пружинной телескопической центральной опоре.

Газгольдер под пленочной крышей резервуара

Эта конструкция использует конический, укрепленный тканью тент из ПВХ, фиксирующийся центральным контрфорсом, в качестве внешней защиты от неблагоприятных погодных условий. Крыша резервуара натягивается за края резервуара и закрепляется. Чтобы получить вариативную газовую камеру, между опорой и стеной прокладывают вторую внутреннюю пленку. Внутренняя газовая мембрана повторяет контуры первого внешнего покрытия. Если газгольдер заполнен не полностью, то давление газа составляет 1,5-2,5 см водного столба, в зависимости от собственного веса газоулавливающей мембраны.

Для внутренней пленки, как альтернативу ПВХ можно также использовать EPDM. В качестве дешевой альтернативы можно также использовать пленку из неукрепленного тканью полиэтилена/этилен-винилацетата. Полиэтилен/этилен-винилацетат является сополимером, все чаще используемым в качестве пленки для создания искусственных водоемов или многоразового накрытия силосов.

Создаваемое давление в размере максимум 0,5 см водяного столба является сравнительно небольшим. К сожалению, эту пленку нельзя чинить при помощи содержащего растворители клея, лишь с помощью самоклеящейся ленты. Принятой толщиной пленки является толщина в 0,5 мм.

Полиэтилен/этилен-винилацетат практически не имеет эластических качеств. Деформация от растяжения, сопровождаемая уменьшением толщины материала сохраняется длительное время. Эта пленка, имеющая ряд недостатков, в первую очередь, используется для газовых накопителей в виде подушек. После некоторого времени использования ее можно восстановить.

В других странах колпаки и тенты изготавливают также из бутилкаучука. Однако, этот материал у нас не получил распространения.

Двойная пленка в качестве воздухоопорной [надувной] крыши

В этом случае речь идет об отказе от несущей конструкции крыши; вместо нее в пространство между расположенной внутри газоулавливающей мембраной и внешней кровлей вдувают воздух при помощи небольшого компрессора, благодаря этому кровля наполняется воздухом, распрямляется и образовывается самонесущая крыша из пленки.

Внешняя пленка, защищающая от неблагоприятных погодных условий, изготавливается в виде купола или конуса из ПВХ-ткани, тогда как газоулавливающая мембрана имеет похожую форму и изготавливается из ПВХ, полиэтилена/этилен-винилацетата либо EPDM. В зависимости от работы производства и потребления газа, внутренняя мембрана поднимается или опускается (Изобр. 4.19).

Опорное давление воздуха составляет 2-3 см водяного столба; оно действует на внешнюю кровлю также как и на газоулавливающую пленку. Для давления газа внутри следует еще дополнительно учитывать собственный вес газоулавливающей пленки. Таким образом, давление газа будет на 1 см водяного столба выше, чем опорное давление воздуха. Такая разновидность газгольдеров имеет постоянное небольшое начальное давление.

4.19: Воздухоопорная (надувная) конструкция крыши из двойной пленки.

Внутренняя мембрана и кровля крепятся газонепроницаемым зажимом по краю резервуара при помощи С-профиля из нержавеющей стали с заложенным шлангом под давлением. С целью монтажа, но также для упрощения устранения повреждений, под газоулавливающей мембраной размещают опорную конструкцию.

Во многих случаях она представляет собой балочную конструкцию из дерева, хотя применяют также балочные башмаки и соединительные элементы с нержавеющей стали. Альтернативой зажимающему профилю может быть привинчивание пленки с помощью профиля из нержавеющей стали по краю резервуара с применением эластической уплотнительной массы.

Крыши из двойной пленки считаются устойчивыми к неблагоприятным погодным условиям благодаря гладкости кровли, конической форме и эластичности воздухоопорной крыши как таковой. Дополнительное нагнетание опорного воздуха приводит к уменьшению нагрузки неприятными запахами. По сравнению со стоимостью твердого покрытия ферментатора с внешним газонакопителем, эта конструкция часто является дешевле.

Этот метод также имеет то преимущество, что подходит для накрытия больших площадей без создания дорогостоящей нижней конструкции. Фиксация и уплотнение при помощи зажима шлангом под давлением позволяет проводить очень простой и экономящий рабочее время монтаж и демонтаж воздухоопорной крыши. Таким образом, можно отказаться от газового колпака. Недостатком, однако, является большое количество используемой пленки (две пленки подряд) и постоянная потребность в энергии для нагнетания опорного воздуха между пленками.

Выводы

Пленочные газгольдеры постоянно попадают в поле дискуссий с точки зрения пожаро- и взрывоопасности. Во время проведения эксперимента с целенаправленным поджогом пленки из EPDM [73] в 2004 г., оказалось, что пленка устойчива к механическим повреждениям, которые обычно вызывают самые большие опасения и не несет в себе никакой дополнительной опасности при возгорании. Во время демонстрационного поджога пытались поджечь пленку при помощи разных средств.

Эксперимент с целенаправленным поджогом пленки газгольдера (Biolene). Горящий факел прожег отверстие из которого начал выгорать газ (вверху). Большой очаг огня возник лишь после забрасывания пропитанной бензином ткани (внизу). (Фотографии: Рут Штраух, TUV Rheinland)

Она оставалась стабильной к поджогу сигаретой, пастбищной изгородью под напряжением в 5000 Вт, фейерверком и раскаленным до красна металлическим стержнем. При помощи горящего факела удалось в течении полторы минуты прожечь в пленке отверстие. В этом месте началась утечка газа, который выгорал (Изобр. 4.20).


Включите JS

Часть чистой прибыли нашей компании, поступает в фонд помощи детям:

Фонд "Руки Добра"