MD105Y - Instalatie pentru epurarea continua a biogazului - Google Patents

Abstract

Inventia se refera la instalatiile pentru epurarea continua a biogazului si poate fi utilizata pentru epurarea metanului utilizat in calitate de combustibil pentru obtinerea energiei calorice si electrice, alimentarea transportului auto, sau in calitate de combustibil alternativ. Instalatia pentru epurarea continua a biogazului include o capacitate ermetica (1) cu fund conic cu un barbotor (7) pentru colectarea si epurarea biogazului, instalata deasupra unui decantor conic (3) cu o solutie de lapte de var, totodata capacitatea (1) este dotata cu o conducta pentru admisiunea biogazului (2) in barbotor (7), un sistem de eliminare a gazului epurat, executat in forma de doua conducte (11, 12). Pe o conducta (11) este instalata o supapa de evacuare (10) a biogazului la presiunea de lucru, iar pe alta conducta (12) - o supapa electromagnetica (9), dirijata de un manometru (8). Capacitatea (1) de asemenea este dotata cu un injector (6) pentru dispersarea solutiei. In partea superioara a capacitatii (1) este amplasat un compartiment pentru uscarea biogazului, in care sunt instalate casete schimbabile (5) cu bucati de var nestins. Iar decantorul conic (3) este dotat cu o pompa (4), ce debiteaza solutia in injector (6) si cu un buncar de descarcare (13) pentru eliminarea slamului, montat in fundul conic al decantorului (3).

Description

[0001] Invenţia se referă la instalaţiile pentru epurarea continuă a biogazului şi poate fi utilizată pentru epurarea metanului utilizat în calitate de combustibil pentru obţinerea energiei termice şi electrice, alimentarea transportului auto, sau în calitate de combustibil alternativ.

[0002] Este cunoscută instalaţia, care include un rezervor separator cu ştuţuri de debitare şi evacuare a gazului epurat, un decantor conic şi o pompă [1]. Această instalaţie asigură epurarea umedă a gazelor de praf şi conţine un şir de piese conexe, care includ un scruber Venturi, în pâlnia căruia se introduce lichidul de absorbire a particulelor de praf, acestea fiind eliminate ulterior într-un separator cu ciclon sub formă de nămol, care se evacuează apoi în decantor. Însă această instalaţie este destul de complicată în fabricaţie, iar funcţionarea ei necesită viteze mari ale fluxului de gaze, pe când biogazul se degajă cu viteze mici. Afară de aceasta, o astfel de instalaţie nu asigură epurarea biogazului de alte gaze, care se degajă de rând cu metanul în urma proceselor biochimice. Deoarece biogazul în starea lui incipientă conţine, în afară de metan, până la 20...35% de bioxid de carbon, până la 1...1,5% de hidrogen sulfurat şi alte gaze însoţitoare, acestea trebuie eliminate întru utilizarea ulterioară mai eficientă a biogazului.

[0003] Este cunoscut aparatul de epurare a biogazului, care este constituit dintr-o camera superioară ermetică de separare, dotată cu un barbotor, ştuţuri de debitare şi evacuare a biogazului epurat, un tub central conectat la camera inferioară, un manometru, un dispozitiv cu flotor şi nivelmetre [2]. Camera de separare este executată de formă conică, ermetică şi umplută cu lichidul de epurare a gazului şi are o conductă unită cu barbotorul. Camera mai este dotată cu un nivelmetru pentru lichid, un manometru şi un ştuţ pentru evacuarea nămolului, care se închide cu ajutorul unei supape electromagnetice. Ştuţul este imersat în lichidul din decantor. Decantorul constă dintr-un buncăr dotat cu vane, cu un traductor de nivel al lichidului şi un flotor unit printr-un furtun flexibil cu o pompă, iar racordul de refulare al pompei este conectat la separator. Manometrul, ventilele, nivelmetrele, pompa şi supapa electromagnetică sunt conectate la tabloul de comandă pentru a putea fi conectate automat la o valoare fixată a presiunii indicate de manometru şi deconectate la semnalul traductorului de nivel al lichidului din decantor. Însă acest aparat nu asigură continuitatea procesului de captare şi epurare a biogazului, ceea ce conduce la necesitatea de a avea minimum două aparate, care să funcţioneze paralel, unul în regim de captare şi epurare a biogazului, iar celălalt - în regim de regenerare a lichidului şi evacuare a metanului epurat.

[0004] Problema pe care o rezolvă invenţia constă în elaborarea unei construcţii, care ar asigura realizarea continuă a procesului, simplificarea construcţiei, ridicarea fiabilităţii în regim automat şi majorarea eficienţei de epurare a biogazului.

[0005] Instalaţia propusă pentru epurarea continuă a biogazului include o capacitate ermetică cu fund conic cu un barbotor pentru colectarea şi epurarea biogazului, instalată deasupra unui decantor conic cu o soluţie de lapte de var. Totodată capacitatea este dotată cu o conductă pentru admisiunea biogazului în barbotor, un sistem de eliminare a gazului epurat, executat în formă de două conducte, pe una fiind instalată o supapă de evacuare a biogazului la presiunea de lucru, iar pe alta - o supapă electromagnetică, dirijată de un manometru, precum şi cu un injector pentru dispersarea soluţiei. În partea superioară a capacităţii este amplasat un compartiment pentru uscarea biogazului, în care sunt instalate casete schimbabile cu bucăţi de var nestins. Decantorul este dotat cu o pompă, ce debitează soluţia în injector şi cu un buncăr de descărcare, montat în fundul conic al decantorului.

[0006] Rezultatul invenţiei constă în faptul că instalaţia funcţionează în regim continuu, în ea nu sunt folosite mecanisme mobile, ceea ce simplifică considerabil construcţia şi îmbunătăţeşte calităţile ei de exploatare, datorită capacităţii de funcţionare îndelungată în regim de comandă automată totală. Epurarea biogazului de bioxid de carbon, hidrogen sulfurat şi alte impurităţi se efectuează la viteze mici de introducere a gazului, ceea ce majorează eficienţa utilizării lui în calitate de sursă de energie.

[0007] Principiul de funcţionare a instalaţiei constă în aceea că biogazul sub propria presiune barbotează prin soluţie de var (Ca(OH)2) şi este supus epurării de dioxid de carbon datorită absorbţiei şi separării în volum a soluţiei de carbonat de calciu (CaCO3), care se precipitează. Deasupra lichidului în separator este amplasat un injector pentru dispersarea lichidului, care asigură o epurare mai eficace a gazului de CO2 şi concomitent în acest proces are loc epurarea prin absorbţie umedă de compuşi ce conţin sulf. Ca rezultat CO2, care se conţine în biogaz, interacţionează selectiv cu varul conform reacţiei Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O, formând carbonat de calciu, care se sedimentează şi se acumulează în partea conică a capacităţii. Totodată în volumul separatorului ermetic creşte presiunea care înlocuieşte o parte din lichidul absorbant cu formarea sedimentului în decantor, sedimentul precipitându-se la fund, iar lichidul epurat cu ajutorul pompei este introdus repetat în injectorul pentru dispersarea lichidului.

[0008] Pe măsura intrării gazului în separator presiunea în el creşte până la cea de funcţionare, deschizându-se supapa şi gazul din volumul separatorului prin caseta schimbabilă cu material absorbant ajunge prin magistrală la consumatori. Dacă cantitatea gazului consumat scade, atunci în volumul separatorului creşte presiunea. Când aceasta atinge valoarea fixată la captorul manometrului, se activează supapa şi se deschide conducta, prin care gazul ajunge în camera pentru păstrarea lui.

[0009] În figură este prezentată schema instalaţiei propuse.

[0010] Instalaţia constă din capacitatea ermetică 1 cu fund conic cu un barbotor 7 pentru colectarea şi epurarea biogazului, instalată deasupra unui decantor conic (3) cu o soluţie de lapte de var, totodată capacitatea 1 este dotată cu o conductă pentru admisiunea biogazului 2 în barbotor 7, un sistem de eliminare a gazului epurat, executat în formă de două conducte 11, 12. Pe o conductă 11 este instalată o supapă de evacuare 10 a biogazului la presiunea de lucru, iar pe altă conductă 12 - o supapă electromagnetică 9, dirijată de un manometru 8. Capacitatea 1 de asemenea este dotată cu un injector 6 pentru dispersarea soluţiei. În partea superioară a capacităţii 1 este amplasat un compartiment pentru uscarea biogazului, în care sunt instalate casete schimbabile 5 cu bucăţi de var nestins. Iar decantorul conic 3 este dotat cu o pompă 4, ce debitează soluţia în injector 6 şi cu un buncăr de descărcare 13 pentru eliminarea şlamului, montat în fundul conic al decantorului 3.

[0011] Instalaţia funcţionează în felul următor.

[0012] În capacitatea ermetică 1 se instalează casete schimbabile 5 cu bucăţi de var nestins, iar în decantorul conic 3 se toarnă soluţie de 1…4% de lapte de var. Se conectează pompa 4 şi se introduce soluţia în injectorul 6 pentru dispersarea lichidului. În conducta pentru admisiunea biogazului 2 se debitează gazul de la bioreactor. Sub acţiunea propriei presiuni, gazul ajunge la barbotorul 7, trece în formă de bule mici prin soluţia de lapte de var şi ajunge în zona de irigare, creată de injectorul 6 pentru dispersarea soluţiei. Dioxidul de carbon şi alte impurităţi se absorb în soluţie, se sedimentează şi împreună cu fluxul de soluţie trec în decantorul conic 3. Aici are loc separarea prin sedimentare, faza solidă se acumulează la fund, de unde este îndepărtată cu ajutorul buncărului de descărcare 13, iar soluţia epurată cu ajutorul pompei 4 este pompată la injectorul 6. Pe măsura umplerii cu gaz a capacităţii ermetice 1 creşte presiunea, o parte a soluţiei este eliminată din capacitatea ermetică 1 în decantorul conic 3. La atingerea în capacitatea 1 a presiunii de lucru se deschide supapa 10 de evacuare a biogazului şi gazul epurat de impurităţi este debitat prin conducte către consumator, iar nivelul soluţiei se stabilizează la valoarea presiunii de lucru. Dacă volumul de gaz de la bioreactor depăşeşte volumul gazului debitat către consumator, atunci în capacitatea 1 presiunea continuă să crească, scăzând, respectiv, nivelul lichidului şi în momentul, când presiunea va atinge valoarea fixată de manometrul 8, se va deschide supapa electromagnetică 9 şi cantitatea excesivă de gaz epurat prin conducta pentru eliminarea gazului epurat 12 va fi colectată în rezervor, iar nivelul lichidului în capacitatea 1 va fi maximal. Până la admiterea în sistemul de eliminare a gazului epurat 11 şi 12, gazul se usucă în casetele schimbabile 5 cu bucăţi de var nestins. Totodată, varul nestins adsoarbe umezeala, se răzmoaie şi partea lichidă din el nimereşte în proces, compensând astfel pierderile de lapte de var utilizat pentru epurarea gazului şi stabilizează astfel concentraţia soluţiei pentru epurarea gazului.

[0013] Astfel, se asigură un proces continuu de epurare a biogazului, se ameliorează caracteristicile funcţionale ale instalaţiei datorită automatizării acesteia şi sporeşte gradul de epurare a biogazului de dioxid de carbon şi alte impurităţi, ceea ce majorează eficacitatea utilizării biogazului în calitate de sursă alternativă de energie.

[0014] 1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Москва, Химия, 1971, с. 248-250

[0015] 2. MD 3928 F1 2008.07.16

Claims (1)

1. Instalaţie pentru epurarea continuă a biogazului, care include o capacitate ermetică cu fund conic cu un barbotor pentru colectarea şi epurarea biogazului, instalată deasupra unui decantor conic cu o soluţie de lapte de var, totodată capacitatea este dotată cu o conductă pentru admisiunea biogazului în barbotor, un sistem de eliminare a gazului epurat, executat în formă de două conducte, pe una fiind instalată o supapă de evacuare a biogazului la presiunea de lucru, iar pe alta - o supapă electromagnetică, dirijată de un manometru, precum şi cu un injector pentru dispersarea soluţiei; în partea superioară a capacităţii este amplasat un compartiment pentru uscarea biogazului, în care sunt instalate casete schimbabile cu bucăţi de var nestins; decantorul este dotat cu o pompă, ce debitează soluţia în injector şi cu un buncăr de descărcare, montat în fundul conic al decantorului.