PL212517B1 - rządzenie do odzysku metanu z gazu wysypiskowego o niskiej jego zawartości - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do odzysku metanu z gazu wysypiskowego o niskiej jego zawartości.

Biogaz ujmowany na składowisku odpadów komunalnych zawiera mieszaninę CH4 i CO2, w której zawartość metanu zmienia się od około 70% do kilkunastu procent. Ponadto gaz wysypiskowy zawiera od kilku do kilkudziesięciu mg H2S/m³.

Wykorzystanie energetyczne gazu wysypiskowego jest opłacalne kiedy zawartość metanu przekracza 30%. Gaz wysypiskowy o korzystnych parametrach tj. o zawartości metanu powyżej 30% wytwarzany jest na składowisku przez około 20-30 lat. Po czym przez kilkadziesiąt lat emitowana jest mieszanina gazowa o malejącej zawartości metanu. Traci się wtedy nie tylko energię zawartą w emitowanym metanie, ale co jest bardzo ważne, metan przyczynia się do powstawania efektu cieplarnianego, którego cząsteczki wywierają 20-to krotnie większy wpływ na efekt cieplarniany niż powszechnie znany ditlenek węgla. Dlatego też podejmowane są działania zdążające do ograniczenia emisji metanu. Znane są dotychczas sposoby eliminacji metanu wysypiskowego przez jego utlenianie w nadkładzie glebowym, czy w specjalnych biofiltrach.

W patencie chińskim CN nr 1978866 przedstawiona jest metoda polegająca na inkubacji metanotrofów w biofiltrze, do którego doprowadzono substancje pożywkowe i gaz zawierający metan. Metan jest utleniany przez bakterie do CO2. W ten sposób co prawda eliminuje się emisję CH4, ale także traci się wartość energetyczną metanu.

W patencie chińskim CN nr 101053766 przedstawiono wielowarstwowe urządzenie składające się z dolnej warstwy porowatego materiału np. trocin, przewidzianej do równomiernego rozprowadzania gazu w całym przekroju oraz warstwy górnej zawierającej glebę lub inny materiał z rozwiniętymi w nich bakteriami metanotroficznymi. Mieszanin ę gazu ubogiego w metan miesza się z powietrzem i tłoczy od dołu do góry. Metan zostaje utleniony przez bakterie metanotroficzne do ditlenku węgla. W tym przypadku takż e traci się wartość energetyczną metanu.

Istotą urządzenia do odzysku metanu z gazu wysypiskowego o niskiej jego zawartości posiadającego poziomy mieszalnik, pionowy cylindryczny w kształcie walca zbiornik separujący, odstojnik oraz sprężarkę i pompę, jest to, że składa się z poziomo ustawionego, cylindrycznego mieszalnika, połączonego przewodem z pionowo ustawionym zbiornikiem separującym, wyposażonym w jego górnej części w przewód do odprowadzania wzbogaconego w metan biogazu z zabudowanym zaworem o regulowanym ciś nieniu, zaś jego dolna część połączona jest przewodem z zabudowanym zaworem o regulowanym ciś nieniu z odstojnikiem, którego przelew połączony jest ze zbiornikiem wyposa ż onym w urzą dzenia korygują ce skł ad roztworu siarczanu (VI) ż elaza (II), sprężarka pobierają ca gaz wysypiskowy przewodem połączona jest przewodem z mieszalnikiem, natomiast pompa przewodem połączona jest z mieszalnikiem oraz przewodem ze zbiornikiem roztworu siarczanem (VI) żelaza (II). Przewód łączący mieszalnik ze zbiornikiem separującym usytuowany jest stycznie do poziomu roztworu siarczanu (VI) żelaza (II) znajdującego się w zbiorniku separującym.

Korzystnym skutkiem urządzenia według wynalazku jest to, że pozwala na ograniczenie emisji metanu zawartego w gazie wysypiskowym o zawartości metanu poniżej 30%, z jednoczesnym odzyskiem energii poprzez usuwanie ditlenku węgla w roztworze siarczanu (VI) żelaza (II).

Urządzenie według wynalazku przedstawione jest w przykładzie wykonania na schematycznym rysunku.

Urządzenie do odzysku metanu z gazu wysypiskowego o niskiej jego zawartości składa się z poziomo ustawionego, cylindrycznego mieszalnika 3, połączonego przewodem 6 z pionowo ustawionym zbiornikiem 7 separującym, wyposażonym w jego górnej części w przewód 13 do odprowadzania wzbogaconego w metan biogazu z zabudowanym zaworem o regulowanym ciśnieniu, zaś jego dolna część połączona jest z odstojnikiem 10 przewodem 9 z zabudowanym na nim zaworem o regulowanym ciśnieniu, a odstojnik 10 połączony jest za pomocą przewodu 12 ze zbiornikiem 4 roztworu siarczanu (VI) żelaza (II) wyposażonym w urządzenia korygujące skład roztworu siarczanu (VI), żelaza (II), do którego siarczanu spływa grawitacyjnie. Sprężarka 2 tłocząca gaz wysypiskowy pobierany przewodem 1 połączona jest przewodem z mieszalnikiem 3, natomiast pompa 5 przewodem 14 połączona jest z mieszalnikiem 3 oraz przewodem 15 ze zbiornikiem 4 roztworu siarczanu (VI) żelaza (II). Przewód 6 łączący mieszalnik 3 ze zbiornikiem 7 separującym usytuowany jest stycznie do poziomu 8 roztworu siarczanu (VI) żelaza (II) znajdującego się w zbiorniku 7 separującym.

Zasada działania urządzenia według wynalazku jest następująca:

PL 212 517 B1

Gaz wysypiskowy przesyłany jest przewodem 1 do sprężarki 2 i dalej tłoczony jest do cylindrycznego mieszalnika 3, do którego tłoczony jest pod ciśnieniem roztwór siarczanu (VI) żelaza (II) ze zbiornika 4 za pomocą pompy 5. Mieszanina gazu wysypiskowego i roztworu siarczanu (VI) żelaza (II) wtłaczana jest przewodem 6 do pionowego, cylindrycznego zbiornika 7, stycznie do poziomu 8 roztworu siarczanu (VI) żelaza (II).

Wzbogacony w metan gaz wysypiskowy gromadzi się w części górnej zbiornika 7 skąd odprowadzany jest przewodem 13 z zabudowanym zaworem regulującym ciśnienie, natomiast ditlenek węgla i siarkowodór przechodzi do roztworu siarczanu (VI) żelaza (II) zawartego w dolnej części zbiornika 7. Następnie roztwór siarczanu (VI) żelaza (II) przewodem 9 z zabudowanym zaworem regulującym ciśnienie kierowany jest do odstojnika 10, w którym następuje oddzielenie CO₂ i sedymentacja osadu, który gromadzi się w części stożkowej odstojnika 10 skąd okresowo odprowadzany jest króćcem 11 z zabudowanym zaworem spustowym. Sklarowany roztwór przewodem 12 odprowadzany jest do zbiornika 4, do ponownego zastosowania po skorygowaniu stężenia FeSO₄ pod ciśnieniem do separatora, z którego gaz wysypiskowy odbierany jest od góry przez zawór redukcyjny utrzymujący ciśnienie 4950 hPa 4,95 (bara). Zawiesina siarczku żelaza (II) w roztworze wodnym znajdującym się w roztworze siarczanu (VI) żelaza (II) zgromadzonym w dolnej części zbiornika 7 zawierającym także rozpuszczony CO₂, odbierana jest przewodem 9 z szybkością 4,5 m³/h i przesyłana do odstojnika 10. Roztwór siarczanu (VI) żelaza (II) po wydzieleniu CO2 i sklarowaniu w drodze sedymentacji, wymaga uzupełnienia stężenia siarczanu (VI) żelaza (II) w ilości 3,97 g FeSO4/m³.

Claims (2)

1. Urządzenie do odzysku metanu z gazu wysypiskowego o niskiej jego zawartości posiadające poziomy mieszalnik, pionowy cylindryczny w kształcie walca zbiornik separujący, odstojnik oraz sprężarkę i pompę, znamienne tym, że składa się z poziomo ustawionego, cylindrycznego mieszalnika (3), połączonego przewodem (6) z pionowo ustawionym zbiornikiem (7) separującym, wyposażonym w jego górnej części w przewód (13) do odprowadzania wzbogaconego w metan biogazu z zabudowanym zaworem o regulowanym ciśnieniu, zaś jego dolna część połączona jest przewodem (9) z zabudowanym zaworem o regulowanym ciśnieniu z odstojnikiem (10), którego przelew połączony jest ze zbiornikiem (4) wyposażonym w urządzenia korygujące skład roztworu siarczanu (VI) żelaza (II), sprężarka (2) pobierająca gaz wysypiskowy przewodem (1) połączona jest przewodem z mieszalnikiem (3), natomiast pompa (5) przewodem (14) połączona jest z mieszalnikiem (3) oraz przewodem (15) ze zbiornikiem (4) roztworu siarczanu (VI) żelaza (II).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przewód (6) łączący mieszalnik (3) ze zbiornikiem (7) separującym usytuowany jest stycznie do poziomu (8) roztworu siarczanu (VI) żelaza (II) znajdującego się w zbiorniku (7) separującym.