Способ утилизации газа станций аэрации

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Е 23 6 7/06 Государственный ноинтет СССР по делан нзобретеннй н отнрытай.Опубликовано 11232. Бюллетень М 46 Дата опубликования описамия 15. 12. 82(71) Заявитель 54) СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ГАЗА СТАНЦИЙ АЭРАЦИИ Изобретение относится к сфере коммунального хозяйства и может применяться на очистных сооружениях .городских канализационных сетей, а конкретно на станциях аэрации с биологической очисткой осадка, образующегося в отстойниках. Образующийся при обработке осадка в метантенках биогаз в значительной мере (до 65 ) состоит из метана и имеет теплоту сгорания около 5000 ккал/м.Известен способ сжигания газа в теплоагрегате при стабилизации регулятором тепловой нагрузки выходного параметра теплоагрегата, например давления пара парового котла.В основу известного способа положен принцип автоматического регулирования соотношения тепло - топли во при помощи регулятора нагрузки, который поддерживает неизменным значение давления пара в барабане котлаВ случае увеличения расхода пара его давление в барабане котла падает, регулятор нагрузки дает команду регулирующему исполнительному органу на линий подачи газа и количество подаваемого в горелки газа увеличивается до тех пор,пока не произойдет восстановление величины давления пара в барабане котла, Необходимое соотношение газа и воздуха, подаваемого в горелку, автоматически поддерживается регулятором соотношения топливо - воздух 1Недостатком указанного способа при условии его применения для утилизации биогаза, вырабатываемого в метантенках, является количественное несоответствие между количеством газа, вырабатываемого в металтенках, и количеством газа, идущего на сжигание в котельную для получения необходимой теплопроизводительности. Так, в летнее время,когда пар на станциях аэрации нужен в основном для технологических нужд проведения технологического процесса сбраживания осадка в металтен- ках ), вырабатываемое количество биогаза соответствуетпотребному. В этом случае выработанный гаэ сжигают в теплоагрегатах. В зимнее время потребность в паре резко возрастает как для технологических нужд, так и для нужд отопления. Вырабатываемого биогаза не хватает для покрытия потребной теплопроизводительности теплоагрегатов на 50-100.Так как способы совместного сжи"гания бногаза и природного газа водном теплоагрегате отсутствуют,недостающее тепло восполняют путемсжигания только природного газа, авырабатываемый биогаэ сбрасывают 5н атмосферу. Поэтому и случае применения известного способа дляутилизации биогаэа, вырабатынаемьфбиогаз утилизируется лишь частично,что приводит к повышенному расходу 0природного газа и загрязнению окружающей среды,Цель изобретения - снижение расхода природного газа в теплоагрегатахстанций аэрации, уменьшение загрязнения окружаюцей среды за счет полной утилизации вырабатываемого биогаза.Цель достигается твм, что согласно способу утилизации газа станцииаэрации путем сжигания его в качестве топлина, утилиэируемый гаэ накапливают н мокром газгольдере с последующей подачей на смешение при давлении 60-250 мм вод. ст. с природнымгазом и полученную смесь сжигают.Способ осуществляется следующимобразом.мокром газгольдере аккумулируется определенный запас биогаза.Перед подачей биогаза в горелку для ЗОсжигания, его смешивают с природным .газом н смесителе. Утилиэируемыйгаз подают в смеситель при давлении60-250 мм вод, ст., а полученнуюсмесь направляют в горелки. 35Наиболее целесообразно подаватьбиогаз на смешение при давлении60-250;мм.вод.ст что обеспечивает нормальную работу горелочныхустройств, так как снижение давления биогаза перед смесителем менее60 мм. вод, ст. приводит к неустойчивой работе горелки вследствие проскока пламени внутрь горелки, а увеличение давления биогаэа более 45250 мм вод,ст. приводит к срывупламени,Регулятор тепловой нагрузки связан с регулируюцим исполнительнымустройством, установленным на линииприродного газа и, увеличивая илиуменьшая подачу природного газа,обеспечивает стабилизацию параметратеплоагрегата путем поддержаниятребуемого суммарного количестватепла от сжигания биогаэа и природного газа,Связь между вырабатываемым вметантенках количеством биогаза иколичеством этого газа, направляемого на сжигание в тенлоагрегате,осуществляется следуюцим образом,Независимо от выработки биогаэав метантенках за счет наличия мокрого газгольдера давление в линииутилиэируемого газа поддерживает ся постоянным, Газгольдер снабжен колоколом с водяным затвором для уравновешивания давления газа под колоколом,Если количество биогаэа, вырабатываемого в мвтантвнках, превышает количестно биогаэа расходуемого на сжигание, колокол поднимается вверх,В случае же, если количество вырабатываемого биогаэа меньше количества потребляемого, то колокол опускается нниэ. Регулирующий исполнительный орган на линии утилиэируемого газа, например регулирующую заслонку, располагают между газгольдером и смесителем, Работу регулируюцей заслонки связывают с положением колокола газгольдера. В случае, если колокол газгольдера достиг верхнего концевого включателя, регулирующая заслонка открывается полностью, и перед смесителем устанавливается давление равное 250 мм вод.ст. Расход утилизируемого газа при полностью открытой регулирующей заслонке выбирают равным или даже большим, чм максимально возможная выработка биогаэа в метантенках, Вследствие этого колокол газгольдера начинает опускатьСя вниз. По достижении колоколом газгольдера нижнего концевого выключателя регулируюцая заслонка прикрывается. Степень прикрытия регулируюцей заслонки выбирают таким образом, чтобы расход утилизируемого газа был не более максимально возможной выработки газа н метантенках,. Этому условию отвечает такая степень прикрытия заслонки, при которой давление перед смесителем устанавливается не менее 60 мм. вод. ст.Реализация способа позволяет полностью утилизировать вырабатываемый биогаз путем сжигания в теплоагрегате и обеспечить требуемую тепло- производительность.На чертеже представлена принципиальная схема технологического процесса использования предлагаемого способа.Биогаэ вырабатывается в метантенке 1 и поступает 1 газосборник 2. В газосборнике 2 от него отделяется влага но влагоотделителе ( не показан ), и далее биогаэ направляют в мокрый газгольдер 3 под колокол 4 газгольдера 3, Иэ-под колокола 4 по трубопроводу 5 утилизируемого биогаза через првдохранительноэапорный клапан 6 и регулируюцую заслонку 7 с электроприводом биогаз направляют в смеситель 8. На мокром газгольдере 3 устанавливают концевые выключатели; верхний 9 и нижний 10. Верхний конценой выключатель 9 устанавливают вблизи верхнего крайнего положения колокола4, обеспечивающего давление биогаза250 мм. вод. ст., а нижнийконцевой выключатель 10 - вблизинижнего крайнего положения колокола 4, обеспечивающего давлениебиогазаперед смесителем 60 мм вод.стПриродный газ через регулятор 11давления предохранительно-запорныйклапан 12, регулирующую заслонку 13с электроприводом и дроссель ( сопло14 подают в смеситель 8.Смешанный гаэ направляют для сжигания в газовую горелку 15 паровогокотла 16, снабженного регулятором 17нагрузки. Воздух на горение подаютот вентилятора 18 с направляющим ап,паратом 19 по воздуховодам 20 в га,зовую горелку 15. Соотношение топливо - воздух поддерживают двумя регуляторами 21 и 22 соотношения.Работу по предлагаемому способуорганизуют следующим образом,Давление биогаэа под колоколом4 газгольдера 3 поддерживают равным250 мм. вод. ст. Давление природного газа перед смесителем 8 выбираютвыше, чем давление утилизируемого биогаза перед смесителем 8, например400 мм. вод. ст. Это давление устанавливают регулятором 11. Величину площади сечения дросселя 14рассчитывают, исходя из выбранныхдавлений утилизируемого биогаэа иприродного газа, а также площадисечения гаэовыпускных отверстий газовой горелки 15, по известным формулам гидравлики с учетом потребнойтеплопроизводительности паровогокотла 16. Процесс сжигания начинают при полностью открытой заслонке 7,Биогаэ подают к смесителю 8 придавлении, равном давлению в газгольдере 3 за вычетом потерь на преодоление гидравлических сопротивленийтрубопровода 5 от газгольдера 3 досмесителя 8, т.е. несколько ниже250 мм,вод.ст, Величина потерьможет быть определена расчетньг 1 илиэкспериментальным путем. Регулятор19 нагрузки поддерживает необходимое значение давления пара в котле 18, открывая или прикрывая заслонку 13. Необходимое соотношениегаз - воздух поддерживают регулятором 21, который воздействует нанаправляющий аппарат 19 вентилятора 18 в зависимости от давлениясмешанного газа. Колокол 4 опускается до нижнего концевого выключателя 10, управляющий импульс прикрывает заслонку 7 таким образом,что давление перел смесителем 8становится не менее 60 мм. вод. ст.Б соответствии с известными формулами гидравлики это равносильноснижейию расхода утилизируемого биогаза в 2 раза, Так как практически на всех станциях аэрации максимально возможная выработка биогаэа составляет не менее 50 от максимально возможной биогаз начинает накапливаться в газгольдере 3, и колокол 4 поднимается вверх. В связи спадением давления биогаэа передсмесителем 8 падает давление смешанного газа, которое примерноравно давлению биогаза перед смесителем 8, поэтому падает теплопроизводительность горелки 15. Падениетеплопроизводительности горелки 15сказывается на величине давленияпара в котле 18 - давление падает.15 Регулятор 17 нагрузки реагируетна падение давления пара открытиемзаслонки 13. Давление природногогаза возрастает, а следовательно,увеличивается поступление природного 20 газа в смеситель 8,Доля природного газав смеси возрастает, возрастает и теплота сгорания смешанного газа, компенсируя уменьшение его расходавследствие падения давления перед 25 горелкой 15, Значение теплопроиз. водительности горелки 15 восстанавливается, а следовательно, восстанавливается и давление пара в котле 16.Количество поступающего воздуха 30 корректируется регулятором 22 соотношения воздуха, который включаетсяпо достижении заслонкой 7 прикрытого положения. Одновременно с включением регулятора 22 отключается от 35 работы регулятор 21, Такое переключение легко реализуется, например,с помощью переключателя, связанного с концевым выключателем, имеющемся в схеме управления электроприво дом заслонки 7, отключающим его придостижении заслонкой 7 установленной степени прикрытия.Колокол 4 газгольдера 3 поднимается вверх до тех пор, пока недостигнет верхнего концевого выключателя 9. По достижении колоколом 4верхнего концевого выключателя 9 управляющий сигнал заставляет заслонку 7 полностью открыться. Давлениеперед смесителем 8 становится равным250 мм. вод, ст.Теплопроиэводительность горелки15 растет, возрастает давление парав котле 16. Регулятор 19 нагрузкиреагирует на этоприкрытием заслонки13 до тех пор, пока значение давления пара в котле 16 не восстанавливается, Одновременно с открытиемзаслонки 7 производится переключение работы регулятора 22 соотно шения на работу регулятора 21, например с помощью переключателя,управляемого концевым, выключателемпривода заслонки 7. Колокол 4 газгольдера 3 начинает опускаться, 65 Далее цикл повторяется.0 20 25 Предохранительно-запорные клапаны 6 и 12 являются приборами безопасности они выключают соответственно подачу утилизнруемого биогаза и природного газа в случае повышения или понижения давления этих газов перед смесителем 8 выше или ниже установленных пределов.В случае, когда оптимальное количество вырабатываемого биогаза по каким-Либо причинам может станО- виться чрезвычайно малым ( вплоть до нулевого значения , процесс ведут аналогично описанному с той разницей, что заслонка 7 до достижении колоколом 4 газгольдера 3 концевого выключателя 10 закрывается полностью и горелка 17 переходит на работу на чистом природном газе,Давление утилизируемого биогаза перед смесителем 8 равно нулю.По достижении колоколом 4 газгольдера 3 верхнего концевого выключателя 9 заслонка 7 открывается полностью, и процесс идет, как опи-, сано выше.Использование предлагаемого способа уитлизации газа, вырабатываемого на станциях аэрации, по сравнению с существующимиобеспечиваетполную утилизацию всего вырабатываемого На станции аэрации биогаза,что приводит к экономии природногогаза и предотвращает загрязнение.окружающей среды. Формула изобретения Способ утилизации газа станцийаэрации путем сжигания его в качестве топлива, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения расходаприродного газа и уменьшения загрязнения окружающей среды, утилиэируемый газ накапливают в мокром газгольдере с последующей подачей насмешение при давлении 60-250 мм.вод,ст. с природным газом и полученнуюсмесь сжигают,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Спейшер В.А. Сжигание газа наэлектростанциях и в промышленности.М.-Л., Госэнергоиздат, 1960,с. 170-172 (прототип).9817 бО ель Т. ЛепахинаМигунова Корректор еренц аказ 9685/5 1130 Филиал ППП ".Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Составиедактор И. Келемеш Техред С Тираж 598 ВНИИПИ Государс по делам изоб Москва, Ж, Подписноеенного комитета СССРтений и открытийаушская наб., д. 4/5