مخازن ذخیره بیوگاز: مخزن حیاتی برای انرژی پایدار

مخازن ذخیره سازی بیوگاز: مخزن حیاتی برای انرژی پایدار

نیروگاه های بیوگاز در خط مقدم تولید انرژی های تجدید پذیر هستند و زباله های آلی را به یک منبع سوخت ارزشمند تبدیل می کنند.مخزن گاز زیستیاین مخازن به عنوان مخزن حیاتی عمل می کنند.تضمین تامین پایدار بیوگاز برای تولید برق، گرمایش، یا ارتقا به بیومیتان.

چرا مخازن ذخیره سازی بیوگاز ضروری هستند؟

فرآیند هضم بی هوا، در حالی که کارآمد است، همیشه با نرخ ثابت بیوگاز تولید نمی کند، و مصرف انرژی اغلب در طول روز یا هفته متفاوت است.مخازن ذخیره سازی بیوگاز این چالش ها را با:

• نوسانات توليد بافري:آنها بیوگاز اضافی تولید شده در زمان فعالیت اوج را ذخیره می کنند، جلوگیری از آتش سوزی (سوزان گاز اضافی) و به حداکثر رساندن بازیابی انرژی.

• تضمین عرضه مداوم:بیوگاز ذخیره شده می تواند در دوره های تولید کمتر یا تقاضای بیشتر مورد استفاده قرار گیرد و تامین انرژی پایدار و قابل اعتماد را تضمین کند.

• تنظیم فشار:آنها به حفظ فشار گاز مطلوب برای تجهیزات پایین رودخانه مانند واحد های ترکیب گرما و برق (CHP) ، دیگ ها یا سیستم های ارتقاء بیوگاز کمک می کنند.

• ایمنی و حفاظت از محیط زیست:با احتواء گاز زیستی قابل اشتعال، از انتشار غیرقابل کنترل آن به جو جلوگیری می کنند، انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می دهند و خطرات انفجار را کاهش می دهند.

• کنترل بوی:یک مخزن ذخیره سازی به خوبی بسته شده به طور موثر هر گونه بوی مرتبط با محتوای بیوگاز یا هضم کننده را در بر می گیرد.

انواع مخازن ذخیره سازی بیوگاز: مسائل مربوط به مواد

انتخاب مواد و طراحی مخازن ذخیره سازی بیوگاز بسیار مهم است، زیرا بیوگاز ذخیره شده (یک مخلوط عمدتا از متان و دی اکسید کربن) ،اغلب با سولفید هیدروژن خوردنی و رطوبت) می تواند چالش برانگیز باشد.ملاحظات کلیدی شامل مقاومت در برابر خوردگی، سخت گیری گاز، دوام و هزینه موثر است.

شایع ترین انواع آن عبارتند از:

1. مخازن شیشه ای به فولاد (GFS):

   • ساخت و ساز:این مخازن فولادی است که در آن پانل های فولادی با یک لایه مروارید شیشه ای در دمای بالا پوشش داده می شوند و یک پیوند شیمیایی ایجاد می کنند.

   • مزایا:مقاومت استثنایی در برابر خوردگی به اجزای خشن بیوگاز (به ویژه H2S) ، بسیار بی اثر، بهداشتی، طول عمر بسیار طولانی (اغلب 30-50+ سال) ، نگهداری کم و سخت گیری گاز عالی.طراحی ماژولار آنها اجازه می دهد تا نسبتا سریع در محل مونتاژ.

   • معایب:هزینه سرمایه اولیه بالاتر در مقایسه با برخی از گزینه های جایگزین و پوشش شیشه ای می تواند در صورت برخورد با دقت در طول نصب یا کار آسیب ببیند.

2. نگهدارنده های گاز دو لبه:

   • ساخت و ساز:این ها ساختارهای انعطاف پذیر و شبیه به بالون هستند که از غشاهای محکم و ضد گاز ساخته شده اند (معمولاً پارچه پلی استری پوشانده با PVC).آنها معمولا شامل یک غشای داخلی که گاز زیستی را نگه می دارد و یک غشای خارجی است که حفاظت از آب و هوا را فراهم می کند و فشار مثبت را با یک بادکنک پشتیبانی حفظ می کند.

   • مزایا:بسیار انعطاف پذیر، با تغییرات قابل توجهی در حجم، سخت گیری گاز عالی، هزینه سرمایه نسبتا کم، نصب آسان و سریع و نشان دادن بصری حجم گاز.آنها همچنین در برابر بسیاری از عناصر خوردنی در بیوگاز مقاوم هستند.

   • معایب:حساس به آسیب های فیزیکی (شکاف) ، دارای طول عمر کوتاه تر از مخازن سفت هستند و می توانند تحت تأثیر شرایط شدید آب و هوایی (به عنوان مثال،باد قوی یا برف سنگین اگر به درستی با پشتیبانی داخلی یا مدیریت فشار هوا طراحی نشده باشد).

3. مخازن فولادی پوشش داده شده با اپوکسی فیوژن بوند (FBE):

   • ساخت و ساز:شبیه به مخازن GFS در ساخت پنل فولادی بولت شده آنها، اما با پوشش پودر اپوکسی ترموستات اعمال شده و در کارخانه خشک می شود.

   • مزایا:مقاومت خوب در برابر خوردگی، انعطاف پذیرتر و مقاوم تر از شیشه، ترمیم آسیب های جزئی در میدان، و به طور کلی مقرون به صرفه تر از مخازن GFS.

   • معایب:مقاومت شیمیایی به اندازه شیشه گسترده نیست و عملکرد طولانی مدت آنها در محیط های بیوگاز بسیار تهاجمی ممکن است با GFS مطابقت نداشته باشد. آنها همچنین محدودیت های دمایی دارند.

4. مخازن فولاد ضد زنگ:

   • ساخت و ساز:کاملاً از پنل های فولاد ضد زنگ ساخته شده، یا بولت شده یا جوشکاری شده.

   • مزایا:مقاومت خارجي فوق العاده، بهداشت بالا و طول عمر خيلي طولاني.

   • معایب:بالاترین هزینه سرمایه اولیه در میان گزینه های مشترک، که آنها را برای ذخیره سازی بیوگاز در مقیاس بزرگ کمتر می کند، مگر اینکه الزامات خاص خلوص یا شرایط بسیار خوردگی سرمایه گذاری را توجیه کند.

5. مخازن بتنی با پوشش:

   • ساخت و ساز:تانک های بتنی که به طور سنتی به عنوان مخازن هضم کننده مورد استفاده قرار می گیرند، می توانند برای ذخیره بیوگاز سازگار شوند و اغلب به پوشش یا پوشش های خاص ضد گاز نیاز دارند.

   • مزایا:قوی، با دوام و می تواند به ظرفیت های بسیار بزرگ ساخته شود.

   • معایب:بتن به خودی خود به طور ذاتی ضد گاز نیست، نیاز به پوشش داخلی تخصصی و اغلب گران قیمت یا پوشش غشا دارد.ساخت و ساز به طور معمول کندتر و بیشتر وابسته به آب و هوا نسبت به مخازن فولادی است.

ملاحظات ایمنی و مقررات

با توجه به ماهیت قابل اشتعال بیوگاز و وجود اجزای سمی مانند سولفید هیدروژن، ایمنی در طراحی، ساخت و کار مخازن ذخیره سازی بیوگاز بسیار مهم است.اقدامات ایمنی کلیدی و ملاحظات قانونی شامل:

• تشخیص نشت گاز:آشکارسازان متان و H2S در داخل و اطراف منطقه مخزن ضروری هستند.

• دریچه های کاهش فشار:مخازن باید مجهز به دریچه های ایمنی برای جلوگیری از فشار بیش از حد یا شرایط خلاء باشند.

• مهار کننده شعله:تا از فلاش بک ها در مخزن جلوگیری کنیم

• تهویه مناسب:به خصوص برای تجهیزات داخلی یا فضاهای محدود در اطراف مخزن.

• مواد مقاوم به خوردگی:تمام لوله ها و تجهیزات در تماس با بیوگاز باید به گونه ای طراحی شوند که در برابر خواص خوردگی آن مقاومت کنند.

• برنامه های واکنش اضطراری:روش های واضح برای نشت آب، آتش سوزی و سایر موارد اضطراری ضروری است.

• انطباق با استانداردها:انطباق با استانداردهای بین المللی و محلی مانند AWWA D103 (برای مخازن فولادی بولت شده) ، API 650 (برای مخازن جوش داده شده، اغلب اشاره شده) ، استانداردهای ISO،و مقررات ایمنی ملی مربوطه قابل مذاکره نیست.

آینده ذخیره سازی بیوگاز

در حالی که جهان به طور فزاینده ای به انرژی های تجدید پذیر روی می آورد، نیروگاه های بیوگاز نقش مهمی در مدیریت زباله و تولید انرژی پایدار خواهند داشت.گزینه های فولادی بسیار پیشرفته مانند GFS و FBE، همراه با نگهدارنده های غشا قوی، به تکامل خود ادامه می دهند و راه حل های کارآمد، پایدار و مقرون به صرفه تری را برای بهره برداری از پتانسیل کامل این منبع ارزشمند انرژی سبز ارائه می دهند.راه حل ذخیره سازی مناسب فقط یک ظروف نیست؛ این یک سرمایه گذاری استراتژیک برای موفقیت بلند مدت و ایمنی هر تاسیسات بیوگاز است.