Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

1.3.1. Реактор

Если, исходя из характера процесса брожения и его тех­нологии, к реакторам предъявляют в основном требо­вания:

— абсолютной герметичности стенок, препятствующей газообмену;

— непроницаемости для жидкостей;

— сохранения прочности в статическом состоянии при воздействии собственной силы тяжести и массы за­гружаемого субстрата;

— совершенной теплоизоляции;

— коррозионной стойкости;

— надежности загрузки и опорожнения;

— доступности внутреннего пространства для обслу­живания,

то для выбора формы, размеров и конструкции реак­тора решающую роль играют такие факторы, как:

— массовый расход субстрата при заполнении;

— заданный выход газа или степень сбраживания суб­страта как функция от концентрации сухих веществ, загрузки рабочего пространства, времени цикла сбра­живания и интенсивности перемешивания;

— применяемая система производства;

— уровень механизации.

Эти факторы определяются условиями производства и целями технологического процесса.

Форма реактора и применяемые строительные мате­риалы (рис. 10).

С точки зрения статической прочности, создания условий для перемещения жидкого субстрата (затрат энергии на перемешивание), отвода осадков и разру­шения плавающей корки предпочтительным представля­ется использование яйцеобразного резервуара (рис. 10, а). Однако в крупных установках его делают только из бетона. Поэтому высокая стоимость изготовления таких резервуаров существенно ограничивает их применение. В то же время для меньших объемов (около 30 м3) можно изготовлять реакторы такой формы из полиэфирной смо­лы, армированной стекловолокном (стеклопластика). Весьма возможно, что в будущем резервуары такого ти­па найдут широкое применение в сельскохозяйственных биогазовых установках.

Цилиндрический резервуар с конусной верхней или нижней частью (рис. 10, б), как и яйцеобразный, обла­дает тем преимуществом, что для него характерны не­большое пространство для накопления газа, кон­центрированная в ограни­ченном объеме плаваю­щая корка, а также хоро­ший отвод шлама. Одна­ко по сравнению с яйце­образной эта форма реак­тора создает менее благо­приятные условия для пе­ремещения жидкого суб­страта. Резервуары такой формы, используемые в коммунальных установ­ках для очистки и разло — Рис. 10. Формы реакторов для жения СТОКОВ, ИЗГОТОВЛЯ-

когоЭРЙвоза. сбраживания жид — ют из бетона. Для наме-

Рис. И. Двухкамерная бродильная установка, работающая по про­точному принципу [82]:

А — главная бродильная камера; Б — камера для окончательного сбражива­ния и осаждения шлама; Б — накопи­тель шлама; Г — пространство для на­копления газа; / — подача жидкого на­воза; 2 — отвод крупиодяспереиого шла­ма; б — отвод мелкодисперсного шлама; 4 — отбор газа; 5 — перемешивающее устройство, работающее на сжатом га­зе; б — насос.

чаемых к применению в сельском хозяйстве реакторов меньшей вместимости предпочтительнее с точки зрения затрат стальные конструкции. При изготовлении их из стеклопластика можно достигнуть лучших результатов в отношении условий перемещения субстрата.

Цилиндрический резервуар (рис. 10, в) по сравне­нию с резервуарами обеих описанных выше форм соз­дает худшие условия для перемещения субстрата, а так­же из-за большой поверхности контакта сред требует более высоких затрат на удаление осадка и разрушение плавающей корки, что связано с увеличением расхода энергии на перемешивание. К его преимуществам можно отнести относительно простую технологию изготовления, которая опирается на обширный опыт строительства ем­костей для сельскохозяйственных целей (стальные, бе­тонные, стеклопластиковые силосы для консервирования кормов, зерно — и навозохранилища).

Если цилиндрический резервуар разделить попереч— ной перегородкой на две камеры, то по сравнению с за­тратами, необходимыми для изготовления двух отдель­ных резервуаров (система с попеременным использова­нием реакторов — рис. 10, г или проточная система — рис. 11), получим экономию.

При такой компоновке не только отпадает необходи­мость в теплоизоляции наружных стенок резервуара, но и улучшается теплопередача между обеими камерами через перегородку, выполненную из теплопроводного материала. Встраивание в эту перегородку нагреватель­ного устройства дает дополнительные конструктивные и энергетические преимущества [82].

В простых, большей частью небольших установках, возводимых собственными силами, можно делать бро­дильную камеру кубической формы (в виде бассейна или ямы с крышкой), как показано на рисунке 10, д.

Такой реактор можно тоже разделить на две части: главную бродильную камеру и камеру для окончатель­ного этапа сбраживания и осаждения шлама. Установки этого типа не позволяют получить высокую степень разло­жения субстрата, так как в них не обеспечивается ни равномерное перемешивание массы, ни управление за­грузкой рабочего объема камеры и временем пребыва­ния массы в реакторе, что необходимо для получения максимального выхода газа. Разрушение плавающей корки и осадка связано с большими затратами (рис. 12).

В горизонтальном резервуаре (рис. 10, е) субстрат перемещается в продольном направлении, причем для небольших установок можно применять цилиндрические реакторы, сделанные из стали или стеклопластика [26J.

Наклонное расположение продольной оси резервуара облегчает стеканне шлама по направлению к выгрузно­му отверстию. Такая конструкция удобна для размеще­ния простейшего перемешивающего механизма (рис — 13).

Бродильная камера в виде вырытой в грунте траншеи (рис. 10, ж и 14) позволяет обрабатывать большие ко­личества субстрата. В качестве строительного материала используют, как правило, бетон. В настоящее время принцип сбраживания в траншее с наклонным дном и плавающей крышкой получил дальнейшее развитие в США (рис. 15).

Из соображений экономии затрат и создания лучших условий для разрушения плавающей корки реакторы более крупных проточных установок оснащаются боль­шей частью жесткими крышками, т. е. не имеют подвижного газового кол — Газ

Рис. 12. Простейшая двухка­мерная биогазовая установка (Филиппины) [144].

пака (газосборника). Более целесообразно регулировать объем пространства для накопления газа в соответствии с его выходом и необходимым давлением в более деше­вом специальном газгольдере.

При эксплуатации установок с попеременным ис­пользованием реакторов с жестким газосборником, а также аналогичных установок с газгольдерами следует предусмотреть, чтобы освобождающийся при опорожне­нии реактора объем был обязательно заполнен газом, пос­тупающим в обратном направлении из газгольдера. Такая схема требует соответственно увеличения вмес­тимости газгольдера. В обеих технологических схемах нужно в каждом отдельном случае решать вопрос о рациональности выбора жесткой или плавающей конст­рукции газосборника с учетом размеров установки, ус­ловий ее эксплуатации и затрат на изготовление.

Особое положение занимают эластичные реакторы, используемые в странах Восточной Азии. Они состоят из плотной прорезиненной или пластмассовой оболочки, уси­ленной тканевыми прослойками и имеющей форму пу­зыря, которая для восприятия статических нагрузок либо заглублена в полусферическую выемку в грунте

Рис. 15. Траншейная биогазовая установка «Плаг флоу диджестер» [45]:

а — бойлер; б — подача горячей воды; в — бродильная камера; г — плавающие пенопластовые плиты; д — эластичный газосбориик.

Рис. 16. Реактор с эластичной оболочкой (Восточная Азия) [144].

(рис. 16), либо находится на поверхности земли и поме­щается внутри жесткого цилиндрического огражде­ния [35].

Комментарии запрещены.