УСТАНОВКА БИОГАЗОВОГО ФИЛЬТРА

Установка биогазового фильтра
Полезная модель относится к устройствам для удаления из состава биогаза примесей, в частности, к фильтрам для очистки биогазового потока и удаления диоксида углерода и водяных паров.
Известны разные технологии по очистке биогаза (см. Руководство по биогазу. От получения до использования / 5-е полностью перераб. издание. - Гюльцов: 2010. Размещение на сайте ). Например, очистка от сероводорода и галогенсодержащих углеводородов производится способом биологического обессеривания, который неизбежно приводит к увеличению концентрации азота и кислорода в составе биогаза.
Известно устройство удаления диоксида углерода (см. US №6755892, МПК B01D 53/00, опубл. 16.01.2002), включающее слой сорбента, поглощающий диоксид углерода, канал, соединяющий источник диоксид углерода с указанным слоем, канал, соединяющий указанный слой с выходом, устройство регенерации для выделения диоксида углерода из указанного слоя сорбента и, по крайней мере, один клапан для контроля потока газа в (из) систему.
Недостатком известного решения является малоэффективность очистки, особенно при высоких скоростях потоков газа, содержащих высокие концентрации диоксида углерода.
Известны решения, в которых в качестве адсорбента используют природные материалы, например, цеолиты (см. SU №844028, МПК B01D 53/04, опубл. 07.07.1981), т.к. цеолиты являются широко распространенным минеральным сырьем, обладающим спектром физико-химических, адсорбционных свойств. Также известны способы применения цеолитов при очистке воды (см. Тарасевич Ю.И. Природные сорбенты в процессах очистки воды // Киев, 1981. - 208 с.).
Однако добыча и переработка цеолитов требует специальных производств, в т.ч. для обязательной регенерации минерала, что, в итоге, существенно удорожает прозводственные процессы.
Кроме того, известны решения об использовании природного моха в качестве наполнителя фильтров для очистки воды от нефтепродуктов (см. RU № 2158177, МПК B01J 20/26, 20/24, опубл. 27.10.2000).
Задача настоящей полезной модели заключается в повышении эффективности работы установок для быстрой и высокоэффективной очистки биогазового потока за счет использования адсорбентов на основе природного сырья.
Технический результат, получаемый при использовании устройства, выражается в повышении эффективности очистки биогаза от содержания примесей и получении биогаза с минимальным содержанием диоксида углерода, водяных паров и др.
Для решения поставленной задачи установка для очистки биогаза, включающий установку биогазового фильтра, состоящей из цилиндрического корпуса со съемной крышкой и штуцерами для подсоединения к биогазовой магистрали, вентилей для регулирования газового потока, адсорбирующего элемента, отличается тем, что в качестве адсорбирующего элемента используется наполнитель на основе природного мха.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками известных аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Совокупность признаков полезной модели обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно, сохранение несложной конструкции биогазового фильтра и повышение выработки биогаза с минимальным содержанием примесей.
Мхи - растения, не имеющие циркуляторной системы. Они получают влагу из осадков или атмосферы, используя осмотическое давление. Это означает также, что они одновременно поглощают все содержащиеся в окружающей среде вещества, в том числе вредные, не обладая механизмами освобождения от них. Поэтому мхи и лишайники, зачастую, служат индикаторами состояния окружающей среды. Наиболее важной особенностью мхов, приобретенной в ходе миллионов лет эволюции, является его способность впитывать и сохранять от 12 до 20 весовых частей воды на часть сухого веса (в зависимости от биологического вида сфагнума), а также его бактерицидные свойства (см. http://svcom.vologda.ru/Sphagnuminfo.html).
Способность мхов формировать торф обусловлена следующими основными факторами:
- исключительной способностью удерживать воду, что обеспечивает насыщение водой и препятствует доступу кислорода к органическим отложениям, замедляя их разложение;
- малым содержанием питательных веществ, что еще больше замедляет разложение;
- способностью создавать кислую среду, препятствующую деятельности большинства микроорганизмов;
- содержанием природных антибиотиков (сфагновых кислот) и др.
Заявленное решение иллюстрируется чертежом, где на фигуре схематически показан вид сбоку присоединяемого к магистрали биогазового фильтра в поперечном разрезе.
Корпус биогазового фильтра 1 представляет собой цилиндрическую емкость со съемной крышкой 2. Через крышку 2 производится загрузка и выгрузка наполнителя адсорбента. Фильтр подсоединяется к газовой магистрали 9 посредством штуцеров 3 и 4, установленных на крышке и днище корпуса. При этом они снабжены вентилями 5 и 6 для регулирования газового потока. В качестве адсорбирующего элемента, размещаемого внутри корпуса, используется наполнитель на основе природного мха 7.
В целях исключения попадания наполнителя в биогазовую магистраль на днище емкости фильтра смонтирована колосниковая решетка 8. Стенки корпуса 1 могут быть выполнены из прозрачного материала, позволяющего наблюдать за степенью отработки фильтра. В случаях необходимости более тщательной очистки биогаза (например, для использования в качестве топлива двигателей внутреннего сгорания) используется схема повторного пропускания через фильтр аналогичного устройства, устанавливаемый последовательно в газовую магистраль.
Биогазовый фильтр работает следующим образом.
Фильтр посредством штуцеров 3 и 4 подсоединяется к газовой магистрали 9. При этом предварительно на днище корпуса фильтра размещается колосниковая решетка 8, далее его полностью заполняют наполнителем на основе измельченного мха 7. Загрузка наполнителя производится через съемную крышку 2. Биогаз с начальной концентрацией метана, диоксида углерода, серы и воды из газгольдера подается в фильтр по газовой магистрали через штуцер на днище корпуса 4 и вентиль 6 под давлением, создаваемым компрессором. Газовый поток проходит через адсорбирующий наполнитель, при этом удаляется значительная часть балластных примесей. Очищенный газ через выходной штуцер 3 и вентиль 5 снова попадает в магистраль, через которую направляется в аккумулирующий ресивер.
В случаях необходимости получения высокоочищенного биогаза возможно использование схемы повторной очистки посредством пропускания газа первичной очистки (I) через фильтр повторной очистки (II), в котором происходит вторичное улавливание примесей. Для повторной очистки используется биогазовый фильтр аналогичного устройства.
Степень отработки наполнителя наблюдается через прозрачное окошко в корпусе. Для удобства наблюдений рекомендуется изготавливать корпус 1 из прозрачного материала.
По мере загрязнения адсорбента выгрузка отработавшего наполнителя производится через съемную крышку 2.
0
Для использования мхов в качестве наполнителя нами проведены экспериментальные исследования: мох предварительно высушивается в сушильном шкафу при температуре 30С в течение 2 часов, далее измельчается механическим путем до порошкообразного состояния. Порошком мха наполняют биогазовый фильтр и устройство может быть использовано для очистки биогаза.
Результаты сравнительного анализа биофильтров на основе различного наполнителя представлены в таблице.
Как показывают результаты исследований, заявляемое решение позволяет существенно повысить степень очистки биогазового потока от целевого компонента, позволяет значительно удалить углекислый газ и водяные пары, что позволяет получить высокоочищенный биогаз.
Таблица
Компонентный химический состав биогаза после очистки
Наименование компонента
Концентрация, об. % (после очистки фильтром с активированным углем)
Концентрация, об. % (после очистки фильтром с металлической стружкой)
Концентрация, об. % (после очистки фильтром с природным мхом)
Кислород
0,0000
0,0000
0,0000
Сера
1,0000
0,7551
1,2580
Двуокись углерода
26,8580
29,9127
14,5020
Метан
72,1420
69,3322
84,2420