Oczyszczalnia gazu wielkopiecowego - zasada działania
- Szczegóły
Oczyszczalnie gazu wielkopiecowego odgrywają kluczową rolę w procesie produkcji stali, usuwając zanieczyszczenia z gazów powstających w wyniku redukcji rud żelaza w piecach wielkopiecowych. Proces ten jest nie tylko ważny dla ochrony środowiska, ale również pozwala na odzyskiwanie wartościowych surowców energetycznych, takich jak biogaz.
Proces fermentacji beztlenowej i produkcja biogazu
Około połowa oczyszczalni ścieków w USA wykorzystuje fermentację beztlenową. Powstały w wyniku tego procesu osad, zwany biosolidem, zwykle trafia na wysypiska śmieci.
Zespół badawczy z Washington State University przetestował nowy sposób obróbki wstępnej, dodając do niej dodatkowy krok. Wykorzystywali ją już do przyspieszenia rozkładu słomy i materiałów drewnopochodnych, typowych dla lokalnego przemysłu. Nie byli jednak pewni, czy proces zadziała z innym składem osadów ściekowych, takim jak lipidy i białka ale byli pozytywnie zaskoczeni. Odkryli, że nowe rozwiązania umożliwiają przekształcenie ponad 85% materiału organicznego w biogaz.
Zespół WSU współpracuje z Clean-Vantage, start-upem zajmującym się czystą technologią, a także z Pacific Northwest National Laboratory, które przeprowadza analizę techniczno-ekonomiczną nowego procesu. Naukowcy zwiększają teraz skalę prac w swoim ośrodku pilotażowym zlokalizowanym na WSU Tri-Cities, aby szerzej zademonstrować proces.
Gdyby można było wytwarzać własną energię elektryczną lub dla niektórych dużych elektrowni wytwarzać odnawialny gaz ziemny i dodawać go do sieci gazu ziemnego, można by zmniejszyć zużycie paliw kopalnych.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
Typy zbiorników gazu
Naziemne zbiorniki gazu nie mają dużej pojemności. Nie mogą więc służyć do tworzenie rezerw strategicznych gazu, a jedynie gromadzenia go w związku z nierównomiernością rozbioru w ciągu doby.
Wykonywane są z reguły w miejscach wytwarzania gazu, np. obok biogazowni, koksowni, oczyszczalni ścieków (biogaz pościekowy), itp. To jeden z najstarszych typów zbiorników gazu, obecnie rzadko stosowany.
Zbiorniki dzwonowe (mokre)
Wykonywane były w postaci okrągłego basenu z wodą, powyżej którego stawiana była konstrukcja murowana z zamocowanymi wewnątrz na prowadnicach cylindrami stalowymi. Ostatni, najwyższy cylinder nosi nazwę dzwonu.
Uszczelnienie zbiornika od dołu stanowił basen z wodą, a pomiędzy cylindrami, zamknięcia wodne. Wysokość zamknięć nie przekraczała 0,5m słupa wody, stąd były to wybitnie zbiorniki niskiego ciśnienia do 5 kPa.
Zbiorniki dyskowe (tłokowe)
W odróżnieniu do zbiornika mokrego, nie ma tutaj basenu z wodą. Gaz dopływa do zbiornika od dołu, pod specjalną, ruchomą membranę (talerz). Po chwilowym wzroście ciśnienia związanym z koniecznością pokonaniu oporu talerza, unosi się on do góry po prowadnicach, aż do maksymalnego poziomu.
Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania
Rozwiązanie powyższe opatentowane przez niemiecka firmę MAN ma większą pojemność od zbiorników mokrych. Cylinder zbiornika może mieć wysokość nawet 100m. Wysokość ciśnienia jest uzależniona masą talerza (tłoka). Ruch talerza przypomina ruch tłoka w cylindrze, stąd inna nazwa tych zbiorników - tłokowe.
Talerz posiada w górnej części ramę z rolkami, opartymi o płaszcz w dwóch płaszczyznach. Stosowane są popularnie w biogazowniach.
Zbiorniki sferyczne
Wykonane są najczęściej z elastycznych tworzyw sztucznych, jako dwu- lub trzywarstwowe. Sferyczne zbiorniki do przechowywania biogazu należą do suchego typu zbiorników.
Wykonane są ze specjalnych powłok poliestrowych pokrytych materiałem PVC. Zbiorniki te mogą mieć objętość od 10 do 19 000m3 , średnice od 3 do 30m, a wysokość do 20m.
Ważnym czynnikiem przy przechowywaniu biogazu w zbiornikach jest utrzymanie właściwego ciśnienia w przestrzeni między membranowej. W tym celu wykorzystuje się wentylatory, które w sposób ciągły wdmuchują powietrze do przestrzeni między dwoma membranami, z jednoczesną regulacją jego odpływu.
Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?
Wytworzone w ten sposób nadciśnienie służy regulacji i stabilizacji ciśnienia gazu w zbiorniku. Biogaz doprowadzany i odprowadzany jest przez rurociąg, wykonany ze stali kwasoodpornej.
Zbiorniki o stałej objętości (ciśnieniowe)
Zbiorniki o stałej objętości (ciśnieniowe) są budowane w kształcie walca (cylindryczne)o pojemności do 3000 m3 lub kuli - do 15 000 m3. Są one budowane ze stali o wysokiej wytrzymałości i odporności na kruche pęknięcia (podczas gwałtownego opróżniania zbiornika z gazu szybko spada temperatura, która powoduje to zjawisko).
Zbiornik kulisty posadowiony jest na podporach stalowych, osadzonych na betonowym fundamencie.
Zbiorniki LNG
LNG, czyli naturalny skroplony gaz, magazynowany jest najczęściej w zbiornikach metalowych. Zbiorniki te pracują w każdym terminalu przyjmującym lub ekspediującym ten produkt oraz w wielu instalacjach skraplania i regazyfikacji gazu ziemnego eksploatowanych w celu pokrycia zapotrzebowań szczytowych.
Płaszcz zewnętrzny zbiornika wykonany jest ze sta1i węglowej. Natomiast płaszcz wewnętrzny musi być wykonany z metalu, który nie będzie kruchy w niskiej temperaturze składowania LNG.
Termiczne przekształcanie osadów
Podczas oczyszczania ścieków powstają nie tylko osady, ale także inne odpady technologiczne jak np. Zmodernizowana i rozbudowana Oczyszczalnia Ścieków „Czajka” może przyjąć aż 435 300 m ³ ścieków na dobę. Oznacza to, że w ciągu zaledwie 24 godzin może tam powstać nawet 500 ton osadów. W skali roku daje to wynik 180 tysięcy ton osadów i kolejne 8 tysięcy ton odpadów technologicznych. Żeby je wywieźć z terenu zakładu, potrzeba 8 tysięcy samochodów ciężarowych!
Krajowy Plan Gospodarki Odpadami oraz Krajowy Program Oczyszczania Ścieków Komunalnych jednoznacznie określają, że podstawowym kierunkiem zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych jest ich termiczne przekształcanie w wydzielonej instalacji.
Zgodnie z prawem, stacje termicznego przekształcania osadów powinny spełniać wymagania ochrony środowiska wynikające z norm i przepisów Unii Europejskiej określających najlepsze dostępne techniki przekształcania odpadów tzw. BAT (ang. Best Available Techniques). Dla spalania osadów ściekowych prawodawstwo unijne jako najlepszą dostępną technikę, rekomenduje technologię ze złożem fluidalnym.
W Stacji Termicznej Utylizacji Osadów Ściekowych wykorzystujemy sprawdzone rozwiązania i technologie, które gwarantują bezpieczeństwo mieszkańcom i środowisku. Technologia spalania w złożu fluidalnym, powszechnie stosowana na świecie, jest najbardziej skuteczną metodą termicznego przekształcania osadów ściekowych. W Japonii i w Niemczech utylizowana jest w ten sposób ponad połowa masy osadów ściekowych (ok. 55%), w Danii 40 %, we Francji, USA po ok.
Dzięki podsuszaniu osadów ściekowych proces spalania może zachodzić bez potrzeby dostarczania dodatkowego paliwa. Paliwo zewnętrzne (w postaci gazu ziemnego) wymagane jest wyłącznie do rozruchu instalacji. W procesie spalania powstaje para o wysokich parametrach energetycznych.
Para ta jest podawana do układu turbina-generator, który przekształca ją w energię cieplną i elektryczną wykorzystywaną na potrzeby STUOŚ oraz „Czajki”.
tags: #oczyszczalnia #gazu #wielkopiecowego #zasada #działania
