Устройство для сбора биогаза

Полезная модель предлагает устройство для сбора и использования биогаза, возникающего при анаэробном разложении органического вещества, присутствующего в отходах свалки, а также для производства электрической или тепловой энергии. Устройство для сбора биогаза согласно полезной модели состоит из труб для сбора газа и газовых соединительных труб, регулировочных компрессорных станций и компрессорной станции. Полезная модель также предлагает средства для сжигания собранного газа на месте на свалке.

Техническая область

Полезная модель рассматривает устройство и процесс сбора биогаза, возникающего при анаэробном распаде органического вещества, присутствующего в отходах свалки. Возможность применения в общем случае заключается в сборе неиспользованного биогаза, и в зависимости от количества биогаза, его последующем сжигании с целью уменьшения загрязнения окружающей среды или использовании для производства энергии.

Уровень техники

Уровень техники позволяет осуществлять сбор газа, возникающего на свалке определенных отходов, в том числе бытовых отходов.

DE 3109120 рассматривает метод и устройство для получения горючего газа, содержащего метан, из свалки и, в особенности, из бытовых отходов. В результате ферментации на свалке возникает биогаз, который собирается как горючий газ. После этого газ подвергается чистке СO₂ с водой, для того чтобы гарантировать, что горючий газ в дальнейшем не будет содержать нежелательных соединений азота. Чистка газа происходит в соответствующей трубе для очистки газа. В устройстве используются подземные перфорированные трубы.

WO 98/07974 рассматривает оборудование и метод по применению газов со свалки. Оборудование содержит множество блоков для сбора газа, которые установлены на свалке. Блоки для сбора газа соединены с помощью трубопровода в единую накопительную станцию, которая создает в трубопроводе пониженное давление. Из станции собранный газ расходуется для поддержания работы двигателя внутреннего сгорания. Предпочтительно использовать двигатель внутреннего сгорания, с помощью которого поддерживается работа электрогенератора.

Сущность полезной модели

Решения, известные исходя из уровня техники, задействуют вертикальный собирающий трубопровод для сбора газа из массы отходов. В оптимальном варианте рекомендуется приступить к сбору газа еще до закрытия свалки. Таким образом, собирающий трубопровод следует периодически достраивать с увеличением объема свалки. В ходе испытаний выяснилось, что при использовании горизонтального трубопровода вместо вертикального получается более эффективный сбор газа с меньшими затратами. Согласно полезной модели устройство для сбора биогаза состоит из собирающего газ и соединительного трубопровода, регулирующей компрессорной станции или отдельно из регулирующих станций и компрессорной станции.

В предпочтительном варианте реализации устройство для сбора биогаза содержит трубы, установленные в грунте свалки, и соединенный с ними компрессор для сбора биогаза, причем в комплект труб входят трубы для сбора газа, установленные под наклоном, а также газовые соединительные трубы, установленные под наклоном, и средство по удалению конденсата, возникающего в трубах, при этом газовые соединительные трубы соединены с коллектором регулировочной компрессорной станции, предназначенной для сбора газа, его сжатия и дальнейшей доставки потребителю или направления в свечу сжигания.

В другом варианте реализации устройства для сбора биогаза трубы для сбора газа и газовые соединительные трубы представляют собой пластмассовые трубы, причем трубы для сбора газа перфорированы.

Еще один вариант реализации устройства для сбора биогаза отличается тем, что трубы для сбора газа и газовые соединительные трубы расположены между собой параллельно или пересекаются, сходятся в центральной части свалки или в части, удаленной от центра свалки.

Еще один вариант реализации устройства для сбора биогаза отличается тем, что трубы для сбора газа и газовые соединительные трубы установлены на глубине не менее 0,5 м от поверхности свалки.

Еще один вариант реализации устройства для сбора биогаза отличается тем, что трубы для сбора газа и газовые соединительные трубы установлены под наклоном не менее 5 см/м и окружены пористым наполнителем, например, песком или подушкой из щебня.

Еще один вариант реализации устройства для сбора биогаза отличается тем, что на газовых соединительных трубах перед коллектором установлен измеритель газового потока и газовый анализатор.

Еще один вариант реализации устройства для сбора биогаза отличается тем, что регулировочная компрессорная станция выполнена в виде двух отдельных зданий таким образом, что в одном здании находится регулировочная станция, а в другом - компрессорная станция, причем регулировочная компрессорная станция может располагаться в центральной части свалки или на краю свалки вдали от центра.

Еще один вариант реализации устройства для сбора биогаза отличается тем, что замок конденсата содержит более толстую трубу, нижняя внутренняя поверхность которой расположена ниже, чем нижняя внутренняя поверхность газовой соединительной трубы, вблизи одного из торцов более толстой трубы на нижней стороне сделано отверстие, в которое вставлена вертикальная труба, окруженная внизу обсадной трубой, к нижнему торцу которой прикреплена переливная труба.

Еще один вариант реализации устройства для сбора биогаза отличается тем, что потребителем является один из следующих: предприятие по производству тепло- или электроэнергии, или горелка для биогаза, расположенная на свалке.

Еще один вариант реализации устройства для сбора биогаза отличается тем, что трубы для сбора газа, установленные в грунте свалки, и газовые соединительные трубы занимают более одной плоскости.

Перечень изображений

на фиг.1 показано устройство для сбора биогаза согласно полезной модели, вид сверху;

на фиг.2 показано сечение А-А по фиг.7;

на фиг.3 показаны труба для сбора газа, труба для увлажнения и соединительная труба, в поперечном сечении;

на фиг.4 показан схематический чертеж регулировочной компрессорной станции;

на фиг.5 изображена регулировочная компрессорная станция в поперечном разрезе;

на фиг.6 изображен узел отделения конденсата. Пример реализации полезной модели

На фиг.1 показана свалка 1, на которой вырыта сеть траншей, сходящихся в станции, располагающейся в вершине свалки. В траншеях установлены трубы 2 для сбора газа, газовые соединительные трубы 3, перфорированный трубопровод 4 увлажняющей системы и водяной трубопровод 5 увлажняющей системы. Из газовой соединительной трубы 3 биогаз поступает в регулировочную компрессорную станцию 6 и дальше по газовому транспортировочному трубопроводу 7 в компрессорную станцию 8. В альтернативном варианте собранный биогаз можно сжигать на месте. В зависимости от необходимости биогаз можно начинать собирать либо со свалки, уже достигшей полной высоты, либо со свалки, заполненной наполовину. В варианте свалки, достигшей полной высоты, трубы для сбора газа 2а располагаются вблизи верхней плоскости свалки. В варианте свалки, заполненной наполовину, трубы для сбора газа 2b располагаются вблизи нижней плоскости свалки (фиг.2). В предпочитаемом варианте трубы для сбора газа 2 устанавливаются с самого открытия свалки, а через определенное время добавляются новые трубы по мере увеличения высоты свалки. Такая ситуация изображена на фиг.2, где трубы 2b для сбора биогаза установлены на полувысоте свалки, а позднее, после достижения полной высоты свалки, добавлен еще один комплект труб 2а для сбора газа. В альтернативном варианте трубы для сбора газа могут располагаться более чем на двух плоскостях, что обеспечивает более высокую эффективность сбора. В то же время расходы на установку труб для сбора газа согласно полезной модели более низкие, чем у трубопровода для сбора газа с вертикальным распределением.

Труба 2 для сбора газа представляет собой перфорированную пластмассовую трубу, в которой на заводе прорезаны щели, в предпочитаемом исполнении полезной модели размеры щели составляют 10×1,5 мм. В предпочтенном исполнении трубопровод установлен на глубине не менее 0,5 м от поверхности свалки и окружен подушкой из щебня 9. Подушка из щебня 9 позволяет собирать больше газа. Газовые соединительные трубы 3 также спроектированы из пластмассовых труб. Для трубопровода выполнено уплотненное песчаное основание с определенным наклоном. Благодаря уплотнению песчаного основания исключено оседание труб и обусловленное им возникновение водяных пробок. В предпочитаемом исполнении полезной модели наклон песчаного основания составил 5 см/м. Трубы соединены сварными муфтами.

На регулировочной компрессорной станции 6 происходит регулировка количества и концентрации газа, создание вакуума с помощью компрессора 10 и сжигание газа в свечи сжигания 11. В регулировочную компрессорную станцию 6 входит множество газовых соединительных труб 3; на фиг.4 показана одна газовая соединительная труба. Поступающий биогаз прежде всего проходит через измеритель 12 потока газа и после этого направляется в коллектор 13. Для наблюдения за составом поступающего биогаза после измерителя 12 установлен газовый анализатор 14, который анализирует состав газа, направляющегося в коллектор 13. Труба для биогаза, выходящая из коллектора 13, обозначена номером 15. На фиг.5 изображена регулировочная компрессорная станция 6 в поперечном сечении. В предпочитаемом исполнении регулировочная компрессорная станция 6 помещена в строение, наподобие контейнера, для которого построено основание 16. Входящие газовые соединительные трубы 3 соединены с коллектором 13 в точках 17. В данном исполнении количество газовых соединительных труб 3 достигает 20, т.е. по обе стороны коллектора расположено по 10 входящих газовых соединительных труб. Регулировочная компрессорная станция 6 спроектирована для создания вакуума в трубопроводе и повышения давления собранного газа для направления потребителю или в свечу сжигания 11. Из собранного газа можно производить тепловую и электрическую энергию, также имеется возможность сжигать его на месте в свече сжигания 11, чтобы предотвратить возможное загрязнение окружающей среды.

Перед компрессорной станцией с помощью специальной жидкости отделяется конденсат, чтобы не повредить водой оборудование компрессорной станции. Водяной замок на фиг.6 содержит газовую соединительную трубу 3, один из торцов которой соединен с более толстой трубой 18. Таким образом, нижняя внутренняя поверхность 19 более толстой трубы 18 расположена ниже, чем нижняя внутренняя поверхность 20 газовой соединительной трубы 3. Вблизи одного из торцов более толстой трубы 18 на нижней стороне сделано отверстие, и в него вставлена вертикальная труба 21, через которую образовавшийся в трубопроводе конденсат стекает вниз на дно закрытой обсадной трубы 22, а затем через переливную трубу 23 отводится в канализацию.

Пример предпочтительного исполнения вышеописанного полезной модели не ограничивает в пределах размеров полезной модели различные модификации и варианты, которые не отступают от описания полезной модели. Например, в предпочитаемом исполнении трубопровод окружен подушкой из щебня, однако идея полезной модели помимо подушки из щебня подразумевает также применение иного пористого наполнителя. В предпочтительном исполнении полезной модели наклон песчаного основания составил 5 см/м, однако идея полезной модели также содержит решение, когда наклон песчаного основания отличается от 5 см/м. В предпочтительном исполнении полезной модели регулировочная компрессорная станция находилась в одном здании, однако идея полезной модели также содержит решение, когда регулировочная компрессорная станция выполнена в виде двух отдельных зданий таким образом, что в одном здании находится регулировочная станция, а в другом - компрессорная станция.

1. Устройство для сбора биогаза, содержащее трубы, установленные в грунте свалки, и соединенный с ними компрессор для сбора биогаза, отличающееся тем, что в комплект труб входят трубы (2) для сбора газа, установленные под наклоном, а также газовые соединительные трубы (3), установленные под наклоном, и средство по удалению конденсата, возникающего в трубах, при этом газовые соединительные трубы (3) соединены с коллектором (13) регулировочной компрессорной станции (6), предназначенной для сбора газа, его сжатия и дальнейшей доставки потребителю или направления в свечу сжигания (11).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубы (2) для сбора газа и газовые соединительные трубы (3) представляют собой пластмассовые трубы, причем трубы (2) для сбора газа перфорированы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубы (2) для сбора газа и газовые соединительные трубы (3) расположены между собой параллельно или пересекаются, сходятся в центральной части свалки или в части, удаленной от центра свалки.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубы (2) для сбора газа и газовые соединительные трубы (3) установлены на глубине не менее 0,5 м от поверхности свалки.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубы (2) для сбора газа и газовые соединительные трубы (3) установлены под наклоном не менее 5 см/м и окружены пористым наполнителем, например песком или подушкой из щебня (9).

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на газовых соединительных трубах (3) перед коллектором (13) установлен измеритель (12) газового потока и газовый анализатор (14).

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулировочная компрессорная станция (6) выполнена в виде двух отдельных зданий таким образом, что в одном здании находится регулировочная станция, а в другом - компрессорная станция, причем регулировочная компрессорная станция (6) может располагаться в центральной части свалки или на краю свалки вдали от центра.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что замок конденсата содержит более толстую трубу (18), нижняя внутренняя поверхность (19) которой расположена ниже, чем нижняя внутренняя поверхность (20) газовой соединительной трубы (3), вблизи одного из торцов более толстой трубы (18) на нижней стороне сделано отверстие, в которое вставлена вертикальная труба (21), окруженная внизу обсадной трубой (22), к нижнему торцу которой прикреплена переливная труба (23).

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что потребителем является один из следующих: предприятие по производству тепло- или электроэнергии или горелка для биогаза, расположенная на свалке.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубы (2) для сбора газа, установленные в грунте свалки, и газовые соединительные трубы (3) занимают более одной плоскости.