Газгольдер

Название изобретения: Газгольдер.

Использование: Для хранения и выдачи газа потребителям, преимущественно в составе биогазовых установок.

Сущность изобретения: Содержит герметичную емкость, соединенную со сливным баком переливными вентилями. На вход емкости подключены гидравлический затвор, входной вентиль для газа во время зарядки газгольдера и выходной вентиль для выдачи газа потребителю.

Бак заполняется водой, либо незамерзающей жидкостью для условий холодного климата, либо - раствором диметилэталонамина, если требуется очистка биогаза от H₂S и СО₂.

Уровень жидкости и в баке и в емкости установлен одинаковым до зарядки газом газгольдера, а разность уровней жидкости после его зарядки определяется объемом содержащегося газа.

Для форсирования очистки газа в растворе демитилэталонамина использован аэратор, подключенный к входу биогаза в герметичную емкость.

Предлагаемая полезная модель относится к резервуарному оборудованию и может быть использована для накопления и хранения, например, биогаза, вырабатываемого биогазовыми установками.

Известны устройства аналогичного назначения: эластичные газгольдеры ЗАО «Пензэнерго». См. «Газгольдеры для биогаза, биогазовые установки» [Электронный ресурс] www.htpp://penznego.ru [1] и австрийской фирмы Sattler Textilwerkt. См. «Мембранные газгольдеры для биогаза». - Акватерм, 5(21), 2004, с. 98. [2].

Данные газгольдеры выполняются из полиэфирной ткани с двухсторонним покрытием ПВХ и, как правило, - из внутренней и внешних мембран, изменяющих объем газгольдера при его наполнении. Газгольдеры оснащаются датчиками давления газа, краном безопасности, входными и выходными вентилями.

Недостатком эластичных газгольдеров является их высокая цена и ограниченное применение в зимних условиях для территорий с холодным климатом.

Известны также газгольдеры стальные, представляющие собой резервуары сварные постоянного объема, предназначенные для хранения газов, не вызывающих коррозию металла. См. по ГОСТ 5172-63. Газгольдеры стальные постоянного объема, цилиндрические. Параметры и основные размеры [3].

Недостатком такого типа газгольдеров является их высокая цена и необходимость изготавливать из спецсталей, коррозионно устойчивых для хранения биогаза, содержащего сероводород.

Известны также «мокрые» газгольдеры, нашедшие массовое применение в биогазовых установках разных типов.

Мокрый газгольдер состоит из неподвижного резервуара, заполненного водой, в котором помещается подвижное звено - опрокинутый стакан (колокол). Газ подается внутрь стакана и упругое давление газа его поднимает. Вода резервуара служит гидравлическим уплотнением, препятствующим выходу газа из-под колокола. См. «Мокрые газгольдеры. [Электронный ресурс] www.htpp://gazgold.ru/mokrye-gazgolderi [4].

Один из вариантов применения мокрого газгольдера приведен в работе [5] по патенту 2050338 РФ, МПК C02F 11/04 «Метантенк для фермерских хозяйств». Авторы В.П. Лосяков, А.А. Ковалев и др.

Мокрый газгольдер в настоящем метантенке является аналогом заявляемой полезной модели.

Недостатками данного аналога является необходимость сооружения специального резервуара, заполняемого водой, и - конструкций направляющих устройств, предотвращающих заклинивание емкости для газа - стакана, вертикально перемещающегося вдоль стенок резервуара. Для предотвращения утечек газа необходимо постоянно отслеживать уровень воды, создающей гидравлическое уплотнение.

Кроме того, данное устройство не работоспособно в условиях холодного климата, а использование вместо воды в них незамерзающих жидкостей либо пожароопасно, либо вредно для окружающих из-за испарений в открытых емкостях.

Ближайшим аналогом (прототипом) является мокрый газгольдер, изображенный на рис. 5, с. 12 со сливным баком, рис. 10, с. 15 из книги: Бережковский М.И. Газгольдеры, М., Химия, 1985, [6].

Данный мокрый газгольдер содержит резервуар, заполняемый водой, емкость для газа - колокол, гидравлический затвор, входной и выходной вентили в трубах и сливной бак для слива воды из резервуара, причем сливной бак используется только на время осушения резервуара, т.е. для выключения газгольдера из работы.

Недостатками прототипа также является необходимость сооружения специального резервуара для размещения всплывающей емкости - колокола, устройств, предотвращающих заклинивание колокола (стакана) при его вертикальных перемещениях, отсутствие возможности работать с водой при отрицательных температурах и нецелесообразность использования незамерзающих жидкостей ввиду их испарения из резервуара.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение указанных недостатков.

Технический результат в данной полезной модели заключается в следующем:

- увеличение количества применяемых газгольдеров за счет использования емкостей любых конструкций, массово используемых для хранения жидкостей или газов;

- расширение функциональных возможностей газгольдеров за счет одновременного использования свойств стальных резервуаров с постоянным объемом хранимого газа и свойств мокрых газгольдеров с изменяющимся объемом;

- увеличение количества газгольдеров для биогазовых установок, за счет их использования, в том числе, на территориях с большими отрицательными температурами;

- наличие дополнительной возможности одновременно производить очист-ку биогаза от примесей.

Технический результат достигается за счет того, что в газгольдере, содержащем гидравлический затвор, входной и выходной вентили для газа, используется вместо колокола герметичная емкость и сливной бак, находящийся в постоянной работе, соединенные системой труб с дополнительными вентилями, расположенными на разных уровнях для перекачивания жидкости при зарядке газгольдера под давлением входящего газа из герметичной емкости в сливной бак и - обратно из бака в емкость при разрядке газгольдера, при этом отпадает необходимость в резервуаре, в котором «плавал» в известных мокрых газгольдерах колокол (стакан).

Газгольдер также содержит продувочный вентиль в герметичной емкости и дополнительно введенный аэратор жидкости, подключенный через дополнительные вентили на вход газа в газгольдер и предназначенный для увеличения площади контакта пузырьков газа с водным раствором диметилэталонамина, обеспечивающего удаление кислотных газов. См. Патент 2087181 РФ, МПК B01D 53/14. Способ удаления кислотных газов, таких как сероводород, двуокись углерода. Авторы: Карло Рескалли и др. (JT), [7].

Технический результат достигается также за счет возможности использовать незамерзающую жидкость для условий холодного климата, т.к. в предлагаемой конструкции обеспечивается ее герметичность. Это позволяет длительное время использовать однажды залитый объем незамерзающей жидкости.

В результате поиска по источникам патентной и технической информации, совокупность признаков, характеризующая описываемый «Газгольдер» не обнаружена.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию «новое».

На основании сравнительного анализа предложенного решения с известным уровнем техники можно утверждать, что между совокупностью отличительных признаков, выполняемых ими функций и достигаемой задачи, предложенное техническое решение не следует явным образом из уровня техники и соответствует критерию охраноспособности «изобретательский уровень».

Предложенное техническое решение может найти широкое применение в различного рода биогазовых установках.

На чертеже в разрезе приведена конструкция предлагаемого газгольдера.

Газгольдер содержит герметичную емкость 1 (вместо колокола), сливной бак 2, входной вентиль 3, дополнительный входной вентиль 4 и второй дополнительный входной вентиль 5, выходной вентиль 6 для подачи газа потребителям, продувочный вентиль 7 и перепускные вентили 8, 9, размещенные в соответствующих трубных разводках.

Газгольдер содержит также гидравлический затвор 10, размещенный в герметической емкости аэратор 11 и поставку 12 под сливной бак для уменьшения его габаритов. Уровень 13 жидкости соответствует отсутствию газа в газгольдере, причем он является максимальным уровнем жидкости для емкости и минимальным для сливного бака, т.к. бак и емкость - сообщающиеся сосуды при открытых вентилях 8 и 9.

После заполнения емкости газом уровень 14 в ней понижается, а уровень 15 в баке повышается. Бак закрывается крышкой 16, имеющей патрубок (отверстие) 17 для выхода воздуха в атмосферу.

Газгольдер работает следующим образом. При его заполнении газом открывают входной вентиль 3, дополнительный входной вентиль 4, один из вентилей 8 или 9, при этом вентили 5, 6, 7 остаются закрытыми. Газ поступает через вентиль 3, гидравлический затвор 10, дополнительный входной вентиль 4 в свободное пространство между верхней крышкой емкости 1 и верхним уровнем 13 жидкости. Поступающий газ вытесняет жидкость через один из вентилей 8 или 9 в сливной бак 2, при этом его уровень 13 поднимается и при полной зарядке газом газгольдера занимает положение уровня 15, а в емкости 1 положение жидкости опускается до уровня 14.

Отбор газа из газгольдера осуществляется при открытых вентилях 6, 4, а также 8 или 9, причем вентили 3, 5, 7 закрыты. Газ поступает потребителю из емкости 1 через вентиль 4, гидравлический затвор 10 и вентиль 6. Уменьшившийся объем газа в емкости 1 компенсируется объемом жидкости, поступающей обратно из бака 2 через один из вентилей 8 или 9. Данные вентили подключены по высоте к разным уровням жидкости в баке и включение какого либо из них определяется давлением, которое необходимо создать для передачи давления жидкости на газ в емкости 1.

После полной выработки газа из газгольдера жидкость и в баке 2 и в емкости 1 возвращается на уровень 13.Для уменьшения габаритов бака 2, он размещается на подставке 12 и закрывается крышкой 16.

При использовании незамерзающей жидкости (тосол, растворы спиртов и т.д.) исключается, т.к. испарение через патрубок 17 весьма незначительны.

В данном устройстве представляется также возможность произвести очистку биогаза, например, после биогазовой установки. С этой целью в качестве рабочей жидкости используется раствор диметилэталонамина совместно с аэратором 11 жидкости. См. Авторское свидетельство 1139713 СССР, МПК C02F3/20. Мещеряков Н.Ф. Устройство для аэрации жидкости [8] и также: Авторское свидетельство СССР, МПК C02F 3/20. Гросс А.Р. Устройство для аэрации жидкости [9]. Биогаз при зарядке газгольдера поступает через открытый входной вентиль 3, гидравлический затвор 10, открытый второй дополнительный вентиль 5 на аэратор 11, расположенный ниже уровня 14, при этом вентили 4, 6, 7 закрыты и открыт один из вентилей 8 или 9. В аэраторе 11 биогаз превращается во множество мелких всплывающих пузырьков и поверхность контакта биогаза с раствором диметилэталонамина резко увеличивается, что приводит к форсированию абсорбции кислотных азов и увеличению концентрации метана в биогазе.

Разрядка газгольдера и выдача газа потребителю происходит в обычном порядке через открытый вентиль 4, гидравлический затвор 10 и вентиль 6, а вентили 3, 5, 7 закрыты.

Вентиль 7 используется при необходимости продувки герметичной емкости 1. Прочие устройства автоматики и контрольные датчики являются типовыми и на чертеже не показаны.

Предлагаемый газгольдер может найти широкое применение в составе биогазовых установок, т. к. в них используется низкое давление газа, и могут быть использованы резервуары, емкости, бочки и т. д. разных конструкций и модификаций.

Применение незамерзающих жидкостей в газгольдере позволит использовать его при низких температурах на открытом воздухе без строительства защитных

сооружений. В процессе работы незамерзающая жидкость не растрачивается, используется неограниченное время, поэтому незначительно влияет на себестоимость изделия.

Применение в предлагаемом газгольдере жидкостей, очищающих биогаз от вредных примесей и увеличивающих концентрацию метана, расширяет области его использования.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Газгольдеры для биогаза, биогазовые установки. ЗАО «Пензенский завод нефтегазового оборудования». [Электронный ресурс] www.http://penznego.ru/

2. Мембранные газгольдеры для биогаза. - Акватерм, 5(21), 2004, с. 98.

3. ГОСТ 5172-63. Газгольдеры стальные постоянного объема, цилиндрические. Параметры и основные размеры.

4. Мокрые газгольдеры. [Электронный ресурс] http://gazgold.ru/mokrye-gazgoldery/

5. Патент 2050338 РФ, МПК C02F 11/04. Метантенк для фермерских хозяйств. В.П. Лосяков, А.А. Ковалев и др. - 92003080; заявл. 30.10.1992; опубл. 20.12.1995 (аналог).

6. Бережковский М.И. Газгольдеры, М., Химия, 1985 (рис. 5, с. 12 и рис. 10, с. 15 - прототип).

7. Патент 2087181 РФ, МПК B01D 53/14. Способ удаления кислотных газов, таких, как сероводород и/или двуокись углерода. Снампрогетти С.П. (JT), Эниричерке С.П. A (JT). Авторы: Карло Рескалли, Антонио Пачифико, Уго Мелис (JT). - 5010758, заявл. 23.01.92; опубл. 20.08.97 (аналог).

8. Авторское свидетельство 1139713 СССР, МПК C02F 3/20. Н.Ф. Мещеряков. Устройство для аэрации жидкости (аналог).

9. Авторское свидетельство 1341167 СССР, МПК C02F 3/20. А.Р. Гросс. Устройство для аэрации жидкости (аналог).

1. Газгольдер, содержащий емкость для хранения газа, входной и выходной вентили, подключенные к емкости через гидравлический затвор, сливной бак для жидкости, отличающийся тем, что емкость в газгольдере выполнена герметичной и соединена со сливным баком дополнительно введенными переливными вентилями, подключенными к разным уровням сливного бака, а в герметичную емкость введен продувочный вентиль.

2. Газгольдер по п. 1, отличающийся тем, что введены два дополнительных вентиля, соединенных с гидравлическим затвором, причем один из вентилей присоединен непосредственно к герметичной емкости, а второй вентиль - через дополнительно введенный аэратор, размещенный внутри емкости.

3. Газгольдер по п. 1, отличающийся тем, что в герметичной емкости использована незамерзающая жидкость.

4. Газгольдер по п. 2, отличающийся тем, что в герметичной емкости использован раствор диметилэталонамина.

РИСУНКИ