Барбара Эдер, Хайнц Шульц. Биогазовые установки. Практическое пособие
Подождите немного. Документ загружается.
стороны возрастают затраты на опалубку. Многие строительные фирмы
рекомендуют строить широкие резервуары.
На бетонный резервуар можно положить деревянное или бетонное
перекрытие. Деревянные перекрытия обтягиваются газонепроницаемой пленкой и
поэтому дешевле. До сих пор не наблюдалось ни одного случая коррозии
деревянный балок. Преимуществом бетонных перекрытий является то, что можно
дешево монтировать мешалки и другие технические средства как то газовый купол.
При подземной постройке бетонные перекрытия как правило делают устойчивыми
для проезда транспорта. Перекрытия лучше покрывать теплоизоляцией снаружи.
Деревянные перекрытия можно также изолировать снаружи.
Качество бетона
В настоящее время цементная промышленность Германии выпускает для
строительства биогазовых установок специальную марку „бетон для резервуаров
биогазовых установок”, который соответствует всем требованиям для строительства
биогазовых установок. В дальнейшем был введен DIN 1041. В любом случае
следует соблюдать соответствующие требования при изготовлении водостойкого и
устойчивого к агрессивной среде бетона.
Особенно следует учитывать кривую ситового анализа наполнителей,
водоцементное отношение, а также тщательное уплотнение и избежание рабочих
швов и усадочных трещин. Некогторые компании специализирующиеся раньше на
строительстве резервуаров для навоза и сейчас, применяя проверенную железную
или деревянную сегментную опалубку изготавливают также бродильные
резервуары.
Серосодержащие кислоты, выступающие над уровнем субстрата в зоне
накопления газа, вызывают коррозию бетона. Поэтому существует большая
необходимость соблюдать требования к качеству бетона, соответствующую
рецептуру бетона. Дополнительно можно установить специальную защиту для
газовой камеры. Для этого стены в верхней части, а в отдельных случаях и нижняя
часть бетонного перекрытия покрываются полиэтиленовыми панелями или 2-
компонентным слоем из искуственного материала.
Газонепроницаемая постройка
Биогазовые резервуары должны быть газонепроницаемы! Если небольшая
проницаемость (микротрещины, микропоры) в плите основания, а также в
подключениях стены и субстратопроводов в гижних участках, где находится навоз,
являются некритическими, поскольку они „закупориваются” твердыми частичками
навоза, то такие нарушения для верхней части ферментатора где накапливается
газ, являются абсолютно недопустимыми. Особенно проблематичными являются
переходы между стеной и перекрытием, а также само перекрытие. Последнее
необходимо обязательно бетонировать за один заход, очень тщательно обработать
вибромашиной и до полного затвердевания следует держать накрытым и влажным.
Самая частая ошибка, которая допускается при бетонировании перекрытий, это
слишком высокое содержание воды, чтобы улучшить текучие свойства и облегчить
обработку. Усадочные трещины и микропоры, которые образовываются при
затвердевании бетона вследствии выпаровывания воды, в будуйщем без
дополнительного покрытия изнутри будут вызывать тяжело контролируемые
газопотери во время эксплуатации.
Переход стена-перекрытие следует оснастить эластичными уплотнительными
соединительными лентами, которые на стыке должны быть заклеены или запаяны. В
качестве дополнительной защиты рекомендуется применять разбрызгивание или
шпаклевку уголв с помощью уплотнительной массы длительной эластичности на
базе силикона-каучука, полиуретана или битума-каучука (Изображение 4.12). Это
срабатывает однако тогда, когда бетон достаточно затвердел и сухой, а перед
нанесением уплотняющей массы бала нанесена соответствующая грунтовка. Если в
зоне накопления газа нанести полиэтиленовый вкладышь, то множество швов и
стыков необходимо запаять. Некоторые фирмы экономят на дорогой опалубке для
перекрытий и работают с готовыми бетонными элементами, которые покрывают
слем монолитного бетона, филигранным покрытием. Поскольку гарантировать
газонепроницаемость должен монолитный бетон, а не готовые компоненты, то
указанные выше требования относятся к производству монолитного бетона и
переходников.
Не зависимо от того каким образом будет проходить бетонирование
резервуара, в любом случае, необходимо при покупке запросить письменную
гарантию от производителя на водонепроницаемость и стойкость к агрессивной
внешней среде.
Проверка на непроницаемость
Чтобы проверить непроницаемость резервуара на практике, предлагаем два
способа:
1. Наполнить резервуар водой таким образом, чтобы перекрытие также
пребывало под давлением около 0,5 м водяного столба. Для этого прозрачный
шланг подключают к соединительному патрубку биогазового трубопровода и
открытый конец монтируют максимум на 0,5 м над перекрытием. С помощью
наполняющего насоса или непосредственно с водопровода резервуар наполняют до
тех пор, пока вода не начнет вытекать из шланга. Открытый конец шланга в то же
время выступает как вентиль высокого давления, действующем в качестве
предохранителя чрезмерно высокого давления внутри резервуара. Ни в коем случае
нельзя закрывать заполненный резервуар и создавать дополнительную нагрузку от
давления в водопроводе, поскольку в таком случае поднимется перекрытие!
Если установка герметична и достаточно деаэрирована, то уровень воды в
шланге после наполнения не должен падать.Если он быстро опустится, то
необходимо найти негерметичные места и закупорить их изнутри при помощи
эластичной уплотняющей массы. Очень помогает, если проверку на гереметичность
резервуара проводить до изоляции или облицовки. Если все перекрытие имеет
поры, то поможет многослойное покрытие на основе битума или синтетической
смолы. Если поверхность бетона очень шероховата, необходимо нанести битумную
шпаклевочную массу толщиною 1-2 мм.
2. Более чувствительное доказательство негерметичности резервуара можно
провести при его проверке сжатым воздухом. Здесь также необходимо быть
внимательным чтобы давление было не выше 0,05 бар, соответственно 0,5 м
водяного столба. Для этого берут длинный прозрачный шланг и сгинают его в форме
U с длинной шенкеля от 0,6 до 1 м. Его наполняют водой, таким образом чтобы в
обоих шенкелях уровень достигал 30-50 см. Если сейчас начать вдувать воздух при
помощи компрессора или пылесоса, то уровень воды во внешнем шенкеле шланга
поднимется, в то время как во внутреннем шенкеле он опустится. Если в разница в
давлении в конструкции U будет составлять 0,5 м водяного столба, то необходимо
прекратить нагнетание воздуха и проводить наблюдение водяного столба. В случае
резкого понижения давления, то с помощью медленного нагнетания воздуха следут
выявить негерметичные места. Большую негерметичность можно выявить при
помощи прослушивания, маленькие места вытекания – при помощи маркировочного
спрея или мыльной воды.
Некоторые фермеры пренебрегают тратить время на проверку
непроницаемости и наполняют новые ферментаторы сразу же навозом. В таких
случаях возникает большая работа, связанная с вытеканием навоза или газа через
негерметичные места. Поскольку после этого необходимо выкачать весь навоз и
очистить резервуар, прежде чем его можно будет уплотнить изнутри. Внешняя
герметизация помогает мало, поскольку уплотняющие массы рано или поздно
отслаиваются под воздействием навоза или газа.
Для наземных бетонных резервуаров с внешней изоляцией и облицовкой
необходимо следить за тем, чтобы дождевая вода, стекающая с перекрытия не
проникала в изоляционный шар. Этого можно достичь, если перекрытие будет
забетонировано выступать за пределы стены, что требует относительно высоких
затрат на опалубку. Проще забетонировать жестяной козырек между стеной и
перекрытием. Он однако должен быть сделан из отдельных пластин, прилегающих
одна на другую, поскольку в
противном случае могут быть проблемы при
растяжении под воздействием тепла. Детали правильного соединения стена-
перекрытие показано на Изображении 4.12.
Резервуары с листового железа
После железобетона является вторым по значению строительным материалом
для ферментаторов. Используется емаллированное, оцинкованное строительное
железо St 37 или нержавеющая сталь V2A. Для подверженной коррозии газовой
камеры лучше всего использовать нержавеющую сталь
класса V4A. Оболочька
ферментатора ставится на фундамент из бетона. Материал оболочьки подается в
виде соединенных болтами или сваренныйх листов железа, свернутых в рулон.
Поскольку элементы готовятся предварительно, то железные резервуары можно
изготовить быстрее нежели резервуары из монолитного бетона.
В прошлом, в первую очередь для небольших установок с объемом ферментатора
до 250 м³, для такого варианта решения использовались преимущественно
использованные, но еще хорошо сохранившиеся цистерны для хранения и
транспортировки жидкостей. Так, например заправочные станции с целью
безопасности меняют свои резервуары через одинаковые промежутки времени
(Изобр. 4.13). На месте такие резервуары изготовляют из листового железа,
толщиной 4-6 мм и внешне защищенных от коррозии и размещают на ленточном
фундаменте, при чем одна из сторон резервуара имеет деревянную опору, не
только фиксирует цистерну, но и служит термической заслонкой между резервуаром
и фундаментом (Изобр. 4.14). Если горловина, на фланце которой можно прикрутить
винтами газовый колпак, расположена на торце, то рекомендуется резервуар
положить под уклоном 1-2% в этом направлении чтобы таким образом поддержать
вытекание газа. Если горловина расположена посредине резервуара, то резервуар
следует размещать в горизонтальном положении. Газ в этом случае должен должен
скапливаться в несколько больших количествах чтобы найти ближайший путь в
газовый колпак.
Опыт показывает, что нет потребности в антикорозийной защите со
внутренней стороны резервуара в области пребывания навоза. В то же время во
зоне поступления еще содержащего кислород и слегка кислого свежего навоза и в
первую очередь в пограничной зоне между навозом и газом может возникать
коррозия. Но пока она проест толстое листовое железо, могут пройти десятилетия.
Но для полной уверенности можно покрыть этот участок многослойным битумным
покрытием согласно указаний производителя. Внимание: при выполнении работ по
покрытию внутри цистерны, пары растворителей обязательно следует удалять при
помощи компрессора. Велика вероятность взрыва!
Вертикально расположенные резервуары, как правило, наполняют не
полностью, оставляют место для газа на 0,5 – 1,0 м высоты над уровнем субстрата.
Поэтому здесь, как правило, обходятся без газонакопительного колпака. Газовые
колпаки устанавливают на ферментаторы полного наполнения, такие например
используют для реакторов пробочного движения сыръя из железа. Функция газового
колпака накапливать газ и отделять его от пены и жидкости. Такой газовый колпак
должен иметь как минимум 80 см в высоту. Сверху колпак лучше всего накрывать
стеклом или плексистеклом, чтобы сверху можно было посмотреть в резервуар.
Таким образом можно своевременно обнаружить пенообразование. Стекляное или
плексистекляное покрытие препится на фланец газового колпака при помощи
силикон-каучука, а по краях с целью прикрепленной винтами плоской железной
рамы создается предохранитель от поднимания стекла под давлением газа (Изобр.
4.14). В то же время эта конструкция будет являться эфективным предохранителем
чрезмерно высокого давления.
Часто конденсатная вода со внутренней стороны стекла мешает хорошей
видимости, что легко можно исправить, установив со внутренней стороны простой
распылитель.
Если биогаз будет вытекать в газовый колпак при целенаправленном
вдувании небольшого количества воздуха, то поверхности одного смотрового
отверстия будет недостаточно для расселения серных бактерий. Другая
возможностью получения площади поверхности для уменьшения количества
сероводорода, состоит в том, чтобы проложить газопровод или перелив для навоза,
ведущий на склад с очень большим диаметром
. Таким образом удастся увеличить
квадратуру площади поверхности.
Чтобы избежать проблем с коррозией, газонакопительный колпак изготовляют
с нержавеющей стали. Обычной листовой стали, толщиной 4-6 мм (St 37) также
достаточно, если ее покрыть изнутри надлежащим образом.
Вертикально расположенные бетонные резервуары, как правило, наполняются не
полностью, оставляют пространство для газа в размере 0,5-1 м над субстратом.
Поэтому
в таких случаях обходятся без газонакопительных колпаков. Но несмотря
на это, рекомендуется для таких строений также устанавливать показанное на
Изображении 4.15 окошко для наблюдения и для избежания возникновения
чрезмерно высокого давления.
4.3.2 Теплоизоляция
Теплоизоляция ферментатора, трубопровода подачи горячей воды и в случае
необходимости, аккумулятора тепла, для наших широт является непременной
составляющей. Пи этом, ферментатор можно изолировать как снаружи, так и
изнутри. Преимущества и недостатки показано в Таблице 4.1. Материалы, которое
для этого наиболее подходят будут названы далее.
Теплоизоляция ферментатора внешняя или внутрення?
Преимущества Недостатки
Внутренняя
изоляция
Можно проложить по завершению
строительства либо закладывается в
обшивку (при покрытии)
Для построеных резервуаром является
единственным решением
Изоляционный материал должен быть
устойчивым к субстрату, бактериям и
кислотам.
Устойчивым к механическим
повреждениям и всплыванию
Внешняя
изоляция
Возможность использования всего
объема ферментатора
Механические устойчивые поверхности
Небольшая разница в растягивании
(стена/перекрытие)
Возможность контролировать бетонные
поверхности
Большая разница в растягивании между
стеной и перекрытием.
Изоляция должна быть устойчива к
давлению и особенно хорошо защищена.
Расширения под воздействием тепла из
забетонированных греющих змеевиков
должны проверяться на статику.
Таблица 4.1: Теплоизоляция: внешняя или внутренняя?
Минеральная вата
Минеральная вата (стекло-, минеральная и шлаковата) все еще является
наиболее часто использованым изоляционным материалом. Это связано с низкой
стоимостью и устойчивостью к высоким температурам, а также разложению
микроорганизмами. Строительно-биологические аспекты, которые выступают не в
пользу минеральных волокон при строительстве жилых зданий, для биогазовых
установок имеют меньшее значение. Если работать с этим материалом (в маске
защиты дыхательных путей) согласно правил и накрывать оболочкой, то вред для
здоровъя таким образом будет минимизирован.
Маты из минеральных волокон
Маты из минеральных волокон используют в первую очередь тогда, когда надо
изолировать округлые или выпуклые поверхности, а
также субстратопроводы
большого диаметра. Подходящее, дешевое и долгосросчное решение по
изоляции круглых резервуаров состоит в том, чтобы обвернуть их 1-2 слоями
матов из стекловолокна, после чего для защити их от внешнего воздействия их
покрывают битумным картоном (под крышей) либо тонким металопрофилем (на
открытом пространстве). Маты из минеральных волокон хоть и не чувствительны
к проницанию влаги, однако во влажном состоянии очень сильно теряют свою
теплоизоляционный эффект. Образования водного конденсата на поверхности
резервуара не учитывают, поскольку температура внутри ферментатора, как
правило, выше чем температура окружающей среды. Минеральные волокна в
качестве изоляции подземных сооружений не подходят в силу опасности
впитывания влаги.
Характеристики теплоизоляционных материалов
Плотность
кг/м³
Коэффициент
теплопроводности λ
Вт/мК
Толщина ***
м
Площадь***
Соотношение
м²/м³
Цена
без ПДВ
Евро/м³
Легкие панели
из древесной
шерсти
400 0,1* 0,202 4,95 150
Корок
(расширенный)
100-120 0,05* 0,101 9,9 200
Волокна кокоса
(маты)
125 0,05* 0,101 9,9 140
Панели из
тростника
190-220 0,045* 0,091 10,99 145
Древесное
лубяное
волокно (сырое)
220 0,065* 0,131 7,63 225
Целлюлозные
хлопья
(изофлок)
35-50 0,045* 0,091 10,99 125
Овечья шерсть
(несобранная,
вымытая)
15-30 0,034* 0,069 14,49 125
Маты из
овечьей шерсти
10-20 0,035* 0,071 14,08 180
Фетр из овечьей
шерсти
100-140 0,034** 0,069 14,49 1000
Льняные маты 25 0,035** 0,071 14,08 170
Льняные начесы
(несвязанные)
147 0,06** 0,121 8,26 4
Природные
изоляционные материалы
Маты из хлопка,
изокоттон
20 0,04* 0,081 12,34 150
Минеральная
вата (маты)
30-50 0,035-0,05* 0,101 9,9 45
Перлит 90 0,055* 0,111 9,0 75
Пеностекло 13-25 0,045* 0,091 10,99 330
Расширен.
полистирольная
пена
20-45 0,04* 0,081 12,35 60
Экструдир.
Полистирольная
пена
30-80 0,035* 0,071 14,08 250
Полиуретановая
пена
0,03* 0,061 16,39 175
Искуственные материалы
* Вычисленное значение ** Собственные данные *** показатели при U = 0,5
Вт/м²K
Таблица 4.2: Технические характеристики для разных видов теплоизоляционных
материалов.
Искуственные пенистые материалы
Искуственные пенистые материалы также подходят в качестве изоляционных для
биогазовых установок.
Расширенные полистироловые плиты
Расширенные изоляционные полистироловые плиты, известные также под
торговым названием как стиропор, легко обрабатываются без пылеобразования,
их можно приклеить к бетону и без разрезания можно сгибать на большой
радиус. Однако такие плиты нельзя подвергать длительному воздействию влаги,
поскольку они медленно поглощают воду и почти не выделяют ее обратно.
Поэтому такой материал преимущественно используют для наземных построек,
для внешней изоляции стен и перекрытий. Поскольку расширенный полистирол
не устойчив к неблагоприятным погодным условиям, то для наземных
резервуаров
его надо накрывать внешней обшивкой из досок (Изобр. 4.16),
металического профнастила или битумных волнистых плит.
Стиропоровые хлопья
Стиропоровые хлопья, либо вспененные в определенной форме, либо
выготовленные из скрученных между собой упаковочных форм, используются как
очень дешевый насыпной материал для изоляции находящихся под крышевым
укрытием ферментаторов. В этом случае в первую очередь необходимо создать