Система збору та утилізації звалищного газу з тіла діючого полігону твердих побутових відходів

Реферат: Система збору та утилізації звалищного газу з масиву діючого полігону твердих побутових відходів включає систему вертикальних свердловини, пробурених в товщу газоносного шару у правильному шаховому порядку на відстані не більше 25 м одна від одної, що оснащені перфорованими трубами, які підключені окремими шлейфовими газопроводами до системи збірних технологічних камер з гребінками та магістрального газопроводу, вологозбірника, блока фільтрів пиловловлювання, вакуумного насосу, та утилізатора газу, наприклад когенераційна установка на базі газопоршневих мотор-генераторів. UA 85243 U (12) UA 85243 U UA 85243 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів видобутку біогазу з тіла діючого полігону твердих побутових відходів за допомогою розгалуженої системи вертикальних свердловин із системою трубопроводів розподілення та збору газу, системою осушки і пиловловлювання, утилізатора (наприклад, когенераційна установка на базі газопоршневих мотор-генераторів). Даний метод може бути використаний на діючих полігонах твердих побутових відходів. При проектуванні полігонів твердих побутових відходів доцільно передбачати утилізацію біогазу, що утворюється при анаеробному розкладі органічної складової сміття. Запропонований спосіб збору звалищного газу можна впроваджувати на діючих полігонах твердих побутових відходів, при проектуванні і складуванні яких початково не проводилося одночасне спорудження системи дегазації. Відомий спосіб утилізації твердих побутових відходів що включає буріння свердловин в товщі звалища до її підошви, з'єднання свердловин в єдину систему а також розущільнення ґрунту [Деклараційний патент України на корисну модель № 54616, МПК В09В 1/00, В09В 3/00, заявл. 29.09.2010, опубл. 10.11.2010]. Розглянутий спосіб не дозволяє споруджувати ефективну систему збору біогазу на полігонах, що все ще є діючими оскільки використовуються перфоровані труби лише в нижній частині. А також частина свердловин не бере участі в процесі збору біогазу, значить деякі зони залишаються поза межами дренажу газу з тіла полігону. Розмітка розташування свердловин по відношенню одна до одної по периметру не є рівномірною та оптимізованою для забезпечення повного збору всього утвореного біогазу в товщі полігону. Також відома система утилізації біогазу та тепла з масиву полігону твердих побутових відходів, яка включає перфорований дегазатор-газохід з отворами, встановлений в обсаджену свердловину, що пробурена в масив, та порожнина якого підключена до системи дегазації масиву з магістральним газопроводом, вакуум-помпою та утилізатором біогазу [Деклараційний патент України на винахід № 58244 А, МПК Е21С 41/00, E21F 7/00, заявл. 05.11.2002, опубл. 15.07.2003]. Але ця система не дозволяє забезпечити рівномірний і повний дренаж біогазу з товщі масиву полігону внаслідок різної відстані до сусідніх свердловин одна до одної. Не здійснюється окремий збір з'єднувальних шлейфів на гребінці до збору в магістральну трубу, що робить неможливим контроль роботи окремих свердловин. Незручність використання на діючих полігонах твердих побутових відходів. Є ще один свердловинний пристрій для дегазації масиву полігона твердих побутових відходів, який включає газовідвідну свердловину, з'єднану з газопроводом, газохід, обсадну трубу, виконану з можливістю дорощування її на вищий рівень складування відходів [Деклараційний патент України на винахід № 69585А, МПК Е21В 43/00, E21F 7/00, заявл. 15.09.2003, опубл. 15.09.2004]. В цьому пристрої не передбачається система відводу та збору конденсату та пиловловлювання. Використовується складний метод спорудження свердловин дегазації на полігонах твердих побутових відходів. Не передбачено рівномірного і оптимального планування розмітки масиву полігону для спорудження свердловин. Найбільш близькою за технічною сутність до технічного рішення є система утилізації звалищного газу з масиву полігону твердих побутових відходів, яка включає свердловини, пробурені по поверхні полігону у вузлах уявної сітки, вічка якої являють собою правильні трикутники зі стороною 30 м, які підключені шлейфовими газопроводами до системи дегазації масиву з магістральним газопроводом, газовим насосом та утилізатором газу, наприклад, газодизельним електрогенератором контейнерного типу, що включає відводи конденсату з гідрозатворами. [Деклараційний патент України на корисну модель № 70366, МПК Е21В 43/00, F17D 1/02, F17D 1/04, F17D 1/05, заявл. 11.11.2011, опубл. 11.06.2012]. Основним недоліком зазначеної системи є те, що не по всій території масиву полігону твердих побутових відходів здійснюється повне уловлювання утвореного звалищного газу. Як відомо, радіус дренажу газу кожної свердловини умовно приймають рівним 10-15 м, це залежить від багатьох факторів, якщо відштовхуватися від максимально можливого значення 15 м, то за запропонованим способом визначений порядок розмітки розташування свердловин на відстані 30 м одна від одної залишає поза увагою так звані проміжні "мертві зони", які не попадають в периметр збору газу вертикальними дренажними свердловинами. Фіг. 1 - порядок розмітки розташування свердловим за вказаним способом. Якщо полігон є погано втрамбованим, зазвичай радіус дренажу газу свердловинами є меншим 15 метрів і в такому випадку площа зон неохоплених збором біогазу буде ще більшою. Також не передбачений пристрій пиловловлювання і очищення газу від завислих частинок. 1 UA 85243 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення системи збору та утилізації біогазу з масиву діючого полігону твердих побутових відходів. В результаті послідовного спорудження вологозбірника та блока фільтрів для осадження пилу, відбувається попередження утворення льодових пробок у зимній період та запилення арматури й магістрального трубопроводу. Підвищується строк експлуатації конструкції та утилізатора біогазу. Завдяки розміщенню дренажних вертикальних свердловин в шаховому порядку у вершинах рівносторонніх трикутників з довжиною сторони 25 метрів забезпечується повне і рівномірне збирання біогазу з усієї території полігону і виключається утворення "мертвих зон", з яких збір газу не проводиться. Від кожної дренажної свердловини прокладається окремий шлейфовий трубопровід в траншеї глибиною не менше 2 метра для попередження промерзання газопроводу взимку. Збір з'єднувальних шлейфів у проміжний магістральний газопровід не відбувається, вони безпосередньо прокладаються до місця розташування збірних технологічних камер, кожний шлейф у місці під'єднання до гребінки містить поворотну заслінку. Це дозволяє почергово перевіряти роботу кожної свердловини та вихід газу, проводити окремій відбір проб для аналізу та забезпечити тривалішу життєздатність кожної окремої свердловини внаслідок можливості чергування періодів "робота-відпочинок". Газоносний шар не виснажується заздалегідь. Поставлена задача вирішується тим, що в систему збору та утилізації звалищного газу з масиву діючого полігону твердих побутових відходів, яка включає вертикальні свердловини, пробурені в товщу газоносного шару, з перфорованими трубами, що підключені окремими шлейфовими газопроводами до системи збірних технологічних камер та магістрального газопроводу, вологозбірника, блока фільтрів для уловлювання пилу, вакуумного насосу та утилізатора газу, наприклад когенераційна установка на базі газопоршневих мотор-генераторів, згідно з запропонованою корисною моделлю є те, що розмітка периметру буріння проводиться у правильному послідовному шаховому порядку зберігаючи відстань між сусідніми свердловинами не більше 25 м, використовуються перфоровані труби, що за допомогою муфти під'єднуються до окремих шлейфів і почергово підключаються до гребінки в системі збірних технологічних камер, виключаючи використання проміжних магістральних газопроводів. Також передбачений пристрій пиловловлювання, що складається з блока фільтрів грубої та тонкої очистки, вологозбірника у вигляді циліндричної ємності з перегородками тарілчастого типу та використання як утилізатора когенараційної установки на базі газопоршневих моторгенераторів. Спосіб реалізується таким чином. Система збору та утилізації звалищного газу складається з розгалуженої системи вертикальних свердловин, пробурених по всій висоті газоносного шару в шаховому порядку на відстані не більше 25 м одна від одної. Даний порядок являю собою сукупність рівносторонніх трикутників, і від кожної свердловини зберігається однакова відстань до інших 6 свердловин, що лежать на поверхні описаного кола з радіусом 25 м навколо кожної. Як відомо, радіус дренажу газу кожної свердловини умовно приймають рівним 10-15 м, граничне значення цієї величини залежить від багатьох факторів. Якщо відстань між сусідніми свердловинами не перевищуватиме 25 м, зони, які б були не охоплені радіусом дренажу вертикальних свердловин відсутні. Фіг. 2 - порядок розмітки полігону із фіксованою відстанню між свердловинами 25 м. Кожна свердловина обладнується перфорованою трубою, що засипається внизу не менше 0,5 м та з боків чистим щебенем визначеної фракції. Колекторний та шлейфовий газопровід з'єднуються муфтою (коліно 90°), а саме місце з'єднання утрамбовується тамповочною глиною на висоту не менше 0,8-1 м для попередження злому внаслідок просідання сміття, засмічення газопроводу та попадання кисню з атмосфери в систему. Шлейфові газопроводи укладаються в траншеях прокопаних на глибину не менше 1,5-2 метрів, послідовно підводяться до збірних технологічних камер і приєднується до гребінки. Біля збірних технологічних камер споруджується магістральний трубопровід під кутом не менше 10° і в нижній точці вмонтовується вологозбірник тарілчастого типу, далі блок фільтрів для пиловловлювання та насосна станція. Утилізація зібраного біогазу проводиться, наприклад в когенераційній установці на базі газопоршневих мотор-генераторів (міні ТЕЦ) з одночасним виробництвом електроенергії та тепла після спалювання звалищного газу. Спосіб реалізується за допомогою пристрою, сутність якого пояснюється кресленням Ф. 3 структурна схема добування та транспортування звалищного газу. Збір біогазу, його транспортування, підготовка та утилізація здійснюється так: звалищний газ з кожної свердловини шлейфовими трубопроводами, приєднаними до оголовка свердловин, за рахунок декомпресії, що створюється вакуумним насосом прямує до збірної камери. В збірній камері розташовані прилади для контролю за роботою кожної окремої свердловини, що підключені до 2 UA 85243 U 5 гребінки. Від збірної камери біогаз прямує до колекторного трубопроводу, з якого зібраний газ прямує до вологозбірника (сепаратора) тарілчастого типу, далі до блока пилоочищення, що складається з системи грубих і тонких фільтрів. Очищений біогаз за допомогою вакуумного насосу подається до генераторного агрегат-контейнера, виготовленого у модульному виконанні, де відбувається його утилізація з одночасним виробленням електроенергії та тепла. Таким чином запропонована система позбавлена багатьох недоліків, притаманних прототипам та має ряд переваг забезпечивши рівномірний та повний збір біогазу по всій площі полігону твердих побутових відходів, відрізняється простотою конструкції та усуненням недоліків пов'язаних з використанням біогазу в утилізаторі газопоршневого типу. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 1. Система збору та утилізації звалищного газу з масиву діючого полігону твердих побутових відходів, яка включає систему вертикальних свердловини, пробурених в товщу газоносного шару у правильному шаховому порядку на відстані не більше 25 м одна від одної, що оснащені перфорованими трубами, які підключені окремими шлейфовими газопроводами до системи збірних технологічних камер з гребінками та магістрального газопроводу, вологозбірника, блока фільтрів пиловловлювання, вакуумного насосу, та утилізатора газу, наприклад когенераційна установка на базі газопоршневих мотор-генераторів. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що розмітка периметру буріння проводиться у правильному послідовному шаховому порядку зберігаючи відстань між сусідніми свердловинами не більше 25 м. 3. Система за пп. 1-2, яка відрізняється тим, що свердловини за допомогою окремих шлейфів почергово підключаються до гребінки в системі колодязів-збірників, виключаючи використання проміжних магістральних газопроводів. 4. Система за пп. 1-3, яка відрізняється тим, що в системі встановлюється пристрій пиловловлювання, що складається з блока фільтрів грубої та тонкої очистки. 3 UA 85243 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4