Независимо производство на биогаз

Повишаването на цените на енергията ни кара да се замислим за възможността сами да си ги осигурим.Единият вариант е инсталация за биогаз.С негова помощ биогазът се получава от оборски тор, отпадъци и растителни остатъци, които след почистване могат да бъдат използвани за газови уреди (печки, котли), изпомпвани в бутилки и използвани като гориво за автомобили или електрически генератори.По принцип преработката на оборски тор в биогаз може да осигури всички енергийни нужди на къща или ферма.

Изграждане на биогазова инсталация - начин за независимо осигуряване на енергия

Общи принципи

Биогазът е продукт, койтополучени чрез разлагането на органични вещества.В процеса на гниене /ферментация се отделят газове, чрез събиране на които можете да задоволите нуждите на собствената си икономика.Оборудването, в което се осъществява този процес, се нарича "инсталация за биогаз".

В някои случаи изходът на газ е прекомерен, тогава той се съхранява в газови резервоари за използване при недостатъчно количество.При правилна организация на газовия процес може да има твърде много, тогава излишъкът му може да бъде продаден.Друг източник на доходи са ферментиралите остатъци.Това е високоефективен и безопасен тор - повечето микроорганизми умират по време на процеса на ферментация, растителните семена губят своята способност за покълване, яйцата на паразитите стават нежизнеспособни.Премахването на такива торове на полето има положителен ефект върху производителността.

Условия за производството на газ

Процесът на образуване на биогаз се осъществява поради жизнената активност на различни бактерии, които се съдържат в самите отпадъци.Но за да могат активно да "работят", те трябва да създадат определени условия: влажност и температура.За създаването им се изгражда инсталация за биогаз.Това е комплекс от устройства, в основата на които е биореактор, в който се случва разлагането на отпадъци, което е придружено от газообразуване.

​​

Организация на цикъла за преработка на оборски тор и растителни отпадъци в биогаз

Има три режима на преработка на оборския тор в биогаз:

  • Психофилен режим.Температурата в инсталацията за биогаз е от + 5 ° C до + 20 ° C.При такива условия процесът на разлагане е бавен, образува се много газ и качеството му е ниско.
  • Мезофилен.Уредът влиза в този режим при температури от + 30 ° C до + 40 ° C.В товаслучай активно размножават мезофилни бактерии.В този случай се образува повече газ, процесът на преработка отнема по-малко време - от 10 до 20 дни.
  • Термофилен.Тези бактерии се размножават при температури от + 50 ° C.Процесът е най-бърз (3-5 дни), изходът на газ е най-голям (при идеални условия може да се получат до 4,5 литра газ от 1 кг доставка).Повечето от референтните таблици за изхода на газ от преработката са дадени за този конкретен режим, така че при използване на други режими си струва да направите корекция надолу.

Най-трудният в инсталациите за производство на биогаз е термофилният режим.Тя изисква висококачествена топлоизолация на инсталация за биогаз, отопление и система за контрол на температурата.Но на изхода получаваме максималното количество биогаз.Друга особеност на термофилната обработка е невъзможността за презареждане.Останалите два режима - психофилен и мезофилен - ви позволяват ежедневно да добавяте прясна порция от подготвени суровини.Но в термофилен режим, краткото време за обработка ви позволява да разделите биореактора на зони, в които ще бъде обработен неговият собствен дял от суровини с различно време на зареждане.

Диаграма на инсталация за биогаз

Основата на инсталацията за биогаз е биореактор или бункер.В него протича процесът на ферментация и полученият газ се натрупва в него.Има и бункер за товарене и разтоварване, генерираният газ се изхвърля през тръба, поставена в горната част.Следва газовата система за пречистване - нейното пречистване и повишаване на налягането в газопровода до работния.

Схема на инсталацията за преработка на оборски тор в биогаз

За мезофилни и термофилни режими е необходима и система за отопление на биореактори - за достигане на необходимите режими.За да направите това, обикновено се използват газови котли, работещи на произведеното гориво.От него тръбопроводната система преминава в биореактора.Обикновено това са полимерни тръби, тъй като те най-добре издържат в агресивна среда.

Друга инсталация за биогаз се нуждае от система за смесване на веществото.По време на ферментацията на върха се образува твърда кора, тежки частици се утаяват.Всичко това заедно влошава процеса на образуване на газ.За поддържане на хомогенно състояние на обработената маса и смесители са необходими.Те могат да бъдат механични или дори ръчни.Те могат да бъдат стартирани с таймер или ръчно.Всичко зависи от това как се прави инсталацията за биогаз.Автоматизирана система е по-скъпа за инсталиране, но изисква минимално внимание по време на работа.

Най-простата инсталация за биогаз от пластмасова вана

Биогазовата инсталация по вид местоположение може да бъде:

  • Надземен.
  • Полу-дълбочина.
  • В дълбочина.

Погребаните са по-скъпи за инсталиране - изисква се голямо количество земна работа.Но когато работят в нашите условия, те са по-добри - по-лесно е да се организира изолация, по-малко разходи за отопление.

Какво може да се преработи

Биогазът е по същество всеяден - всякаква органична материя може да бъде обработена.Всеки тор и урина, зеленчуковостатъци.Детергентите, антибиотиците, химията влияят негативно на процеса.Получаването им е желателно да се сведе до минимум, тъй като те убиват флората, която се занимава с обработка.

Колко биогаз може да бъде получен от различни отпадъци

Тор за добитък се счита за идеален, тъй като съдържа големи количества микроорганизми.Ако във фермата няма крави, препоръчително е да добавите част от постелята при зареждане на биореактора, за да попълните субстрата с необходимата микрофлора.Растителните остатъци са предварително смачкани, разредени с вода.Биореакторът смесва растителни материали и екскременти.Такова „зареждане с гориво“ отнема повече време, но на изхода с правилния режим имаме най-високия добив на продукта.

Позициониране

За да се намалят до минимум разходите за организиране на процеса, има смисъл да се постави биогаз в близост до източника на отпадъци - в близост до сгради, където се съхраняват домашни птици или животни.Желателно е да се разработи конструкцията, така че натоварването да се извършва чрез гравитация.От плевнята или прасето може да бъде положен тръбопровод на наклон, през който оборският тор ще се влива по гравитация в бункера.Това значително опростява задачата за поддържане на реактора и почистване на оборски тор.

Най-подходящо е да се организира инсталацията за биогаз, така че отпадъците от фермата да могат да текат по гравитация

Обикновено сградите с животни се намират на известно разстояние от жилищната сграда.Следователно, произведеният газ ще трябва да бъде прехвърлен къмза потребителите.Но опъването на една газова тръба е по-евтино и по-лесно от организирането на линия за транспортиране и товарене на оборски тор.

Биореактор

На резервоара за обработка на оборски тор се поставят доста строги изисквания:

  • Той трябва да е непромокаем за вода и газове.Водоустойчивостта трябва да действа в двете посоки: течността от биореактора не трябва да замърсява почвата, а подземните води не трябва да променят състоянието на ферментиралата маса.
  • Биореакторът трябва да има висока якост.Той трябва да издържа на масата на полутечен субстрат, налягането на газа вътре в резервоара, външното налягане, действащо отвън.По принцип по време на изграждането на биореактор трябва да се обърне специално внимание на неговата здравина.

    За домашна употреба и сезонно производство на биогорива (през топлите месеци) в малки обеми е подходящ пластмасов резервоар с капак

  • Работоспособност.По-удобно е да използвате цилиндрични контейнери - хоризонтални или вертикални.Смесването може да се организира в тях по целия обем, те не образуват застояли зони. Правоъгълните контейнери са по-лесни за изпълнение по време на строителството със собствените си ръце, но в ъглите често се образуват пукнатини и субстратът застоява там.Разбъркването му в ъглите е много проблематично.

Всички тези изисквания за изграждането на инсталация за биогаз трябва да бъдат изпълнени, тъй като осигуряват безопасност и създават нормални условия за преработка на оборски тор в биогаз.

От кои материалиможе да се направи

Устойчивостта на агресивни среди е основното изискване за материали, от които може да се направи капацитет.Субстратът в биореактора може да има кисела или алкална реакция.Съответно материалът, от който е направен контейнерът, трябва да понася различни среди.

Не много материали отговарят на тези искания.Първото нещо, което идва на ум, е металът.Той е издръжлив, от него можете да направите контейнер с всякаква форма.Какво е хубаво, че можете да използвате готов резервоар - някакъв стар резервоар.В този случай изграждането на инсталация за биогаз ще отнеме много малко време.Липсата на метал - той реагира с химически активни вещества и започва да се разпада.За да неутрализира този минус, металът е покрит със защитно покритие.

Отличен вариант е капацитетът на полимерен биореактор.Пластмасата е химически неутрална, не гние, не ръждясва.Просто трябва да изберете от материали, които понасят замръзване и нагряване до достатъчно високи температури.Стените на реактора трябва да са дебели, за предпочитане подсилени с фибростъкло.Такива контейнери не са евтини, но те служат дълго време.

Възможно е да се изгради биореактор за производство на биогаз от тухла, но той трябва да бъде добре измазан, като се използват добавки, които осигуряват хидро и газонепропускливост

По-евтин вариант- биогаз инсталация с капацитет от тухла, бетонни блокове, камък.За да може зидарията да издържа на високи натоварвания, е необходимо да се подсили зидарията (във всеки 3-5 ред вв зависимост от дебелината на стената и материала).След приключване на процеса на стените за осигуряване на непропускливост на вода и газ, е необходима последваща многослойна обработка на стените както отвътре, така и отвън.Стените са измазани с циментово-пясъчен състав с добавки (добавки), които осигуряват необходимите свойства.

Определяне на размера на реактора

Обемът на реактора зависи от избраната температура за преработка на оборския тор в биогаз.Най-често се избира мезофилен такъв - той се поддържа по-лесно и предполага възможността за ежедневно допълнително зареждане на реактора.Производството на биогаз след достигане на нормалния режим (около 2 дни) е стабилно, без спуквания и спадове (при нормални условия).В този случай има смисъл да се изчисли обемът на инсталацията за биогаз в зависимост от количеството оборски тор, генериран във фермата на ден.Всичко лесно се изчислява въз основа на средни данни.

Порода животни Обем на екскременти на ден Първоначална влажност
Говеда 55 кг 86%
Прасе 4,5 кг 86%
Кокошки 0,17 кг 75%

Разлагане на оборски тор приМезофилните температури отиват от 10 до 20 дни.Съответно обемът се изчислява, като се умножи по 10 или 20. При изчисляването е необходимо да се вземе предвид количеството вода, необходимо за привеждане на субстрата в идеалното му състояние - влажността му трябва да бъде 85-90%.Намереният обем се увеличава с 50% от максималното натоварванене трябва да надвишава 2/3 от обема на резервоара - газ трябва да се натрупва под тавана.

Например във фермата има 5 крави, 10 прасета и 40 пилета.По същество се образуват 5 * 55 кг + 10 * 4,5 кг + 40 * 0,17 кг = 275 кг + 45 кг + 6,8 кг = 326,8 кг.За да доведете пилешките изпарения до 85% влажност, трябва да добавите малко повече от 5 литра вода (това е още 5 кг).Общо общо тегло е 331,8 кг.За обработка за 20 дни е необходимо: 331,8 кг * 20 = 6636 кг - около 7 кубически метра само за субстрата.Умножаваме намерената цифра по 1,5 (увеличение с 50%), получаваме 10,5 куб. Метра.Това ще бъде изчислената стойност на обема на реактора на инсталацията за биогаз.

Товарене и разтоварване

Люковете за товарене и разтоварване водят директно към резервоара за биореактор.За да бъде равномерно разпределен субстратът върху цялата площ, направете ги в противоположните краища на контейнера.

Диаграма на биогазов реактор без подово отопление

С задълбочения метод за инсталиране на инсталация за производство на биогаз, товаро-разтоварните тръби се приближават до тялото под остър ъгъл.Освен това долният край на тръбата трябва да бъде под нивото на течността в реактора.Това предотвратява навлизането на въздух в резервоара.Също така върху тръбите са монтирани въртящи се или спирателни клапани, които са затворени в нормално положение.Те се отварят само по време на товарене или разтоварване.

Тъй като оборският тор може да съдържа големи фрагменти (елементи от постеля, тревни стъбла и др.), Тръбите с малък диаметър често се запушват.Затова за товарене и разтоварване те трябва да са с диаметър 20-30 см. Те трябва да бъдат монтирани дозапочване на работа по изолацията на инсталация за биогаз, но след като резервоарът е инсталиран на място.

Форми на биореактори и възможности за местоположение за зареждане и разтоварване на люкове

Най-удобният режим на работа на инсталация за биогаз е с редовно зареждане и разтоварване на субстрата.Тази операция може да се извършва веднъж на ден или веднъж на всеки два дни.Оборският тор и други компоненти се сглобяват предварително в резервоар за съхранение, където се довеждат до необходимото състояние - те се смачкват, навлажняват и смесват, ако е необходимо.За удобство този контейнер може да има механична бъркалка.Приготвеният субстрат се излива в приемния люк.Ако поставите приемащия контейнер на слънце, субстратът ще бъде предварително загрят, което ще намали разходите за поддържане на необходимата температура.

Желателно е да се изчисли инсталационната дълбочина на приемащия бункер, така че отпадъците да се оттичат към него чрез гравитация.Същото се отнася и за изхвърляне в биореактора.Най-добрият случай е, ако подготвеният субстрат ще се движи чрез гравитация.А затворът ще го блокира по време на подготовката.

Биогазова инсталация с бъркалка и загряване

За да се осигури херметичността на инсталацията за биогаз, люковете на приемния бункер и в зоната за изпускане трябва да имат гумен уплътнител.Колкото по-малък е резервоарът за въздух, толкова по-чист ще бъде изходящият газ.

Събиране и отстраняване на биогаз

Отстраняването на биогаз от реактора се извършва през тръба, единият край на която е под покрива, а другият обикновеноспуснат във водния уплътнител.Това е контейнер с вода, в който се изхвърля полученият биогаз.Във водната уплътнение има втора тръба - тя се намира над нивото на течността.По-чистият биогаз вече навлиза в него.На изхода на биореактора им е монтиран газов спирателен вентил.Най-добрият вариант е топка.

Какви материали могат да се използват за газопреносна система?Поцинковани метални тръби и газови тръби от PND или PPR.Те трябва да осигуряват херметичност, шевовете и фугите се проверяват с помощта на сапунена пяна.Целият тръбопровод е сглобен от тръби и фитинги със същия диаметър.Без стеснения и разширения.

Пречистване от примеси

Приблизителният състав на получения биогаз е:

Приблизителният състав на биогаза

  • метан - до 60%;
  • въглероден диоксид - 35%;
  • други газообразни вещества (включително сероводород, който придава на газа неприятна миризма) - 5%.

За да може биогазът да няма мирис и да изгори добре, е необходимо да се отстранят от него въглероден диоксид, сероводород и водна пара.Отстраняването на въглероден диоксид се извършва във воден капан, ако гасена вар се добави в долната част на устройството.Такава отметка ще трябва периодично да се променя (тъй като газът започва да гори по-лошо - време е да се промени).

Газът може да се оттича по два начина - чрез правене на водни ключалки в газопровода - чрез поставяне на извити участъци в тръбата под водните брави, в която ще се натрупва кондензат.Недостатъкът на този метод е необходимостта от редовно изпразване на хидравличната брава - с голямо количество събрана вода, тяможе да блокира преминаването на газ.

Вторият начин е да поставите филтър със силикагел.Принципът е същият като в хидравличната ключалка - газът се подава към силикагел, изцежда се отдолу от капака.При този метод за източване на биогаз, силикагелът трябва периодично да се източва.За да направите това, трябва да го загреете за известно време в микровълновата.Загрява, влагата се изпарява.Можете да заспите и да използвате отново.

Филтър за почистване на биогаз от сероводород

За отстраняване на сероводород се използва филтър с натоварване от метални стружки.Можете да заредите стари метални кърпи в контейнера.Пречистването става по абсолютно същия начин: газ се подава в долната част на резервоара, напълнен с метал.Преминавайки, той се почиства от сероводород, събран в горната свободна част на филтъра, откъдето се изхвърля през друга тръба /маркуч.

Газодържач и компресор

Пречистеният биогаз преминава в резервоар за съхранение - държач за газ.Тя може да бъде запечатан пластмасов плик, пластмасов контейнер.Основното условие е газонепропускливостта, формата и материалът нямат значение.Газовият резервоар съхранява запасите от биогаз.От него, с помощта на компресор, газът под определено налягане (зададено от компресора) вече се доставя на потребителя - до газова печка или котел.Този газ може да се използва и за производство на електричество с помощта на генератор.

Една от опциите за държачите на газ

За създаване на стабилно налягане в системата след компресора е желателноинсталирайте приемника - малко устройство за изравняване на скокове на налягане.

Смесителни устройства

За да може биогазът да работи нормално, е необходимо редовно смесване на течността в биореактора.Този прост процес решава много проблеми:

​​
  • смесва свежа част от товара с колония бактерии;
  • насърчава отделянето на произведен газ;
  • изравнява температурата на течността, с изключение на по-топлите и студени зони;
  • поддържа равномерността на основата, предотвратявайки слягането или изкачването на някои компоненти.

Обикновено малка домашна инсталация за биогаз има механични бъркалки, които се задвижват от мускулна сила.В системи с голям обем моторите, които се активират от таймер, могат да пускат в движение бъркалки.

Видове бъркалки за биореактори

Вторият начин е смесването на течността чрез преминаване през нея на част от произведения газ.За да направите това, след излизане от метатеона се поставя тройник и част от газа тече в долната част на реактора, където излиза през тръба с дупки.Тази част от газа не може да се счита за дебит, тъй като все още влиза отново в системата и в резултат на това се озовава в резервоара за газ.

Третият метод на смесване е да се изпомпва субстратът на долната им част с помощта на фекални помпи и да се излива в горната част.Недостатъкът на този метод е зависимостта от наличието на електричество.

Отоплителна система и топлоизолация

Без загряване на преработената каша, психофилните бактерии ще се размножават.Процесът на преработка в този случай ще отнеме от 30 дни, а продукцията на газ ще бъде малка.През лятото с топлоизолация и предварително загряване на товара е възможно да се достигнат температури до 40 градуса, когато започва развитието на мезофилни бактерии, но през зимата подобна инсталация практически не работи - процесите протичат много бавно.При температури под + 5 ° C те на практика замръзват.

Температурна зависимост на преработката на оборския тор в биогаз

Как да се отопляваме и къде да го поставим

За по-добри резултатиизползвайте отопление.Най-рационалното е отоплението на водата от котела.Котелът може да работи на електричество, твърдо или течно гориво, можете да го пуснете и на генерирания биогаз.Максималната температура, до която се изисква загряване на водата, е + 60 ° C.По-горещите тръби могат да причинят прилепване на частиците към повърхността, което води до лоши показатели за нагряване.

Можете да използвате директно нагряване - вмъкнете нагревателни елементи, но първо, трудно е да се организира смесване, и второ, субстратът ще се придържа към повърхността, намалявайки преноса на топлина, нагревателните елементи бързо ще изгорят

Биогазовата инсталация може да се отоплява с помощта на стандартни отоплителни радиатори, просто чрез тръби, усукани в серпентина, чрез заварени регистри.Тръбите са по-добре да се използват полимер - метал-пластмаса или полипропилен.Тръби отгофрирана неръждаема стомана е по-лесно да ги подреждате, особено в цилиндрични вертикални биореактори, но гофрираната повърхност провокира натрупването на утайка, което не е много добро за пренос на топлина.

За да се намали възможността за отлагане на частици върху нагревателните елементи, те се поставят в зоната на смесителя.Само в този случай е необходимо да се проектира всичко, така че смесителят да не може да докосва тръбите.Често изглежда, че е по-добре да поставите нагревателите отдолу, но практиката показа, че подобно нагряване е неефективно поради седимент на дъното.Затова е по-рационално да се поставят нагреватели по стените на метатанката на биогазова инсталация.

Методи за нагряване на вода

Според метода за подреждане на тръбите отоплението може да бъде външно или вътрешно.На вътрешно място отоплението е ефективно, но ремонтът и поддръжката на отоплителните уреди не са възможни без изключване и изпомпване на системата.Затова на избора на материали и качеството на фугите се отделя специално внимание.

Отоплението увеличава производителността на инсталация за биогаз и намалява времето за обработка на суровините

С външното подреждане на отоплителните уреди се изисква повече топлина (разходите за отопление на съдържанието на инсталация за биогаз са много по-високи),тъй като много топлина се изразходва за отопление на стените.Но системата винаги е на разположение за ремонт, а отоплението е по-равномерно, тъй като околната среда се затопля от стените.Друг плюс на това решение е, че бъркалките не могат да повредят отоплителната система.

Как да се изолира

Първо, изравняващ слой се излива върху дъното на яматапясък, след това топлоизолационен слой.Тя може да бъде глина, смесена със слама и експандирана глина, шлака.Всички тези компоненти могат да се смесват, да се изливат на отделни слоеве.Те са подравнени в хоризонта, задават капацитета на инсталацията за биогаз.

Страните на биореактора могат да бъдат изолирани с помощта на съвременни материали или класически методи за дедене.От старомодните методи - глинено покритие със слама.Нанася се на няколко слоя.

За затопляне на биореактори се използват съвременни материали

Екструдирана пенополистирол с висока плътност, газобетонни блокове с ниска плътност, разширена полиуретанова пяна може да се използва от съвременни материали,Най-модерната технология в този случай е полиуретановата пяна (PPU), но услугите за нейното приложение не са евтини.Но се оказва безпроблемна топлоизолация, която минимизира разходите за отопление.Има и друг топлоизолационен материал - пяно стъкло.В плочите е много скъпо, но борбата му или трохата струва доста малко, а според характеристиките си е почти перфектна: не абсорбира влага, не се страхува от замръзване, толерира статични натоварвания, има ниска топлопроводимост.