Neovisna proizvodnja bioplina

Rast cijena energije tjera nas da razmišljamo o mogućnosti da im se samostalno pružimo. Jedna od mogućnosti je postrojenje za bioplin. Uz njegovu pomoć dobiva se bioplin iz stajskog gnoja, izmeta i biljnih ostataka koji se nakon čišćenja može koristiti za plinske uređaje (štednjak, kotao), pumpati u cilindre i koristiti kao gorivo za automobile ili električne generatore. Općenito, preradom stajskog gnoja u bioplin mogu se osigurati sve energetske potrebe kuće ili farme.

Izgradnja bioplinskog postrojenja - način samodostatnosti energetskim resursima

Generalni principi

Bioplin je proizvod koji se dobiva razgradnjom organskih tvari. U procesu raspadanja / fermentacije oslobađaju se plinovi koji se mogu prikupiti kako bi se zadovoljile potrebe vaše vlastite farme Opremu u kojoj se odvija ovaj proces nazivam "postrojenje za bioplin".

U nekim slučajevima izlaz plina je pretjeran, a zatim se skladišti u držačima plina - za upotrebu tijekom razdoblja njegove nedovoljne količine. Uz kompetentnu organizaciju procesa, može biti previše plina, pa se njegov višak može prodati. Drugi izvor prihoda su fermentirani ostaci. Ovo je vrlo učinkovito i sigurno gnojivo - tijekom procesa fermentacije većina mikroorganizama umire, sjeme biljaka gubi sposobnost klijanja, jajašca parazita postaju neisplativa. Uklanjanje takvih gnojiva na polja pozitivno utječe na prinos.

Uvjeti za proizvodnju plina

Proces stvaranja bioplina događa se zbog vitalne aktivnosti različitih vrsta bakterija koje se nalaze u samom otpadu. No, kako bi mogli aktivno "raditi", potrebno je stvoriti određene uvjete: vlažnost i temperaturu. Za njihovo stvaranje gradi se postrojenje za bioplin. Ovo je kompleks uređaja čija je osnova bioreaktor, u kojem se odvija razgradnja otpada koja je praćena stvaranjem plinova.

Organizacija ciklusa za preradu stajskog gnoja i biljnog otpada u bioplin

Postoje tri načina prerade stajskog gnoja u bioplin:

• Psihofilni režim. Temperatura u postrojenju za bioplin je od + 5 ° C do + 20 ° C. U takvim uvjetima proces razgradnje je spor, stvara se puno plina i njegova je kvaliteta niska.
• Mezofilni. Uređaj ulazi u ovaj način rada na temperaturama od + 30 ° C do + 40 ° C. U ovom slučaju se mezofilne bakterije razmnožavaju. U tom se slučaju stvara više plina, postupak obrade traje manje vremena - od 10 do 20 dana.
• Termofilni. Te se bakterije množe na temperaturama od + 50 ° C. Proces je najbrži (3-5 dana), prinos plina je najveći (u idealnim uvjetima može se dobiti do 4,5 litara plina iz 1 kg isporuke). Većina referentnih tablica za oporabu plina iz prerade dane su posebno za ovaj način, pa kada se koriste drugi načini, vrijedi izvršiti prilagodbu prema dolje.

Najteža stvar u bioplinskim postrojenjima je termofilni režim. To zahtijeva visokokvalitetnu toplinsku izolaciju bioplinskog postrojenja, grijanje i sustav kontrole temperature. Ali na izlazu dobivamo maksimalnu količinu bioplina. Još jedna značajka termofilne obrade je nemogućnost dodatnog opterećenja. Druga dva načina rada - psihofilni i mezofilni - omogućuju svakodnevno dodavanje svježeg dijela pripremljenih sirovina.No, u termofilnom režimu kratko vrijeme obrade omogućuje bioreaktor da se podijeli na zone u kojima će se prerađivati ​​vlastiti udio sirovina s različitim vremenima punjenja.

Dijagram postrojenja za bioplin

Osnova bioplinskog postrojenja je bioreaktor ili bunker. U njemu se odvija proces fermentacije i u njemu se nakuplja nastali plin. Tu je i lijevak za utovar i istovar, proizvedeni plin ispušta se kroz cijev umetnutu u gornji dio. Slijedi sustav za obradu plina - njegovo čišćenje i povećanje tlaka u plinovodu do radnog.

Dijagram postrojenja za preradu stajskog gnoja u bioplin

Za mezofilni i termofilni način rada, sustav za zagrijavanje bioreaktora također je potreban da bi se postigli potrebni modusi. Za to se obično koriste plinski kotlovi koji rade na proizvedeno gorivo. Odatle sustav cjevovoda ide do bioreaktora. Obično su to polimerne cijevi, jer su najprikladnije za boravak u agresivnom okruženju.

Postrojenje za bioplin također treba sustav za miješanje tvari. Tijekom fermentacije na vrhu nastaje tvrda kora, teške čestice se talože. Sve to zajedno pogoršava proces stvaranja plina. Da bi se održalo homogeno stanje obrađene mase, potrebne su miješalice. Mogu biti mehanički ili čak ručni. Mogu se pokrenuti pomoću odbrojavanja ili ručno. Sve ovisi o tome kako je napravljeno postrojenje za bioplin. Automatski sustav skuplji je za instalaciju, ali zahtijeva minimalnu pažnju tijekom rada.

Najjednostavnije postrojenje za bioplin iz plastične bačve

Postrojenje za bioplin prema tipu lokacije može biti:

• Iznad zemlje.
• Poluudubljenje.
• Udubljen.

Ukopane je skuplje instalirati - potrebna je velika količina zemljišta. Ali kada se koriste u našim uvjetima, oni su bolji - lakše je organizirati izolaciju, manje troškove grijanja.

Što se može reciklirati

Postrojenje za bioplin u osnovi je svejedo - bilo koja organska tvar može se preraditi. Prikladni su bilo koji gnoj i urin, biljni ostaci. Deterdženti, antibiotici, kemija negativno utječu na proces. Poželjno je smanjiti njihov unos, jer ubijaju floru koja je uključena u preradu.

Koliko se bioplina može dobiti iz raznog otpada

Goveđi gnoj se smatra idealnim, jer sadrži velike količine mikroorganizama. Ako na farmi nema krava, prilikom utovara bioreaktora poželjno je dodati dio gnoja kako bi se supstrat naselio potrebnom mikroflorom. Biljni ostaci su prethodno usitnjeni, razrijeđeni vodom. Bioreaktor miješa biljni materijal i izmet. Obrada takvog "punjenja" traje dulje, ali na izlazu, uz ispravan način rada, imamo najveći prinos proizvoda.

Lociranje

Da bi se smanjili troškovi organizacije postupka, logično je postrojenje za bioplin smjestiti u blizini izvora otpada - u blizini zgrada u kojima se drže ptice ili životinje. Poželjno je razviti dizajn tako da se opterećenje događa gravitacijom. Iz staje ili svinjca može se položiti cjevovod niz kosinu kroz koju će stajski gnoj gravitacijom teći u bunker. To uvelike olakšava zadatak održavanja reaktora i uklanjanja stajskog gnoja.

Najpoželjnije je locirati bioplinsko postrojenje kako bi otpad s farme mogao gravitirati

Obično su zgrade sa životinjama smještene na određenoj udaljenosti od stambene zgrade. Stoga će generirani plin morati prenijeti potrošačima. Ali istezanje jedne plinske cijevi jeftinije je i jednostavnije od organiziranja linije za prijevoz i utovar gnoja.

Bioreaktor

Prilično strogi zahtjevi nameću se spremnicima za preradu gnoja:

• Mora biti nepropusna za vodu i plinove. Vodonepropusnost bi trebala djelovati u oba smjera: tekućina iz bioreaktora ne bi trebala kontaminirati tlo, a podzemne vode ne bi trebale mijenjati stanje fermentirane mase.
• Bioreaktor mora biti velike čvrstoće. Mora podnijeti masu polutekuće podloge, tlak plina unutar spremnika i vanjski tlak tla. Općenito, pri gradnji bioreaktora, posebnu pozornost treba obratiti na njegovu snagu.
  

  Za kućnu upotrebu i sezonsku proizvodnju biogoriva (u toploj sezoni) u malim količinama prikladan je plastični spremnik s poklopcem

• Uslužnost. Pogodnije za upotrebu cilindričnih spremnika - vodoravnih ili okomitih. U njima se može organizirati miješanje u cijelom volumenu, u njima se ne stvaraju ustajale zone.Pravokutne posude lakše je implementirati prilikom gradnje vlastitim rukama, ali u kutovima u njima često nastaju pukotine i podloga tamo stagnira. Miješanje u uglovima vrlo je problematično.

Svi ovi zahtjevi za izgradnju bioplinskog postrojenja moraju biti zadovoljeni jer osiguravaju sigurnost i stvaraju normalne uvjete za preradu stajskog gnoja u bioplin.

Koji se materijali mogu napraviti

Otpornost na agresivne medije glavni je zahtjev za materijale od kojih se spremnik može napraviti. Supstrat u bioreaktoru može biti kiseli ili alkalni. Sukladno tome, materijal od kojeg je izrađena posuda mora dobro podnositi različita okruženja.

Na te zahtjeve ne odgovara puno materijala. Prvo što mi padne na pamet je metal. Izdržljiv je, od njega možete napraviti posudu bilo kojeg oblika. Dobro je što možete upotrijebiti gotov spremnik - nekakav stari spremnik. U ovom će slučaju gradnja bioplinskog postrojenja trajati vrlo malo vremena. Nedostatak metala - reagira s kemijski aktivnim tvarima i počinje se razgrađivati. Da bi se taj minus neutralizirao, metal je prekriven zaštitnim premazom.

Izvrsna opcija je polimerna posuda za bioreaktor. Plastika je kemijski neutralna, ne trune, ne hrđa. Samo trebate birati između materijala koji mogu podnijeti smrzavanje i zagrijavanje na dovoljno visoke temperature. Zidovi reaktora trebaju biti debeli, po mogućnosti ojačani staklenim vlaknima. Takvi spremnici nisu jeftini, ali dugo služe.

Moguće je izgraditi bioreaktor za proizvodnju bioplina od opeke, ali on mora biti dobro ožbukan upotrebom aditiva koji osiguravaju vodonepropusnost hidro i plina

Jeftinija opcija je postrojenje za bioplin s spremnikom od opeke, betonskih blokova, kamena. Da bi zidanje moglo podnijeti velika opterećenja, potrebno je ojačati zidanje (u svakih 3-5 redova, ovisno o debljini zida i materijalu). Nakon završetka postupka postavljanja zidova, kako bi se osigurala vodonepropusnost za vodu i plin, potrebna je naknadna višeslojna obrada zidova iznutra i izvana. Zidovi su ožbukani cementno-pjeskovitim sastavom s aditivima (aditivima) koji daju potrebna svojstva.

Dimenzioniranje reaktora

Volumen reaktora ovisi o odabranoj temperaturi za preradu stajskog gnoja u bioplin. Najčešće se bira mezofilni - lakši je za održavanje i pretpostavlja mogućnost svakodnevnog dodatnog opterećenja reaktora. Proizvodnja bioplina nakon postizanja normalnog načina rada (oko 2 dana) je stabilna, bez rafala i padova (kada se stvore normalni uvjeti). U ovom slučaju ima smisla izračunati količinu bioplinskog postrojenja ovisno o količini stajskog gnoja koji se dnevno generira na farmi. Sve se lako izračunava na temelju prosječnih podataka.

Razgradnja stajskog gnoja na mezofilnim temperaturama traje od 10 do 20 dana. Sukladno tome, volumen se izračunava množenjem s 10 ili 20. Pri izračunu je potrebno uzeti u obzir količinu vode koja je potrebna da se supstrat dovede u idealno stanje - njegov sadržaj vlage trebao bi biti 85-90%.Pronađeni volumen povećava se za 50%, jer maksimalno opterećenje ne smije prelaziti 2/3 volumena spremnika - plin bi se trebao nakupiti ispod stropa.

Na primjer, farma ima 5 krava, 10 svinja i 40 pilića. U biti nastaje 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Da biste pileći gnoj doveli do 85% vlage, morate dodati malo više od 5 litara vode (ovo je još 5 kg). Ukupna težina je 331,8 kg. Za obradu u 20 dana trebate: 331,8 kg * 20 = 6636 kg - oko 7 kockica samo za podlogu. Pomnožimo pronađenu brojku s 1,5 (povećanje za 50%), dobivamo 10,5 kubika. To će biti izračunata vrijednost obujma reaktora postrojenja za bioplin.

Utovar i istovar

Otvori za utovar i istovar vode izravno do spremnika za bioreaktor. Da bi se podloga ravnomjerno rasporedila po cijelom području, izrađuju se na suprotnim krajevima posude.

Dijagram reaktora za bioplin bez predgrijavanja

U slučaju ukopane instalacije bioplinskog postrojenja, cijevi za utovar i istovar prilaze tijelu pod oštrim kutom. Štoviše, donji kraj cijevi mora biti ispod razine tekućine u reaktoru. To sprječava ulazak zraka u posudu. Također, rotacijski ili zaporni ventili ugrađeni su na cijevi, koje su zatvorene u normalnom položaju. Otvaraju se samo tijekom utovara ili istovara.

Budući da stajski gnoj može sadržavati velike fragmente (stelja, stabljike trave itd.), Cijevi malog promjera često će se začepiti. Stoga za utovar i istovar moraju imati promjer 20-30 cm. Moraju se montirati prije početka radova na izolaciji postrojenja za bioplin, ali nakon što se spremnik postavi na svoje mjesto.

Oblici bioreaktora i mogućnosti za utovar i istovar grotla

Najprikladniji način rada bioplinskog postrojenja je redovito utovar i istovar supstrata. Ova se operacija može izvoditi jednom dnevno ili jednom svaka dva dana. Gnoj i ostale komponente prethodno se sakupljaju u spremnik, gdje se dovode u traženo stanje - drobe se, ako je potrebno, navlaže i miješaju. Radi praktičnosti ovaj spremnik može biti opremljen mehaničkom miješalicom. Pripremljena podloga ulijeva se u pristupni otvor. Stavljanjem posude za sakupljanje na sunce, podloga će se prethodno zagrijati, što će smanjiti troškove održavanja potrebne temperature.

Poželjno je izračunati dubinu ugradnje prihvatnog lijevka tako da otpad gravitacijom u njega ulazi. Isto se odnosi i na ispuštanje u bioreaktor. Najbolji je slučaj ako će se pripremljena podloga kretati gravitacijom. A prigušivač će ga ograditi tijekom pripreme.

Bioplinsko postrojenje s miješalicom i grijanjem

Kako bi se osigurala nepropusnost postrojenja za bioplin, vratašca na prihvatnom lijevku i na području istovara moraju imati brtvenu gumenu brtvu. Što manje zraka ima u spremniku, to će izlazni plin biti čišći.

Skupljanje i odlaganje bioplina

Bioplin se iz reaktora uklanja cijevi, čiji je jedan kraj ispod krova, a drugi se obično spušta u vodenu brtvu. Ovo je spremnik s vodom u koji se ispušta nastali bioplin. U brtvi za vodu nalazi se druga cijev - nalazi se iznad razine tekućine. U njega ulazi čistiji bioplin. Na izlazu iz njihovog bioreaktora ugrađen je plinski zaporni ventil. Najbolja opcija je lopta.

Koji se materijali mogu koristiti za sustav prijenosa plina? Pocinčane metalne cijevi i plinske cijevi od HDPE ili PPR. Moraju osigurati nepropusnost, šavovi i spojevi se provjeravaju sapunicom. Cijeli cjevovod sastavljen je od cijevi i okova istog promjera. Bez kontrakcija ili produženja.

Pročišćavanje od nečistoća

Približni sastav proizvedenog bioplina je sljedeći:

Filter za pročišćavanje bioplina od sumporovodika

Za uklanjanje sumporovodika koristi se metalni iverni filtar.U spremnik možete umetnuti stare metalne spužve. Pročišćavanje se odvija na isti način: plin se dovodi u donji dio posude ispunjene metalom. Prolazeći, pročišćen je od sumporovodika, sakuplja se u gornjem slobodnom dijelu filtra, odakle se ispušta kroz drugu cijev / crijevo.

Spremnik i kompresor za plin

Pročišćeni bioplin ulazi u spremnik - držač plina. To može biti zatvorena plastična vrećica, plastična posuda. Glavni uvjet je nepropusnost za plin, oblik i materijal nisu bitni. Zaloga bioplina čuva se u spremniku za plin. Iz nje se, uz pomoć kompresora, plin pod određenim tlakom (postavljenim kompresorom) isporučuje potrošaču - u plinsku peć ili kotao. Taj se plin također može koristiti za proizvodnju električne energije pomoću generatora.

Jedna od mogućnosti spremnika za plin

Da biste stvorili stabilan tlak u sustavu nakon kompresora, preporučljivo je instalirati prijamnik - mali uređaj za izravnavanje skokova tlaka.

Uređaji za miješanje

Da bi postrojenje za bioplin moglo raditi u normalnom načinu rada, potrebno je redovito miješati tekućinu u bioreaktoru. Ovaj jednostavan postupak rješava mnoge probleme:

• miješa svježi dio tereta s kolonijom bakterija;
• potiče ispuštanje proizvedenog plina;
• ujednačava temperaturu tekućine, isključujući toplija i hladnija područja;
• održava ujednačenost podloge sprečavajući slijeganje ili plutanje nekih sastojaka.

Uobičajeno malo domaće postrojenje za bioplin ima mehaničke miješalice koje pokreće snaga mišića. U sustavima velikog volumena, miješalice se mogu pokretati motorima, koji se uključuju pomoću tajmera.

Vrste miješalica za bioreaktore

Drugi način je miješanje tekućine, prolazak dijela proizvedenog plina kroz nju. Da bi se to učinilo, nakon napuštanja metatena postavlja se čajnik i dio plina ulijeva u donji dio reaktora, gdje izlazi kroz cijev s rupama. Ovaj dio plina ne može se smatrati protokom, jer još uvijek ponovno ulazi u sustav i kao rezultat završava u držaču plina.

Treći način miješanja je pumpanje supstrata s dna uz pomoć fekalnih pumpi, izlijevanje na vrh. Nedostatak ove metode je ovisnost o dostupnosti električne energije.

Sustav grijanja i toplinska izolacija

Bez zagrijavanja obrađene kaše, psihofilne će se bakterije razmnožavati. Postupak obrade u ovom će slučaju trajati od 30 dana, a prinos plina bit će mali. Ljeti je u prisutnosti toplinske izolacije i predgrijavanja tereta moguće doseći temperature do 40 stupnjeva, kada započinje razvoj mezofilnih bakterija, ali zimi takva instalacija praktički ne radi - procesi su vrlo spori. Na temperaturama nižim od + 5 ° C, praktički se smrzavaju.

Ovisnost vremena prerade stajskog gnoja u bioplin o temperaturi

Kako se grijati i gdje smjestiti

Za najbolje rezultate koristite grijanje. Najracionalnije je zagrijavanje vode iz kotla. Kotao može raditi na struju, kruto ili tekuće gorivo, a može se pokretati i na proizvedeni bioplin. Maksimalna temperatura na koju se voda mora zagrijati je + 60 ° C. Vruće cijevi mogu uzrokovati prianjanje čestica na površinu, što rezultira smanjenom učinkovitošću grijanja.

Također možete koristiti izravno grijanje - umetnite grijaće elemente, ali prvo je teško organizirati miješanje, a drugo, podloga će se zalijepiti za površinu, smanjujući prijenos topline, grijaći će elementi brzo izgorjeti

Postrojenje za bioplin može se grijati pomoću standardnih radijatora za grijanje, jednostavno pomoću zavarenih registara uvijenih u zavojnicu. Bolje je koristiti polimerne cijevi - metal-plastiku ili polipropilen.Prikladne su i valovite cijevi od nehrđajućeg čelika, lakše ih je položiti, posebno u cilindrične vertikalne bioreaktore, ali valovita površina izaziva prianjanje sedimenta, što nije baš dobro za prijenos topline.

Kako bi se smanjila mogućnost taloženja čestica na grijaćim elementima, one se nalaze u zoni miješalice. Samo u ovom slučaju sve mora biti dizajnirano tako da mješalica ne može dodirivati ​​cijevi. Često se čini da je grijače bolje postaviti na dno, ali praksa je pokazala da je takvo zagrijavanje neučinkovito zbog taloga na dnu. Dakle, racionalnije je grijače postaviti na zidove meta spremnika bioplinskog postrojenja.

Metode zagrijavanja vode

Prema načinu rasporeda cijevi, grijanje može biti vanjsko ili unutarnje. Kada se interno instalira, grijanje je učinkovito, ali popravak i održavanje grijača je nemoguće bez isključivanja i ispumpavanja sustava. Stoga se posebna pažnja posvećuje odabiru materijala i kvaliteti priključaka.

Zagrijavanje povećava produktivnost postrojenja za bioplin i skraćuje vrijeme obrade sirovina

Kad su grijači smješteni vani, potrebno je više topline (troškovi zagrijavanja sadržaja bioplinskog postrojenja mnogo su veći), jer se puno topline troši na zagrijavanje zidova. Ali sustav je uvijek dostupan za popravak, a grijanje je ujednačenije jer se okoliš zagrijava sa zidova. Još jedan plus ovog rješenja je da miješalice ne mogu oštetiti sustav grijanja.

Kako izolirati

Na dnu jame prvo se ulije izravnavajući sloj pijeska, a zatim toplinski izolacijski sloj. To može biti glina pomiješana sa slamom i ekspandiranom glinom, troskom. Sve ove komponente mogu se miješati, mogu se posipati u odvojenim slojevima. Niveliraju se u horizont, instaliran je kapacitet bioplinskog postrojenja.

Bočne strane bioreaktora mogu se izolirati modernim materijalima ili klasičnim zastarjelim metodama. Od staromodnih metoda - premazivanje glinom i slamom. Nanosi se u nekoliko slojeva.

Suvremeni materijali koriste se za izolaciju bioreaktora

Od suvremenih materijala možete upotrijebiti ekstrudiranu polistirensku pjenu velike gustoće, blokove gaziranog betona male gustoće, pjenasta poliuretanska pjena... U ovom je slučaju tehnološki najnaprednija poliuretanska pjena (PPU), ali usluge za njezinu primjenu nisu jeftine. Ali rezultat je bešavna toplinska izolacija, koja minimalizira troškove grijanja. Postoji još jedan toplinski izolacijski materijal - pjenasto staklo. U pločama je vrlo skup, ali njegova bitka ili mrvica koštaju vrlo malo, a prema svojim karakteristikama gotovo je savršen: ne upija vlagu, ne boji se smrzavanja, dobro podnosi statička opterećenja i ima malu toplinsku vodljivost.