Независимо производство на биогаз

Повишаването на цените на енергията ни кара да се замислим за възможността да си ги осигурим независимо. Единият вариант е инсталация за биогаз. С негова помощ се получава биогаз от оборски тор, тор и растителни остатъци, който след почистване може да се използва за газови уреди (печка, котел), да се изпомпва в цилиндри и да се използва като гориво за автомобили или електрически генератори. Като цяло преработката на оборски тор в биогаз може да осигури всички енергийни нужди на дом или ферма.

Изграждане на инсталация за биогаз - начин за самодостатъчност с енергийни ресурси

Основни принципи

Биогазът е продукт, който се получава при разлагането на органични вещества. В процеса на гниене / ферментация се отделят газове, които могат да бъдат събрани, за да задоволят нуждите на вашата собствена ферма. Оборудването, в което протича този процес, наричам „инсталация за биогаз“.

В някои случаи изходът на газ е прекомерен, след това се съхранява в газодържателите - за използване през периода на недостатъчното му количество. При компетентна организация на процеса може да има твърде много газ, след което излишъкът му може да бъде продаден. Друг източник на доходи са ферментиралите остатъци. Това е високоефективен и безопасен тор - по време на процеса на ферментация повечето микроорганизми умират, растителните семена губят своята кълняемост, паразитните яйца стават нежизнеспособни. Премахването на такива торове на нивите има положителен ефект върху добива.

Условия за производство на газ

Процесът на образуване на биогаз се дължи на жизнената активност на различни видове бактерии, които се съдържат в самите отпадъци. Но за да могат те активно да „работят“ е необходимо да създадат определени условия: влажност и температура. За тяхното създаване се изгражда завод за биогаз. Това е комплекс от устройства, чиято основа е биореактор, в който се извършва разлагането на отпадъците, което е придружено от образуване на газ.

Организиране на цикъл за преработка на оборски тор и растителни отпадъци в биогаз

Има три начина за 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. Устройството влиза в този режим при температури от + 30 ° C до + 40 ° C. В този случай мезофилните бактерии активно се размножават. В този случай се генерира повече газ, процесът на обработка 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), добивът на газ е най-голям (при идеални условия може да се получат до 4,5 литра газ от 1 кг доставка). Повечето референтни таблици за извличане на газ от преработката са дадени специално за този режим, така че когато се използват други режими, струва си да направите корекция надолу.

Най-трудното нещо в инсталациите за биогаз е термофилният режим. Това изисква висококачествена топлоизолация на инсталацията за биогаз, отопление и система за контрол на температурата. Но на изхода получаваме максимално количество биогаз. Друга характеристика на термофилната обработка е невъзможността за допълнително натоварване. Другите два режима - психофилен и мезофилен - позволяват ежедневно добавяне на прясна порция приготвени суровини.Но в термофилния режим краткото време за обработка позволява биореакторът да бъде разделен на зони, в които ще се обработва неговият собствен дял от суровини с различно време на зареждане.

Схема на инсталация за биогаз

Основата на инсталация 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, произведеният газ се извежда през тръба, вкарана в горната част. Следва системата за пречистване на газ - почистването й и увеличаване на налягането в газопровода до работещата.

Диаграма на инсталация за преработка на оборски тор в биогаз

За мезофилен и термофилен режим също е необходима система за нагряване на биореактор, за да достигне необходимите режими. За това обикновено се използват газови котли, използващи произведеното гориво. От там тръбопроводната система отива към биореактора. Обикновено това са полимерни тръби, тъй като те са най-подходящи да бъдат в агресивна среда.

Една инсталация за биогаз също се нуждае от система за смесване на веществото. По време на ферментацията отгоре се образува твърда кора, тежки частици се утаяват. Всичко това заедно влошава процеса на отделяне на газове. За да се поддържа хомогенно състояние на преработената маса, са необходими бъркалки. Те могат да бъдат механични или дори ръчни. Те могат да бъдат стартирани с таймер или ръчно. Всичко зависи от начина на производство на инсталацията за биогаз. Автоматизираната система е по-скъпа за инсталиране, но изисква минимум внимание по време на работа.

Най-простата инсталация за биогаз от пластмасова цев

Биогазовата инсталация по тип местоположение може да бъде:

• Над земята.
• Полувдлъбнат.
• Вдлъбнати.

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

Какво може да се рециклира

Заводът за биогаз е по същество всеяден - всякакви органични вещества могат да бъдат преработени. Подходящи са всякакви тор и урина, растителни остатъци. Детергентите, антибиотиците, химията влияят негативно на процеса. Желателно е да се сведе до минимум приемът им, тъй като те убиват флората, която участва в преработката.

Колко биогаз може да се получи от различни отпадъци

Говеждият тор се счита за идеален, тъй като съдържа големи количества микроорганизми. Ако във фермата няма крави, при зареждане на биореактора е препоръчително да се добави част от оборския тор, за да се запълни субстрата с необходимата микрофлора. Растителните остатъци предварително се смачкват, разреждат се с вода. Биореакторът смесва растителен материал и екскременти. Такова „пълнене“ отнема повече време за обработка, но на изхода, при правилния режим, имаме най-висок добив на продукта.

Намиране

За да се минимизират разходите за организиране на процеса, има смисъл да се разположи инсталацията за биогаз близо до източника на отпадъци - близо до сгради, където се отглеждат домашни птици или животни. Желателно е да се разработи дизайн, така че натоварването да става чрез гравитация. От обор или кочина може да се положи тръбопровод по наклон, през който оборският тор да тече от гравитацията в бункера. Това значително улеснява задачата за поддържане на реактора и отстраняването на оборския тор.

Най-препоръчително е да се разположи инсталацията за биогаз, така че отпадъците от фермата да могат да текат от гравитацията

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

Биореактор

По отношение на резервоарите за преработка на оборски тор се налагат доста строги изисквания:

• Трябва да е непроницаем за вода и газове. Водонепропускливостта 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 е с висока якост. Той трябва да издържа на масата на полутечен субстрат, налягането на газа вътре в контейнера и външното налягане на почвата. По принцип при изграждането на биореактор трябва да се обърне специално внимание на неговата сила.
  

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

• Възможност за обслужване. По-удобни за използване цилиндрични контейнери - хоризонтални или вертикални. В тях може да се организира смесване в целия обем; в тях не се образуват застояли зони.Правоъгълните контейнери са по-лесни за изпълнение, когато изграждате със собствените си ръце, но в ъглите в тях често се образуват пукнатини и основата застоява там. Смесването му в ъглите е много проблематично.

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

Какви материали могат да бъдат направени

Устойчивостта на агресивни среди е основното изискване за материалите, от които може да се направи контейнерът. Субстратът в биореактора може да бъде кисел или алкален. Съответно материалът, от който е направен контейнерът, трябва да понася добре различни среди.

Не много материали отговарят на тези искания. Първото нещо, което ми идва на ум е металът. Той е издръжлив, можете да направите контейнер с всякаква форма от него. Хубавото е, че можете да използвате готов контейнер - някакъв стар резервоар. В този случай изграждането на инсталация за биогаз ще отнеме много малко време. Липса 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 полимерен контейнер за биореактор. Пластмасата е химически неутрална, не гние, не ръждясва. Просто трябва да избирате от материали, които могат да 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 служат дълго време.

Възможно е да се изгради биореактор за производство на биогаз от тухли, но той трябва да бъде добре измазан с използването на добавки, които осигуряват хидро- и газонепропускливост

По-евтин вариант е инсталация за биогаз с резервоар от тухли, бетонни блокове, камък. За да може зидарията да издържа на големи натоварвания, е необходимо да се подсили зидарията (на всеки 3-5 реда, в зависимост от дебелината на стената и материала). След приключване на процеса на издигане на стените, за да се осигури водо- и газонепропускливост, е необходима последваща многослойна обработка на стените както отвътре, така и отвън. Стените са измазани с цименто-пясъчен състав с добавки (добавки), които осигуряват необходимите свойства.

Оразмеряване на реактора

Обемът на реактора зависи от избраната температура за преработка на оборския тор в биогаз. Най-често се избира мезофилен - по-лесен за поддържане и предполага възможност за ежедневно допълнително зареждане на реактора. Производството на биогаз след достигане на нормалния режим (около 2 дни) е стабилно, без изблици и спадове (когато се създадат нормални условия). В този случай има смисъл да се изчислява обемът на инсталацията за биогаз в зависимост от количеството оборски тор, генерирано на ден във фермата. Всичко се изчислява лесно въз основа на средните данни.

Разграждането на оборския тор при мезофилни температури продължава 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, което е необходимо, за да се приведе субстрата в идеално състояние - съдържанието на влага трябва да бъде 85-90%.Намереният обем се увеличава с 50%, тъй като максималното натоварване не трябва да надвишава 2/3 от обема на резервоара - газът трябва да се натрупва под тавана.

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

Товарене и разтоварване

Люковете за товарене и разтоварване водят директно до резервоара за биореактор. За да може субстратът да бъде равномерно разпределен по цялата площ, те са направени в противоположните краища на контейнера.

Диаграма на реактор за биогаз без предварително загряване

В случай на заровена инсталация на инсталация за биогаз, товаро-разтоварните тръби се приближават до тялото под остър ъгъл. Освен това долният край на тръбата трябва да е под нивото на течността в реактора. Това предотвратява навлизането на въздух в контейнера. Също така, ротационни или спирателни клапани са инсталирани на тръбите, 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 (постеля, стръкове трева и др.), Тръбите с малък диаметър често се запушват. Следователно за товарене и разтоварване те трябва да са с диаметър 20-30 см. Те трябва да бъдат монтирани преди започване на работа по изолацията на инсталацията за биогаз, но след като контейнерът е монтиран на място.

Форми на биореактор и възможности за товарене 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. Торът и другите компоненти се събират предварително в резервоар за съхранение, където се довеждат до необходимото състояние - те се смачкват, ако е необходимо, навлажняват се и се смесват. За удобство този контейнер може да бъде оборудван с механична бъркалка. Приготвеният субстрат се излива в люка за достъп. Поставяйки контейнера за събиране на слънце, субстратът ще бъде предварително загрят, което ще намали разходите за поддържане на необходимата температура.

Желателно е да се изчисли дълбочината на монтаж на приемния бункер, така че отпадъците да се вливат в него от гравитацията. Същото се отнася и за изхвърлянето в биореактора. Най-добрият случай е, ако подготвеният субстрат ще се движи гравитационно. И амортисьор ще го огради по време на подготовката.

Биогазова инсталация с бъркалка и отопление

За да се осигури херметичността на инсталацията за биогаз, люковете на приемния бункер и в зоната за разтоварване трябва да имат уплътняващо гумено уплътнение. Колкото по-малко въздух има в резервоара, толкова по-чист ще бъде изходният газ.

Събиране и обезвреждане на биогаз

Биогазът се отстранява от реактора през тръба, единият край на който е под покрива, а другият обикновено се спуска във воден уплътнител. Това е съд с вода, в който се изхвърля полученият биогаз. Във водното уплътнение има втора тръба - тя е над нивото на течността. В него влиза по-чист биогаз. На изхода на техния биореактор е монтиран газов спирателен клапан. Най-добрият вариант е топката.

Какви материали могат да се използват за газопреносната система? Поцинковани метални тръби и газови тръби от HDPE или PPR. Те трябва да осигурят херметичност, шевовете и фугите се проверяват със сапунена пяна. Целият тръбопровод е сглобен от тръби и фитинги със същия диаметър. Без контракции или удължавания.

Пречистване от примеси

Приблизителният състав на произведения биогаз е както следва:

Филтър за пречистване на биогаз от сероводород

За отстраняване на сероводород се използва метален чип филтър.Можете да заредите стари метални гъби в контейнера. Пречистването става по същия начин: газът се подава в долната част на контейнер, напълнен с метал. Преминавайки, той се пречиства от сероводород, събира се в горната свободна част на филтъра, откъдето се изхвърля през друга тръба / маркуч.

Газов резервоар и компресор

Пречистеният биогаз влиза в резервоар за съхранение - газодържател. Това може да бъде запечатана пластмасова торба, пластмасов контейнер. Основното условие е газонепропускливостта, формата и материалът нямат значение. Запасът от биогаз се съхранява в газодържателя. От него с помощта на компресор газът под определено налягане (зададено от компресора) се подава към потребителя - към газовата печка или котел. Този газ може да се използва и за генериране на електричество с помощта на генератор.

Един от вариантите за резервоари за газ

За да създадете стабилно налягане в системата след компресора, препоръчително е да инсталирате приемник - малко устройство за изравняване на скокове на налягането.

Смесителни устройства

За да работи инсталацията за биогаз в нормален режим, е необходимо редовно да се разбърква течността в биореактора. Този прост процес решава много проблеми:

• смесва прясна част от товара с колония от бактерии;
• насърчава освобождаването на произведен газ;
• изравнява температурата на течността, с изключение на по-топлите и студени зони;
• поддържа еднородността на основата, като предотвратява потъването или плаването на някои съставки.

Обикновено малка домашна инсталация за производство на биогаз има механични бъркалки, които се задвижват от мускулна сила. В системи с голям обем бъркалките могат да бъдат задвижвани от двигатели, които се включват от таймер.

Видове бъркалки за биореактори

Вторият начин е разбъркването на течността, като през нея преминава част от произведения газ. За целта след напускане на метатена се поставя тройник и част от газа се излива в долната част на реактора, където излиза през тръба с отвори. Тази част от газа не може да се счита за дебит, тъй като той все пак влиза в системата отново и в резултат на това попада в газодържателя.

Третият метод на смесване е изпомпване на субстрата отдолу с помощта на фекални помпи, изсипване отгоре. Недостатъкът на този метод е зависимостта от наличността на електричество.

Отоплителна система и топлоизолация

Без нагряване на обработената каша, психофилните бактерии ще се размножават. Процесът на обработка в този случай ще отнеме от 30 дни, а добивът на газ ще бъде малък. През лятото, при наличие на топлоизолация и предварително загряване на товара, е възможно да се достигнат температури до 40 градуса, когато започва развитието на мезофилни бактерии, но през зимата такава инсталация практически не работи - процесите са много мудни. При температури под + 5 ° C те практически замръзват.

Зависимост на времето за преработка на оборския тор в биогаз от температурата

Как се отоплява и къде да се постави

За най-добри резултати използвайте отопление. Най-рационално е нагряването на вода от котела. Котелът може да работи на електричество, твърдо или течно гориво, може да се стартира и на произведения биогаз. Максималната температура, до която трябва да се нагрява водата, е + 60 ° C. По-горещите тръби могат да причинят прилепване на частици към повърхността, което води до намалена ефективност на отоплението.

Можете също така да използвате директно нагряване - поставете нагревателни елементи, но първо, трудно е да се организира смесването, и второ, субстратът ще се придържа към повърхността, намалявайки топлопреминаването, нагревателните елементи бързо ще изгорят

Биогазова инсталация може да се отоплява с помощта на стандартни отоплителни радиатори, просто с усукани в серпентина тръби, заварени регистри. По-добре е да използвате полимерни тръби - металопластика или полипропилен.Гофрираните тръби от неръждаема стомана също са подходящи, по-лесни са за полагане, особено в цилиндрични вертикални биореактори, но гофрираната повърхност провокира залепването на утайката, което не е много добро за пренос на топлина.

За да се намали възможността частиците да се утаяват върху нагревателните елементи, те се намират в зоната на смесителя. Само в този случай всичко трябва да бъде проектирано така, че смесителят да не може да докосне тръбите. Често изглежда, че е по-добре да поставите нагревателите отдолу, но практиката е показала, че подобно нагряване е неефективно поради утайката на дъното. Така че е по-рационално да се поставят нагревателите по стените на мета резервоара на инсталацията за биогаз.

Методи за нагряване на вода

Според метода на подреждане на тръбите отоплението може да бъде външно или вътрешно. Когато се инсталира вътрешно, отоплението е ефективно, но ремонтът и поддръжката на нагревателите са невъзможни без изключване и изпомпване на системата. Поради това се обръща специално внимание на избора на материали и качеството на връзките.

Отоплението увеличава производителността на инсталацията за биогаз и съкращава времето за обработка на суровините

Когато нагревателите са разположени навън, 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 достъпна за ремонт и отоплението е по-равномерно, тъй като околната среда се нагрява от стените. Друг плюс на това решение е, че бъркалките не могат да повредят отоплителната система.

Как се изолира

На дъното на ямата първо се излива изравняващ слой пясък, след това топлоизолационен слой. Това може да бъде глина, смесена със слама и експандирана глина, шлака. Всички тези компоненти могат да се смесват, да се поръсват на отделни слоеве. Те се изравняват в хоризонта, капацитетът на инсталацията за биогаз е инсталиран.

Страните на биореактора могат да бъдат изолирани със съвременни материали или класически остарели методи. От старомодните методи - покритие с глина и слама. Нанася се на няколко слоя.

За изолация на биореактори се използват съвременни материали

От съвременни материали можете да използвате екструдиран пенополистирол с висока плътност, газобетонни блокове с ниска плътност, разпенена полиуретанова пяна... В този случай технологично най-напредналата е полиуретановата пяна (PPU), но услугите за нейното приложение не са евтини. Но резултатът е безпроблемна топлоизолация, която минимизира разходите за отопление. Има още един топлоизолационен материал - разпенено стъкло. В плочите е много скъпо, но неговата битка или троха струва много малко и според характеристиките си е почти перфектна: не абсорбира влагата, не се страхува от замръзване, толерира добре статични натоварвания и има ниска топлопроводимост.