Hvad er biogas og hvordan man laver et biogasanlæg med egne hænder

Et biogasanlæg giver dig mulighed for at bruge affald fra private gårde, mens du modtager billig elektricitet eller brændstof til opvarmning af hjemmet og andre husholdningsbehov. Enheden er samlet af skrotmaterialer eller fra fabrikskomponenter.

Beskrivelse og egenskaber af biogas

Der genereres biogas, når anaerob (uden luft) methanfordøjelse af biomasse... Blandingen indeholder op til 55-75% methan, 25-45% carbondioxid, anden mængde urenheder hydrogensulfid, nitrogenoxider, ammoniak og andre forbindelser.

Blandingens egenskaber afhænger af bestanddelene komponenter:

• metan eksplosiv og ekstremt brandfarlig, har ingen farve eller lugt, forbrugeregenskaber er forbundet med en stor frigivelse af varme under forbrænding;
• carbondioxid (kuldioxid) indåndet forårsager tab af opmærksomhed og træthed, hvilket reducerer iltmætning i blodet;
• svovlbrinte i koncentrationen i det færdige produkt udsættes det ikke for eksplosion, men er giftigt for menneskekroppen;
• ammoniak Det lugter ubehageligt, men i farlige mængder, der kan skade slimhinderne i øjnene og åndedrætsorganerne, produceres det sjældent i installationer.

Fysiske egenskaber:

• energireserve 5–6,5 kW / h i en kubikmeter;
• brændværdi op til 7500 kcal / m³;
• antændelsestemperatur - 680-750 ° С;
• tryk i reaktoren fra 0,05 atm.

Spredningen af ​​parametre er forudbestemt af den forskellige sammensætning af råmaterialer, udvælgelsen af ​​behandlingsteknologi og klimatiske forhold under reaktionen.

Råvarer til produktion af biogas

Et biogasanlæg til et privat hus bruger en bred vifte af landbrugsaffald som råmaterialer. Biogasstationen behandler:

• gødning af enhver fraktion, fugleskit;
• planterester - ukrudt, halm, ensilage;
• pulp og pulp;
• øl stillage;
• understandard kornafgrøder;
• fiskeproduktion affald;
• melasse af forskellig oprindelse;
• resterne af slagteriet
• fed;
• rodafgrøder, der har mistet deres næringsværdi.

Den nøjagtige mængde biobrændstof for hver type råvare afhænger af behandlingsteknologien.

Minedrift

Råmaterialet gennemgår et forberedelsesfase for at gøre gæringsprocessen mere aktiv og produktiv.

Gødning kan være af to typer: naturlig og selvlegeret. Den første art er taget under dyret sammen med strøelse. De selvlegerede arter fjernes fra gården med en vandstrøm.

Pulp og pulp - disse er knuste dele af grøntsager, frugt og rodafgrøder, hvorfra der presses juice ud.

Øl stillage, melasse - et biprodukt fra bryggerier, sukkerfabrikker er et værdifuldt tilsætningsstof til fødevarer, hvorfor muligheden for at bruge til gasproduktion bestemmes af produktets omkostninger.

Planterester udsættes for skæring eller ensilering.

Hvor lang er nok

Det omtrentlige gasudbytte fra forskellige substrater er samlet i tabellen.

Følgende tabel opsummerer mængden af ​​råmaterialer, der kan fås fra dyr og fra en hektar agerjord.

Dataene i tabellerne kan ikke tjene som grundlag for nøjagtige beregninger, indikatorerne er gennemsnittet over branchen.

Effektivitet

Fordelene ved biogas vurderes ud fra fordelene ved dets anvendelse og output af termisk eller elektrisk energi.

Effektivitetsindikatoren afhænger af mængden af ​​metan i blandingen, som kan indeholde 45–75%. Ved afbrænding af 1 m³ biogas under hensyntagen til tab og generatoreffektivitet kan der i gennemsnit opnås 1,5–2 kW / elektricitet.

Sammenligning med andre energikilder

Med sine forbrugeregenskaber kan biogas sammenlignes med andre energikilder: naturlig og flydende gas, komprimeret metan.

Princippet om drift af et biogasanlæg

De biokemiske principper bag gasproduktionsteknologien er vital aktivitet af tre grupper af bakterier... Brug hydrolyse, syredannende og methandannende bakterie. Under bearbejdning på flere niveauer produceres det endelige produkt - en gasformig brændbar blanding.

I praksis er to typer biobrændstofproduktion blevet udbredt: "tør" og "våd".

Våd

Metoden er mest udbredt, da den er velegnet til produktion af biobrændstoffer fra råmaterialer med et højt fugtindhold... Sådan opnås gas fra gødning.

Råvarer er mættet med vand op til 90% fugt. Selvlegerende gødning (fjernet fra gårde ved vandstrømme) er allerede klar til forarbejdning. I industrianlæg tilføres stoffet til reaktorer ved hjælp af skruetransportører eller fækale pumper. Tanken er isoleret, og biomassen blandes konstant i den.

Efterhånden som nedbrydningen skrider frem, dannes der en gasblanding, som udledes i akkumulatoren. Svovlindholdet reduceres af specielle bakterier, der koloniserer tankvæggene. Efter rengøring kommer brændstoffet ind i kraftvarmeafdelingen, hvor elektricitet genereres af gas-stempelgeneratorer. I andre varianter af stationer bringes gassen til det krævede driftstryk af kompressorer og kommer ind i distributionsnetværket.

En del af energien tages til opvarmning af biomassen i reaktoren til 41–43 ° С.

Sedimentet fjernes, når det akkumuleres.

I husstandsmodeller er der ikke noget kraftvarmesystem, al gassen bruges til behovet for generering af varme. På- og aflæsning af reaktoren udføres manuelt.

Tør

Giver mulighed for at få gas fra råmaterialer med lavt fugtindhold. Fortynding af underlaget med vand er ikke tilvejebragt, men gæring sker ved 50% fugtighed i reaktionszonen.

Efterhånden som gæringen skrider frem, opsamles den flydende fraktion i et dræningssystem og sprøjtes ved hjælp af cirkulationspumper over et halvtørt substrat.Omrøring og vending forekommer ikke, hvilket reducerer energiforbruget til produktionen.

Fermentering finder sted ved en temperatur på 34–37 ° С. Ekstern opvarmning er minimal, varme frigives under kemiske reaktioner af organiske råmaterialer.

Begge metoder kan anvendes ved drift af et selvbygget biogasanlæg.

Anvendelsesområde

Målene for forarbejdning er forskellige for store industrier og private gårde.

For et privat hus

I private husstande er der som regel ikke nok organisk affald til at give varme til en boligbygning. Gødningen fra en ko og et par grise er dog nok til at få gas. til opvarmning af steder, hvor dyr holdes, og til tilberedning af foder... Gasinfrarøde brændere bruges til forbrænding.

Den gærede masse fordeles over haven eller baghaven.

Til landbrug

Der vil være nok gas på gården til opvarmning af alle rum med gaskedlersom er sikrere end brændere og kan arbejde døgnet rundt.

Omkostningerne ved fabriksinstallationer med en elgenerator nærmer sig 1 million rubler, så de købes sjældent.

Forarbejdning af gødning til en gæret masse er gavnligt for landmanden, da det reducerer omkostningerne ved at levere den resulterende gødning til markerne.

For virksomheden

Store landbrugsvirksomheder modtager råvarer til biogasanlæg året rundt.

Den resulterende biogas bruges til at generere elektricitet og brændstof til kedler. Affald granuleres og fordeles over agerjord. Nogle virksomheder producerer flydende gødning, der sælges i små beholdere på 5 liter eller mere.

Samtidig med produktionen af ​​gas løser landbrugsbedrifter problemet med at udnytte gødning og fjerkræskræk.

DIY biogas station

Med manglende erfaring med at opbygge komplekse tekniske systemer forsøger de at overholde princippet: jo enklere design, jo mere pålidelig og holdbar er det... Produktionsvejledninger til DIY biogasanlæg inkluderer flere faser:

• design under hensyntagen til mængden af ​​tilgængelige råmaterialer og produktivitet
• valg og forberedelse af stedet placering af udstyr;
• blank enheder, samlinger, samlinger;
• installation containere;
• forbindelse hjælpeudstyr;
• installation af gasrørledninger;
• opstart, opsætning og justering.

Efter en vellykket opstart elimineres de identificerede mangler, og systemet sættes i drift ved fuld belastning.

Design

Hjemmelavede enkle biogasanlæg adskiller sig ikke i høj effektivitet på grund af det faktum, at reaktionerne er i den forkerte tilstand.

Baseret på dette antages det, at en kubikmeter gæringstanken udsender tilstrækkelig gas til opvarmning 10 m² boliger... For at opvarme et landsted med et areal på 50 m² skal du således bruge en 5 m³ tank.

På- og aflæsning af råvarer i hjemmeanlæg produceret på samme tid, ca. en gang hver 15-25 dageafhængigt af forbrug. Det kan tage op til 5 dage at gå i driftstilstand.

På dette tidspunkt sørger de for at opvarme huset på andre måder eller bygge et reservoir på 1–2 m³.

Beliggenhed

Sted til beholderen gæring vælges ud fra flere betingelser:

• let levering af råvarer og bortskaffelse af affald;
• sikker opbevaring af råvarer og affald væk fra huset
• minimale omkostninger til levering af tekniske netværk.

Den korrekte placering skal være bekvemt placeret under hensyntagen til webstedets infrastruktur.

Materialer til fremstilling af en bioreaktor

Grundlaget for en biogasstation i private husstande er bunker... Anvendes som reservoir:

• beton eller mursten bunker;
• plast- og glasfiberforseglede beholdere;
• ærmer af polyethylen, polypropylen og polyvinylchlorid;
• ståltønder, terninger, søjler.

Reaktorkrav:

• vandtæthed;
• stærk nok til at modstå vægten af ​​det våde underlag og det effektive jordtryk
• nem betjening
• modstand mod aggressive miljøer.

Vælg til produktion af råvareforsyningssystemet plastrørder bruges i kloakken. Det er mere rentabelt at bruge HDPE-rør - de er forbundet uden brug af gassvejsning.

System til opsamling og fjernelse af gas

Lav det på det højeste punkt i gæringstragten stubrør til udstødningsgas... Hvis det er muligt, er røret monteret i luften, men beskyttet mod solen. Giv en lille stigning på 1-2%. I dette tilfælde er udløbet et køleskab, og kondensat sætter sig på de indvendige vægge og strømmer ind i tanken.

En gren, der fører til gaslagertanken, er forbundet med afgangsrøret.

I små stationer er gasholdere lavet af forstærket polymerfilm.

Oprensning fra urenheder

Til drift af varmtvandsbeholdere eller kogeplader er der behov for renset gas.

Derhjemme udføres rengøring og affugtning ved at føre brændstof igennem tank med vandforsegling... En anden måde er at bruge huse fra husholdningsvandfiltre med silicagel hældt i dem. Det andet filter er fyldt med metalfilter eller vaskeklude - dette er en pålidelig beskyttelse mod overskydende svovl.

Blandingsudstyr

Fabriksfremstillede elektriske omrørere med komplekse gearkasser bruges sjældent i DIY biogasanlæg på grund af deres høje pris og elomkostninger.

Andre gælder måder:

• blanding i hånden;
• periodisk tænding af fækale pumper, pumpning af væskefraktionen fra bunden til overfladen;
• brugen af ​​en kompressor, der pumper gas fra reservoirlåget ned i underlaget, flytter bundlagene.

Der er ikke behov for at røre døgnet rundt; for at automatisere opstartsprocessen er pumper, kompressorer eller blandere tilsluttet via timere med passende effekt.

Opvarmning og isolering

Fermenteringsreaktionen finder sted aktivt ved temperaturer fra 34 til 43 ° C. Ingen af ​​de kendte metoder til produktion af biogas vil være i stand til at opretholde sådanne parametre uafhængigt af året. Selv i de sydligste regioner, eksterne varme og isolering af høj kvalitet.

Metoder til konservering af varme:

• uddybning af reaktoren i jorden med samtidig vægisolering;
• isolering af den ydre bunker med moderne materialer - polystyren, ekspanderet polystyren, stenuld, foliebelagt skum.

Undertiden installeres udstyr i udhus eller pavilloner af træ eller polycarbonat opstilles omkring reaktorerne. Opvarmning udføres af elektriske varmeelementer, eller der startes en kedel, der bruger en del af den producerede gas.

Når substrattemperaturen falder til under 30 ° C, kan gæringen tage op til 30 dage eller stoppe helt.

Anslået omkostningsberegning

Før du fortsætter med installationens design, er det nødvendigt at nøje beregne alle involverede omkostninger. I nogle tilfælde - hårdt klima, få råmaterialer til rådighed - det er mere rentabelt at opgive konstruktionen.

Produktionsomkostninger for biogas

Produktionsomkostninger for biogas består af udstyrsomkostninger, installations- og vedligeholdelsesomkostninger... Hvis der købes indkøbte råvarer, tages der hensyn til leveringsomkostningerne.

Selve installationen er købt fabriksfremstillet eller gør det selv... Producerede produkter installeres, konfigureres og serviceres af specialiserede organisationer. For nogle modeller skal du købe Forbrugsstoffer - gæringsaktivatorer eller bakterier.

Under drift består omkostningerne af elomkostninger til blanding af substratet og opvarmning af reaktoren.

Omkostningerne ved et færdigt og hjemmelavet biogasanlæg

Industrien producerer biogasanlæg til gårde. Volumenet af bioreaktoren varierer fra 0,5 til 30 m³... Komplet system med reservoir tændt 1m³for eksempel koster BUG-M, der indeholder alle de nødvendige komponenter, ca. 180 tusind rubler... Installationer til gårde med kvægbesætninger 12 hoveder eller 1000 fugle vil koste 2 millioner rubler.

Få husstande har råd til at købe sådant udstyr, så de foretrækker at foretage installationen selv.

Hjemmegeneratorer kan koste beløbet fra 50 tusind rubler, som giver dig mulighed for at spare betydeligt på dit køb.