Τι είναι το βιοαέριο και πώς να φτιάξετε μια μονάδα βιοαερίου με τα χέρια σας

Μια εγκατάσταση βιοαερίου σάς επιτρέπει να χρησιμοποιείτε απορρίμματα από ιδιωτικές εκμεταλλεύσεις, ενώ λαμβάνετε φθηνό ηλεκτρικό ρεύμα ή καύσιμο για θέρμανση στο σπίτι και άλλες οικιακές ανάγκες. Η συσκευή συναρμολογείται από απορρίμματα ή από εργοστασιακά εξαρτήματα.

Περιγραφή και ιδιότητες του βιοαερίου

Το βιοαέριο παράγεται όταν αναερόβια (χωρίς αέρα) πέψη μεθανίου της βιομάζας... Το μείγμα περιέχει έως 55-75% μεθάνιο, 25-45% διοξείδιο του άνθρακα, διαφορετική ποσότητα ακαθαρσίες υδρόθειο, οξείδια του αζώτου, αμμωνία και άλλες ενώσεις.

Οι ιδιότητες του μείγματος εξαρτώνται από τα συστατικά συστατικά:

• μεθάνιο εκρηκτικό και εξαιρετικά εύφλεκτο, δεν έχει χρώμα ή οσμή, οι ιδιότητες του καταναλωτή συνδέονται με μεγάλη απελευθέρωση θερμότητας κατά την καύση.
• διοξείδιο του άνθρακα (διοξείδιο του άνθρακα) που εισπνέεται προκαλεί απώλεια προσοχής και κόπωση, μειώνοντας τον κορεσμό οξυγόνου στο αίμα.
• υδρόθειο στη συγκέντρωση που βρίσκεται στο τελικό προϊόν, δεν υπόκειται σε έκρηξη, αλλά είναι τοξική για το ανθρώπινο σώμα.
• αμμωνία Μυρίζει δυσάρεστο, αλλά σε επικίνδυνες ποσότητες που μπορούν να βλάψουν τους βλεννογόνους των ματιών και των αναπνευστικών οργάνων, σπάνια παράγεται σε εγκαταστάσεις.

Φυσικές ιδιότητες:

• ενεργειακό απόθεμα 5–6,5 kW / h σε ένα κυβικό μέτρο.
• θερμιδική τιμή έως 7500 kcal / m³;
• θερμοκρασία ανάφλεξης - 680-750 ° С;
• πίεση στον αντιδραστήρα από 0,05 atm.

Η εξάπλωση των παραμέτρων προκαθορίζεται από τη διαφορετική σύνθεση των πρώτων υλών, την επιλογή της τεχνολογίας επεξεργασίας και τις κλιματολογικές συνθήκες κατά τη διάρκεια της αντίδρασης.

Πρώτες ύλες για παραγωγή βιοαερίου

Μια μονάδα βιοαερίου για μια ιδιωτική κατοικία χρησιμοποιεί μια μεγάλη ποικιλία γεωργικών αποβλήτων ως πρώτες ύλες. Ο σταθμός βιοαερίου επεξεργάζεται:

• κοπριά οποιουδήποτε κλάσματος, περιττώματα πουλιών ·
• υπολείμματα φυτών - ζιζάνια, άχυρο, ενσίρωση;
• πολτός και πολτός;
• στάση μπύρας
• κακές καλλιέργειες σιτηρών ·
• απόβλητα παραγωγής ψαριών ·
• μελάσα διαφόρων προελεύσεων ·
• τα ερείπια του σφαγείου ·
• Λίπος;
• ριζικές καλλιέργειες που έχουν χάσει τη θρεπτική τους αξία.

Η ακριβής ποσότητα βιοκαυσίμων για κάθε τύπο πρώτης ύλης εξαρτάται από την τεχνολογία επεξεργασίας.

Μέθοδοι εξόρυξης

Η πρώτη ύλη περνά από ένα στάδιο προετοιμασίας για να κάνει τη διαδικασία ζύμωσης πιο ενεργή και παραγωγική.

Κοπριά μπορεί να είναι δύο τύπων: φυσικό και αυτο-κράμα. Το πρώτο είδος προέρχεται από κάτω από το ζώο μαζί με το κρεβάτι. Το αυτο-κράμα είδος απομακρύνεται από το αγρόκτημα με μια ροή νερού.

Πολτός και πολτός - αυτά είναι θρυμματισμένα μέρη λαχανικών, φρούτων και ριζών, από τα οποία αποχύνεται ο χυμός.

Στάσιμο μπύρας, μελάσα - ένα υποπροϊόν των ζυθοποιείων, τα εργοστάσια ζάχαρης, αποτελούν πολύτιμο πρόσθετο τροφίμων, επομένως η σκοπιμότητα χρήσης για παραγωγή αερίου καθορίζεται από το κόστος του προϊόντος.

Φυτικά υπολείμματα υπόκεινται σε κοπή ή παγίδευση.

Πόσο καιρό είναι αρκετό

Η κατά προσέγγιση απόδοση αερίου από διαφορετικά υποστρώματα συλλέγεται στον πίνακα.

Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει την ποσότητα των πρώτων υλών που μπορούν να ληφθούν από ζώα και από ένα εκτάριο καλλιεργήσιμης γης.

Τα δεδομένα που δίνονται στους πίνακες δεν μπορούν να χρησιμεύσουν ως βάση για ακριβείς υπολογισμούς, οι δείκτες είναι κατά μέσο όρο σε σχέση με τον κλάδο.

Αποδοτικότητα

Τα οφέλη του βιοαερίου αξιολογούνται από τα οφέλη από τη χρήση του και παραγωγή θερμικής ή ηλεκτρικής ενέργειας.

Ο δείκτης απόδοσης εξαρτάται από την ποσότητα μεθανίου στο μείγμα, η οποία μπορεί να περιέχει 45-75%. Κατά μέσο όρο, κατά την καύση 1 m³ βιοαερίου, λαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες και την απόδοση της γεννήτριας, μπορεί να επιτευχθεί 1,5-2 kW / ηλεκτρική ενέργεια.

Σύγκριση με άλλες πηγές ενέργειας

Από τις ιδιότητες του καταναλωτή, το βιοαέριο μπορεί να συγκριθεί με άλλες πηγές ενέργειας: φυσικό και υγροποιημένο αέριο, συμπιεσμένο μεθάνιο.

Η αρχή της λειτουργίας μονάδας βιοαερίου

Οι βιοχημικές αρχές στις οποίες βασίζεται η τεχνολογία παραγωγής αερίου είναι ζωτική δραστηριότητα τριών ομάδων βακτηρίων... Χρήση υδρόλυση, σχηματισμός οξέος και σχηματισμός μεθανίου βακτήρια. Κατά την πολυεπίπεδη επεξεργασία, παράγεται το τελικό προϊόν - ένα αέριο καύσιμο μίγμα.

Στην πράξη, δύο τύποι παραγωγής βιοκαυσίμων έχουν διαδοθεί: «ξηρό» και «υγρό».

Βρεγμένος

Η μέθοδος είναι πιο διαδεδομένη, καθώς είναι κατάλληλη για την παραγωγή βιοκαυσίμων από πρώτες ύλες με υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία... Έτσι λαμβάνεται αέριο από την κοπριά.

Οι πρώτες ύλες είναι κορεσμένες με νερό έως 90% υγρασία. Η κοπριά αυτο-κράματος (που αφαιρείται από τις εκμεταλλεύσεις με ρεύματα νερού) είναι ήδη έτοιμη για επεξεργασία. Σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, η ουσία τροφοδοτείται σε αντιδραστήρες με κοχλίες ή αντλίες κοπράνων. Η δεξαμενή είναι μονωμένη και η βιομάζα αναμιγνύεται συνεχώς σε αυτήν.

Καθώς εξελίσσεται η αποσύνθεση, δημιουργείται ένα μείγμα αερίων, το οποίο αποβάλλεται στον συσσωρευτή. Η περιεκτικότητα σε θείο μειώνεται από ειδικά βακτήρια που αποικίζουν τα τοιχώματα της δεξαμενής. Μετά τον καθαρισμό, το καύσιμο εισέρχεται στο τμήμα συμπαραγωγής, όπου παράγεται ηλεκτρισμός από γεννήτριες με έμβολο αερίου. Σε άλλες παραλλαγές σταθμών, το αέριο μεταφέρεται στην απαιτούμενη πίεση λειτουργίας από συμπιεστές και εισέρχεται στο δίκτυο διανομής.

Μέρος της ενέργειας λαμβάνεται για τη θέρμανση της βιομάζας στον αντιδραστήρα στους 41–43 ° С.

Το ίζημα αφαιρείται καθώς συσσωρεύεται.

Στα οικιακά μοντέλα, δεν υπάρχει σύστημα συμπαραγωγής, όλο το αέριο χρησιμοποιείται για τις ανάγκες παραγωγής θερμότητας. Η φόρτωση και εκφόρτωση του αντιδραστήρα γίνεται χειροκίνητα.

Στεγνός

Επιτρέπει την απόκτηση αερίου από πρώτες ύλες με χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία. Δεν παρέχεται αραίωση του υποστρώματος με νερό, αλλά η ζύμωση συμβαίνει στο 50% υγρασία στη ζώνη αντίδρασης.

Καθώς προχωρά η ζύμωση, το υγρό κλάσμα συλλέγεται σε ένα σύστημα αποχέτευσης και, χρησιμοποιώντας αντλίες κυκλοφορίας, ψεκάζεται πάνω σε ένα ημι-ξηρό υπόστρωμα.Δεν γίνεται ανάδευση και ανατροπή, γεγονός που μειώνει την κατανάλωση ενέργειας για παραγωγή.

Η ζύμωση πραγματοποιείται σε θερμοκρασία 34-37 ° C. Η εξωτερική θέρμανση είναι ελάχιστη, η θερμότητα απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων οργανικών πρώτων υλών.

Και οι δύο μέθοδοι μπορούν να εφαρμοστούν κατά τη λειτουργία μιας αυτο-κατασκευασμένης μονάδας βιοαερίου.

Πεδίο εφαρμογής

Οι στόχοι της επεξεργασίας διαφέρουν για μεγάλες βιομηχανίες και ιδιωτικές εκμεταλλεύσεις.

Για ιδιωτική κατοικία

Σε ιδιωτικά νοικοκυριά, κατά κανόνα, δεν υπάρχουν αρκετά οργανικά απόβλητα για την παροχή θέρμανσης για ένα κτίριο κατοικιών. Ωστόσο, η κοπριά μιας αγελάδας και δύο χοίρων είναι αρκετή για να πάρει αέριο. για θέρμανση χώρων όπου διατηρούνται τα ζώα και για την προετοιμασία ζωοτροφών... Οι καυστήρες υπέρυθρων αερίων χρησιμοποιούνται για καύση.

Η ζυμωμένη μάζα κατανέμεται στον κήπο ή στην πίσω αυλή.

Για τη γεωργία

Θα υπάρχει αρκετό αέριο στο αγρόκτημα για θέρμανση όλων των δωματίων με λέβητες αερίουπου είναι ασφαλέστερα από τους καυστήρες και μπορούν να λειτουργήσουν όλο το 24ωρο.

Το κόστος των εργοστασιακών εγκαταστάσεων με γεννήτρια ηλεκτρικής ενέργειας πλησιάζει το 1 εκατομμύριο ρούβλια, επομένως αγοράζονται σπάνια.

Η επεξεργασία κοπριάς σε ζυμωμένη μάζα είναι επωφελής για τον αγρότη, καθώς μειώνει το κόστος παράδοσης του προκύπτοντος λιπάσματος στα χωράφια.

Για την επιχείρηση

Οι μεγάλες γεωργικές επιχειρήσεις λαμβάνουν πρώτες ύλες για εγκαταστάσεις βιοαερίου όλο το χρόνο.

Το προκύπτον βιοαέριο χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρισμού και καυσίμου για λέβητες. Τα απόβλητα κοκκοποιούνται και διανέμονται σε αρόσιμη γη. Ορισμένες επιχειρήσεις παράγουν υγρά λιπάσματα, τα οποία πωλούνται σε μικρά δοχεία των 5 λίτρων ή περισσότερο.

Ταυτόχρονα με την παραγωγή φυσικού αερίου, οι γεωργικές εκμεταλλεύσεις λύνουν το πρόβλημα της χρήσης κοπριάς και περιττωμάτων πουλερικών.

Σταθμός βιοαερίου DIY

Με έλλειψη εμπειρίας στην κατασκευή σύνθετων μηχανικών συστημάτων, προσπαθούν να τηρήσουν την αρχή: όσο πιο απλός είναι ο σχεδιασμός, τόσο πιο αξιόπιστος και ανθεκτικός είναι... Οι οδηγίες κατασκευής μονάδων βιοαερίου DIY περιλαμβάνουν διάφορα στάδια:

• σχέδιο λαμβάνοντας υπόψη την ποσότητα των διαθέσιμων πρώτων υλών και την παραγωγικότητα ·
• επιλογή και προετοιμασία ιστότοπου τοποθέτηση εξοπλισμού ·
• κενό συσκευές, συγκροτήματα, συγκροτήματα ·
• εγκατάσταση εμπορευματοκιβώτια
• σύνδεση βοηθητικός εξοπλισμός;
• εγκατάσταση αγωγού αερίου ·
• εκκίνηση, ρύθμιση και προσαρμογή.

Μετά από μια επιτυχημένη εκκίνηση, οι εντοπισμένες ανεπάρκειες εξαλείφονται και το σύστημα τίθεται σε λειτουργία με πλήρες φορτίο.

Σχέδιο

Σπιτικά απλά εργοστάσια βιοαερίου δεν διαφέρουν στην υψηλή απόδοση λόγω του γεγονότος ότι οι αντιδράσεις βρίσκονται σε λάθος τρόπο.

Με βάση αυτό, θεωρείται ότι ένα κυβικό μέτρο η δεξαμενή ζύμωσης εκπέμπει επαρκές αέριο για θέρμανση 10 m² κατοικιών... Έτσι, για να θερμάνετε ένα εξοχικό σπίτι με επιφάνεια 50 m², θα χρειαστείτε μια δεξαμενή 5 m³.

Φόρτωση και εκφόρτωση πρώτων υλών σε οικιακές εγκαταστάσεις που παράγονται ταυτόχρονα, περίπου μία φορά κάθε 15-25 ημέρες, ανάλογα με την κατανάλωση. Μπορεί να χρειαστούν έως και 5 ημέρες για να μπείτε στον τρόπο λειτουργίας.

Προς το παρόν, παρέχουν θέρμανση του σπιτιού με άλλους τρόπους ή χτίζουν μια δεξαμενή 1-2 m³.

Τοποθεσία

Τοποθετήστε για το δοχείο Η ζύμωση επιλέγεται με βάση διάφορες προϋποθέσεις:

• ευκολία παράδοσης πρώτων υλών και διάθεσης αποβλήτων ·
• ασφαλής αποθήκευση πρώτων υλών και απορριμμάτων μακριά από τη στέγαση ·
• ελάχιστο κόστος για την προμήθεια δικτύων μηχανικής.

Η σωστή τοποθεσία πρέπει να βρίσκεται σε βολική τοποθεσία, λαμβάνοντας υπόψη την υποδομή του ιστότοπου.

Υλικά για την κατασκευή ενός βιοαντιδραστήρα

Η βάση ενός σταθμού βιοαερίου σε ιδιωτικά νοικοκυριά είναι ανθρακαποθήκη... Χρησιμοποιείται ως δεξαμενή:

• αποθήκη σκυροδέματος ή τούβλου ·
• σφραγισμένα δοχεία από πλαστικό και υαλοβάμβακα ·
• μανίκια πολυαιθυλενίου, πολυπροπυλενίου και πολυβινυλοχλωριδίου.
• βαρέλια από χάλυβα, κύβους, στήλες.

Απαιτήσεις αντιδραστήρα:

• στεγανότητα
• αρκετά ανθεκτικό για να αντέξει το βάρος του υγρού υποστρώματος και την αποτελεσματική πίεση του εδάφους.
• ευκολία εξυπηρέτησης
• αντίσταση σε επιθετικά περιβάλλοντα.

Για την κατασκευή του συστήματος προμήθειας πρώτων υλών, επιλέξτε πλαστικοί σωλήνεςπου χρησιμοποιούνται στον υπόνομο. Είναι πιο κερδοφόρο στη χρήση Σωλήνες HDPE - συνδέονται χωρίς χρήση συγκόλλησης αερίου.

Σύστημα συλλογής και αφαίρεσης αερίου

Στο υψηλότερο σημείο της χοάνης ζύμωσης, φτιάξτε αγωγός για καυσαέρια... Εάν είναι δυνατόν, ο σωλήνας είναι τοποθετημένος στον αέρα, αλλά προστατεύεται από τον ήλιο. Δώστε μια μικρή αύξηση 1-2%. Σε αυτήν την περίπτωση, η έξοδος είναι ένα ψυγείο και το συμπύκνωμα εγκαθίσταται στα εσωτερικά τοιχώματα και ρέει στη δεξαμενή.

Ένας κλάδος που οδηγεί στη δεξαμενή αποθήκευσης αερίου συνδέεται με το σωλήνα εξόδου.

Σε μικρούς σταθμούς, οι φιάλες είναι κατασκευασμένες από ενισχυμένο πολυμερές φιλμ.

Καθαρισμός από ακαθαρσίες

Για τη λειτουργία οικιακών λεβήτων ζεστού νερού ή εστιών, απαιτείται καθαρισμένο αέριο.

Στο σπίτι, ο καθαρισμός και η αφύγρανση πραγματοποιούνται μέσω της διέλευσης καυσίμου δεξαμενή με σφραγίδα νερού... Ένας άλλος τρόπος είναι να χρησιμοποιήσετε περιβλήματα από φίλτρα νερού οικιακής χρήσης με σιλικαζέλ χύνεται μέσα τους. Το δεύτερο φίλτρο είναι γεμάτο με μεταλλικά νήματα ή πετσέτες - αυτό είναι μια αξιόπιστη προστασία έναντι της περίσσειας θείου.

Εξοπλισμός ανάμιξης

Οι εργοστασιακοί ηλεκτρικοί αναδευτήρες με σύνθετα κιβώτια ταχυτήτων σπάνια χρησιμοποιούνται σε μονάδες βιοαερίου DIY λόγω της υψηλής τιμής και του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας.

Ισχύουν άλλοι τρόποι:

• ανάμιξη με το χέρι
• περιοδική ενεργοποίηση αντλιών κοπράνων, άντληση του υγρού κλάσματος από κάτω προς την επιφάνεια.
• η χρήση ενός συμπιεστή, ο οποίος αντλεί αέριο από κάτω από το καπάκι της δεξαμενής στο υπόστρωμα, μετακινεί τα κάτω στρώματα.

Δεν υπάρχει λόγος ανάδευσης όλο το εικοσιτετράωρο · για την αυτοματοποίηση της διαδικασίας εκκίνησης, οι αντλίες, οι συμπιεστές ή οι αναμικτήρες συνδέονται μέσω χρονιστών κατάλληλης ισχύος.

Θέρμανση και μόνωση

Η αντίδραση ζύμωσης λαμβάνει χώρα ενεργά σε θερμοκρασίες από 34 έως 43 ° C. Καμία από τις γνωστές μεθόδους παραγωγής βιοαερίου δεν θα μπορεί να διατηρήσει αυτές τις παραμέτρους ανεξάρτητα καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους. Ακόμη και στις νοτιότερες περιοχές, εξωτερικά θέρμανση και μόνωση υψηλής ποιότητας.

Μέθοδοι συντήρησης θερμότητας:

• εμβάθυνση του αντιδραστήρα στο έδαφος με ταυτόχρονη μόνωση τοίχου.
• μόνωση της εξωτερικής αποθήκης με μοντέρνα υλικά - πολυστυρένιο, διογκωμένο πολυστυρόλιο, πέτρινο μαλλί, αφρός επικαλυμμένος με αλουμινόχαρτο.

Μερικές φορές ο εξοπλισμός είναι εγκατεστημένος σε κτήρια ή περίπτερα κατασκευασμένα από ξύλο ή πολυανθρακικό τοποθετούνται γύρω από τους αντιδραστήρες. Η θέρμανση πραγματοποιείται με ηλεκτρικά θερμαντικά στοιχεία ή ξεκινά ένας λέβητας, ο οποίος καταναλώνει μέρος του παραγόμενου αερίου.

Όταν η θερμοκρασία του υποστρώματος πέσει κάτω από τους 30 ° C, η ζύμωση μπορεί να διαρκέσει έως και 30 ημέρες ή να σταματήσει εντελώς.

Υπολογισμός εκτιμώμενου κόστους

Πριν προχωρήσετε στο σχεδιασμό της εγκατάστασης, είναι απαραίτητο να υπολογίσετε προσεκτικά όλα τα σχετικά κόστη. Σε ορισμένες περιπτώσεις - σκληρό κλίμα, λίγες διαθέσιμες πρώτες ύλες - είναι πιο κερδοφόρο να εγκαταλείψουμε την κατασκευή.

Κόστος παραγωγής βιοαερίου

Το κόστος παραγωγής βιοαερίου αποτελείται από κόστος εξοπλισμού, κόστος εγκατάστασης και συντήρησης... Εάν χρησιμοποιούνται αγορασμένες πρώτες ύλες, λαμβάνεται υπόψη το κόστος παράδοσης.

Η ίδια η εγκατάσταση αγοράστηκε κατασκευασμένο από το εργοστάσιο ή το κάνετε μόνοι σας... Τα κατασκευασμένα προϊόντα εγκαθίστανται, διαμορφώνονται και συντηρούνται από εξειδικευμένους οργανισμούς. Για ορισμένα μοντέλα θα πρέπει να αγοράσετε Αναλώσιμα - ενεργοποιητές ζύμωσης ή βακτήρια.

Κατά τη λειτουργία, το κόστος αποτελείται από κόστος ηλεκτρικής ενέργειας για ανάμιξη του υποστρώματος και θέρμανση του αντιδραστήρα.

Το κόστος μιας έτοιμης και σπιτικής μονάδας βιοαερίου

Η βιομηχανία παράγει μονάδες βιοαερίου για αγροκτήματα. Ο όγκος του βιοαντιδραστήρα κυμαίνεται από 0,5 έως 30 m³... Πλήρες σύστημα με ενεργοποιημένη τη δεξαμενή 1μ³, για παράδειγμα, το BUG-M, που περιέχει όλα τα απαραίτητα στοιχεία, κοστίζει περίπου 180 χιλιάδες ρούβλια... Εγκαταστάσεις για αγροκτήματα με αγέλες βοοειδών 12 κεφάλια ή 1000 πουλιά θα κοστίσει 2 εκατομμύρια ρούβλια.

Λίγα νοικοκυριά μπορούν να αντέξουν οικονομικά την αγορά αυτού του εξοπλισμού, επομένως προτιμούν να κάνουν την εγκατάσταση μόνοι τους.

Γεννήτριες σπιτιού μπορεί να κοστίσει το ποσό από 50 χιλιάδες ρούβλια, το οποίο σας επιτρέπει να εξοικονομήσετε σημαντικά την αγορά σας.