Una planta de biogás le permite utilizar desechos de granjas privadas, mientras recibe electricidad o combustible de bajo costo para la calefacción del hogar y otras necesidades del hogar. El dispositivo se ensambla a partir de materiales de desecho o de componentes de fábrica.
- Descripción y propiedades del biogás.
- Materias primas para la producción de biogás
- Métodos de minería
- Cuanto tiempo es suficiente
- Eficiencia
- Comparación con otras fuentes de energía
- El principio de funcionamiento de una planta de biogás.
- Mojado
- Seco
- Ámbito de aplicación
- Para una casa particular
- Para la agricultura
- Para la empresa
- Estación de biogás de bricolaje
- Diseño
- Localización
- Materiales para hacer un biorreactor.
- Sistema de recolección y eliminación de gases
- Purificación de impurezas
- Equipo de mezcla
- Calefacción y aislamiento
- Cálculo de costo estimado
- Costos de producción de biogás
- El costo de una planta de biogás casera y confeccionada.
Descripción y propiedades del biogás.
Las propiedades de la mezcla dependen de los componentes. componentes:
- metano explosivo y extremadamente inflamable, no tiene color ni olor, las propiedades del consumidor están asociadas con una gran liberación de calor durante la combustión;
- dióxido de carbono (dióxido de carbono) inhalado provoca pérdida de atención y fatiga, reduciendo la saturación de oxígeno en sangre;
- sulfuro de hidrógeno en la concentración que se encuentra en el producto terminado, no está sujeto a explosión, pero es tóxico para el cuerpo humano;
- amoníaco Huele desagradable, pero en cantidades peligrosas que pueden dañar las membranas mucosas de los ojos y los órganos respiratorios, rara vez se produce en las instalaciones.
Propiedades físicas:
- reserva de energía 5-6,5 kW / h en un metro cúbico;
- poder calorífico hasta 7500 kcal / m³;
- temperatura de ignición - 680–750 ° С;
- presión en el reactor desde 0,05 atm.
La difusión de los parámetros está predeterminada por la diferente composición de las materias primas, la selección de la tecnología de procesamiento y las condiciones climáticas durante la reacción.
Materias primas para la producción de biogás
- estiércol de cualquier fracción, excrementos de pájaros;
- residuos de plantas: malezas, paja, ensilaje;
- pulpa y pulpa;
- vinagre de cerveza;
- cultivos de cereales deficientes;
- desechos de la producción de pescado;
- melaza de diversos orígenes;
- los restos del matadero;
- grasa;
- cultivos de raíces que han perdido su valor nutricional.
La cantidad exacta de biocombustible para cada tipo de materia prima depende de la tecnología de procesamiento.
Métodos de minería
La materia prima pasa por una etapa de preparación para que el proceso de fermentación sea más activo y productivo.
Estiércol Puede ser de dos tipos: natural y autoaleado. La primera especie se toma de debajo del animal junto con la ropa de cama. La especie autoaleada se retira de la explotación mediante un chorro de agua.
Pulpa y pulpa - se trata de partes trituradas de hortalizas, frutas y tubérculos, de las que se extrae el jugo.
Vinaza de cerveza, melaza - un subproducto de las cervecerías, las fábricas de azúcar, son un valioso aditivo alimentario, por lo tanto, la viabilidad de su uso para la producción de gas está determinada por el costo del producto.
Residuos vegetales sometido a corte o ensilado.
Cuanto tiempo es suficiente
El rendimiento de gas aproximado de diferentes sustratos se recoge en la tabla.
| Sustrato | Contenido de humedad de las materias primas,% | Producción de biocombustible, m³ de una tonelada de materias primas |
| Estiércol de ganado (natural) | 85 | 55 |
| Estiércol de ganado (método de eliminación de autoaleado) | 95 | 22 |
| Estiércol de cerdo natural | 85 | 62 |
| Estiércol de cerdo autoaleado | 95 | 25 |
| Excrementos de aves | 60–75 | 90–100 |
| Hierba fresca | 50–90 | Más de 200 |
| Ensilaje de maiz | 60–90 | Hasta 180 |
| Pulpa de papa | 90 | Hasta 32 |
| Pulpa de remolacha | 78 | 119 |
La siguiente tabla resume la cantidad de materias primas que se pueden obtener de los animales y de una hectárea de tierra cultivable.
| Una fuente | Materias primas | Número de materias primas t / año | Cantidad de biogás m³ |
| Vaca lechera | Estiércol líquido sin ropa de cama | 20 | Hasta 500 |
| Cerdo de engorde | Estiércol líquido sin ropa de cama | 2–6 | 40–170 |
| Gobio de engorde | Estiércol sólido con lecho | 5–12 | 250–850 |
| Caballo | Estiércol sólido sin lecho | hasta 8 | 500 |
| 100 pollos | Excrementos secos | 2 | 250 |
| 1 hectárea de tierra cultivable | Remolacha azucarera, ensilaje de maíz | 40–70 | 5200–10500 |
| 1 hectárea de tierra cultivable | Ensilaje de hierba fresca y cereales | 25–50 | 5000–8000 |
Los datos proporcionados en las tablas no pueden servir como base para cálculos precisos, los indicadores se promedian sobre la industria.
Eficiencia
Los beneficios del biogás se evalúan por los beneficios de su uso y salida de energía térmica o eléctrica.
El indicador de eficiencia depende de la cantidad de metano en la mezcla, que puede contener entre un 45 y un 75%. En promedio, al quemar 1 m³ de biogás, teniendo en cuenta las pérdidas y la eficiencia del generador, se pueden obtener 1,5–2 kW / electricidad.
Comparación con otras fuentes de energía
Por sus propiedades de consumo, el biogás se puede comparar con otras fuentes de energía: gas natural y licuado, metano comprimido.
| Característica | Biogás | Natural | Propano licuado | Comprimido (metano) |
| Temperatura de ignición, ° С | 700 | 650 | 480 | 650 |
| Densidad, kg / m³ | 1,2 | 0,7 | 2,0 | 0,73 |
| Densidad relativa al aire | 0,9 | 0,55 | 1,5 | 0,55 |
| Energía de combustión kW * h / m³ | 2,9–5,0 | 10 | 25 | 10 |
El principio de funcionamiento de una planta de biogás.
En la práctica, se han generalizado dos tipos de producción de biocombustibles: “seca” y “húmeda”.
Mojado
El método está más extendido, ya que es adecuado para la producción de biocombustibles. de materias primas con alto contenido de humedad... Así es como se obtiene el gas del estiércol.
Las materias primas están saturadas con agua hasta un 90% de humedad. El estiércol autoaleante (extraído de las granjas por corrientes de agua) ya está listo para su procesamiento. En las plantas industriales, la sustancia se alimenta a los reactores mediante transportadores de tornillo o bombas fecales. El tanque está aislado y la biomasa se mezcla constantemente en él.
A medida que avanza la descomposición, se genera una mezcla de gases que se descarga en el acumulador. El contenido de azufre es reducido por bacterias especiales que colonizan las paredes del tanque. Después de la limpieza, el combustible ingresa al departamento de cogeneración, donde la electricidad es generada por generadores de pistón de gas. En otras variantes de estaciones, los compresores llevan el gas a la presión de funcionamiento requerida y entra en la red de distribución.
Parte de la energía se utiliza para calentar la biomasa en el reactor a 41–43 ° С.
El sedimento se elimina a medida que se acumula.
En los modelos domésticos no existe un sistema de cogeneración, todo el gas se utiliza para las necesidades de generación de calor. La carga y descarga del reactor se realiza manualmente.
Seco
Permite obtener gas a partir de materias primas con bajo contenido de humedad. No se proporciona dilución del sustrato con agua, pero la fermentación ocurre al 50% humedad en la zona de reacción.
A medida que avanza la fermentación, la fracción líquida se recoge en un sistema de drenaje y, mediante bombas de circulación, se pulveriza sobre un sustrato semiseco.No se agita ni se da vuelta, lo que reduce el consumo de energía para la producción.
La fermentación tiene lugar a una temperatura de 34–37 ° С. El calentamiento externo es mínimo, el calor se libera durante las reacciones químicas de las materias primas orgánicas.
Ambos métodos se pueden aplicar cuando se opera una planta de biogás de construcción propia.
Ámbito de aplicación
Para una casa particular
En los hogares privados, por regla general, no hay suficientes desechos orgánicos para proporcionar calefacción a un edificio residencial. Sin embargo, el estiércol de una vaca y un par de cerdos es suficiente para obtener gas. para calentar lugares donde se mantienen los animales y para la preparación de alimentos... Los quemadores de infrarrojos de gas se utilizan para la combustión.
La masa fermentada se distribuye por el jardín o patio trasero.
Para la agricultura
Habrá suficiente gas en la granja para calentar todas las habitaciones con calderas de gasque son más seguros que los quemadores y pueden funcionar las 24 horas del día.
El costo de las instalaciones de fábrica con un generador de electricidad se acerca a 1 millón de rublos, por lo que rara vez se compran.
Procesar estiércol en una masa fermentada es beneficioso para el agricultor, ya que reduce el costo de entregar el fertilizante resultante a los campos.
Para la empresa
Las grandes empresas agrícolas reciben materias primas para las plantas de biogás durante todo el año.
El biogás resultante se utiliza para generar electricidad y combustible para calderas. Los residuos se granulan y distribuyen sobre tierras cultivables. Algunas empresas producen fertilizantes líquidos, que se venden en pequeños envases de 5 litros o más.
Simultáneamente con la producción de gas, las explotaciones agrícolas están resolviendo el problema de la utilización de estiércol y excrementos de aves de corral.
Estación de biogás de bricolaje
Con una falta de experiencia en la construcción de sistemas de ingeniería complejos, intentan adherirse al principio: Cuanto más simple es el diseño, más confiable y duradero es... Las instrucciones de fabricación de la planta de biogás de bricolaje incluyen varias etapas:
- diseño teniendo en cuenta la cantidad de materias primas disponibles y la productividad;
- elección y preparación del sitio colocación de equipos;
- blanco dispositivos, conjuntos, conjuntos;
- instalación contenedores;
- conexión equipo auxiliar;
- instalación de gasoductos;
- puesta en marcha, configuración y ajuste.
Después de una puesta en marcha exitosa, se eliminan las deficiencias identificadas y el sistema se pone en funcionamiento a plena carga.
Diseño
Con base en esto, se asume que un metro cúbico el tanque de fermentación emite suficiente gas para calentar 10 m² de vivienda... Por lo tanto, para calentar una casa de campo con una superficie de 50 m², necesitará un depósito de 5 m³.
Carga y descarga de materias primas en instalaciones domésticas producidas al mismo tiempo, aproximadamente una vez cada 15-25 días, dependiendo del consumo. Puede tomar hasta 5 días para ingresar al modo de operación.
En este momento, prevén calentar la casa de otras formas o construyen un depósito de 1 a 2 m³.
Localización
Lugar para el contenedor La fermentación se elige en función de varias condiciones:
- facilidad de entrega de materias primas y eliminación de desechos;
- almacenamiento seguro de materias primas y desechos lejos de la vivienda;
- costos mínimos para el suministro de redes de ingeniería.
La ubicación correcta debe estar convenientemente ubicada, teniendo en cuenta la infraestructura del sitio.
Materiales para hacer un biorreactor.
- búnker de hormigón o ladrillo;
- recipientes sellados de plástico y fibra de vidrio;
- manguitos de polietileno, polipropileno y cloruro de polivinilo;
- barriles de acero, cubos, columnas.
Requisitos del reactor:
- impermeabilidad;
- suficientemente fuerte para soportar el peso del sustrato húmedo y la presión efectiva del suelo;
- facilidad de servicio;
- Resistencia a ambientes agresivos.
Para la fabricación del sistema de suministro de materia prima, elija tubos de plasticoque se utilizan en el alcantarillado. Es más rentable de usar Tuberías de polietileno de alta densidad - están conectados sin utilizar soldadura de gas.
Sistema de recolección y eliminación de gases
Una rama que conduce al tanque de almacenamiento de gas está conectada a la tubería de salida.
En estaciones pequeñas, los gasificadores están hechos de película de polímero reforzado.
Purificación de impurezas
Para el funcionamiento de calderas o encimeras de agua caliente sanitaria, se requiere gas purificado.
En casa, la limpieza y deshumidificación se realiza pasando combustible por tanque con sello de agua... Otra forma es usar carcasas de filtros de agua domésticos con gel de sílice vertido en ellos. El segundo filtro está lleno de limaduras de metal o paños; esta es una protección confiable contra el exceso de azufre.
Equipo de mezcla
Los agitadores eléctricos fabricados en fábrica con cajas de engranajes complejas rara vez se utilizan en plantas de biogás de bricolaje debido a su alto precio y costos de electricidad.
Otros aplican formas:
- mezclar a mano;
- encendido periódico de bombas fecales, bombeo de la fracción líquida del fondo a la superficie;
- el uso de un compresor, que bombea gas desde debajo de la tapa del depósito al sustrato, mueve las capas inferiores.
No hay necesidad de agitar todo el día; para automatizar el proceso de puesta en marcha, las bombas, compresores o mezcladores se conectan a través de temporizadores de potencia adecuada.
Calefacción y aislamiento
Métodos de conservación del calor:
- profundización del reactor en el suelo con aislamiento de pared simultáneo;
- aislamiento del búnker exterior con materiales modernos: poliestireno, poliestireno expandido, lana de roca, espuma recubierta de papel de aluminio.
A veces, el equipo se instala en dependencias o se erigen pabellones de madera o policarbonato alrededor de los reactores. El calentamiento se realiza mediante elementos calefactores eléctricos o se pone en marcha una caldera, que consume parte del gas producido.
Cuando la temperatura del sustrato desciende por debajo de los 30 ° C, la fermentación puede tardar hasta 30 días o detenerse por completo.
Cálculo de costo estimado
Antes de continuar con el diseño de la instalación, es necesario calcular cuidadosamente todos los costos involucrados. En algunos casos - clima severo, pocas materias primas disponibles - es más rentable abandonar la construcción.
Costos de producción de biogás
Los costos de producción de biogás consisten en costos de equipo, costos de instalación y mantenimiento... Si se utilizan materias primas compradas, se tiene en cuenta el costo de envío.
La instalación en sí se compra. hecho en fábrica o hágalo usted mismo... Los productos fabricados son instalados, configurados y mantenidos por organizaciones especializadas. Para algunos modelos tendrás que comprar Consumibles - activadores de fermentación o bacterias.
Durante la operación, los costos consisten en costos de electricidad para mezclar el sustrato y calentar el reactor.
El costo de una planta de biogás casera y confeccionada.
La industria produce plantas de biogás para granjas. El volumen del biorreactor varía de 0,5 a 30 m³... Sistema completo con depósito encendido 1 m³, por ejemplo, BUG-M, que contiene todos los componentes necesarios, cuesta aproximadamente 180 mil rublos... Instalaciones para explotaciones ganaderas 12 cabezas o 1000 pájaros costará 2 millones de rublos.
Pocos hogares pueden permitirse la compra de dicho equipo, por lo que prefieren realizar la instalación ellos mismos.
Generadores domésticos puede costar la cantidad de 50 mil rublos, lo que le permite ahorrar significativamente en su compra.
