Što je bioplin i kako napraviti bioplinsko postrojenje vlastitim rukama

Postrojenje za bioplin omogućuje vam korištenje otpada s privatnih farmi, dok istovremeno dobivate jeftinu električnu energiju ili gorivo za grijanje domova i ostale potrebe kućanstva. Uređaj je sastavljen od otpadnog materijala ili od tvorničkih komponenata.

Opis i svojstva bioplina

Bioplin nastaje kada anaerobna (bez zraka) metanska probava biomase... Smjesa sadrži do 55-75% metana, 25-45% ugljični dioksid, različita količina nečistoće sumporovodik, dušikovi oksidi, amonijak i drugi spojevi.

Svojstva smjese ovise o sastojcima komponente:

• metan eksplozivan i izuzetno zapaljiv, nema boju ili miris, potrošačka svojstva povezana su s velikim ispuštanjem topline tijekom izgaranja;
• ugljični dioksid (udisanje ugljičnog dioksida) uzrokuje gubitak pažnje i umor, smanjujući zasićenje krvi kisikom;
• sumporovodik u koncentraciji koja je u gotovom proizvodu, on nije podložan eksploziji, ali je toksičan za ljudsko tijelo;
• amonijak Neugodno miriše, ali u opasnim količinama koje mogu oštetiti sluznicu očiju i dišnih organa, rijetko se proizvodi u instalacijama.

Fizička svojstva:

• pričuva energije 5–6,5 kW / h u jednom kubnom metru;
• kalorijska vrijednost do 7500 kcal / m³;
• temperatura paljenja - 680–750 ° S;
• tlak u reaktoru od 0,05 atm.

Širenje parametara unaprijed je određeno različitim sastavom sirovina, odabirom tehnologije obrade i klimatskim uvjetima tijekom reakcije.

Sirovine za proizvodnju bioplina

Pogon za bioplin za privatnu kuću koristi širok spektar poljoprivrednog otpada kao sirovinu. Obrada bioplinske stanice:

• gnoj bilo koje frakcije, ptičji izmet;
• biljni ostaci - korov, slama, silaža;
• pulpa i pulpa;
• pivska stila;
• nekvalitetne žitarice;
• otpad od proizvodnje ribe;
• melasa različitog podrijetla;
• ostaci klaonice;
• mast;
• korijenski usjevi koji su izgubili svoju hranjivu vrijednost.

Točna količina biogoriva za svaku vrstu sirovine ovisi o tehnologiji prerade.

Metode rudarstva

Sirovina prolazi kroz fazu pripreme kako bi proces fermentacije bio aktivniji i produktivniji.

Stajnjak mogu biti dvije vrste: prirodne i samolegirane. Prva vrsta uzima se ispod životinje zajedno s posteljinom. Samolegirane vrste uklanjaju se s farme mlazom vode.

Pulpa i pulpa - to su zdrobljeni dijelovi povrća, voća i korijenja, iz kojih se istiskuje sok.

Pivo, melasa - nusproizvod pivovara, tvornica šećera, vrijedan je dodatak hrani, stoga je izvedivost upotrebe za proizvodnju plina određena troškom proizvoda.

Biljni ostaci podvrgnuto rezanju ili siliranju.

Koliko je dovoljno

Približni prinos plina iz različitih podloga prikupljen je u tablici.

Sljedeća tablica sažima količinu sirovina koje se mogu dobiti od životinja i s jednog hektara obradive zemlje.

Podaci dani u tablicama ne mogu poslužiti kao osnova za točne izračune, pokazatelji su prosječni za industriju.

Učinkovitost

Blagodati bioplina procjenjuju se prednostima njegove uporabe i izlaz toplotne ili električne energije.

Pokazatelj učinkovitosti ovisi o količini metana u smjesi, koja može sadržavati 45–75%. U prosjeku, kada se sagorijeva 1 m³ bioplina, uzimajući u obzir gubitke i učinkovitost generatora, može se dobiti 1,5–2 kW / električne energije.

Usporedba s drugim izvorima energije

Po svojim potrošačkim svojstvima bioplin se može usporediti s drugim izvorima energije: prirodnim i ukapljenim plinom, komprimiranim metanom.

Načelo rada bioplinskog postrojenja

Biokemijski principi na kojima se temelji tehnologija proizvodnje plina su vitalna aktivnost tri skupine bakterija... Koristiti hidroliza, tvorba kiseline i metana bakterija. Tijekom obrade na više razina proizvodi se konačni proizvod - plinovita zapaljiva smjesa.

U praksi su se raširile dvije vrste proizvodnje biogoriva: "suho" i "mokro".

Mokro

Metoda je najraširenija, jer je pogodna za proizvodnju biogoriva od sirovina s visokim udjelom vlage... Tako se iz gnoja dobiva plin.

Sirovine su zasićene vodom do 90% vlage. Samolegirajući gnoj (uklonjen s farmi mlazom vode) već je spreman za preradu. U industrijskim pogonima tvar se u reaktore dovodi vijčanim transporterima ili fekalnim pumpama. Spremnik je izoliran i u njemu se stalno miješa biomasa.

Kako razgradnja napreduje, stvara se plinska smjesa koja se ispušta u akumulator. Sadržaj sumpora smanjuju posebne bakterije koje koloniziraju stijenke spremnika. Nakon čišćenja, gorivo ulazi u odjel za kogeneraciju, gdje električnu energiju generiraju plinsko-klipni generatori. U ostalim varijantama stanica, plin se kompresorima dovodi do potrebnog radnog tlaka i ulazi u distribucijsku mrežu.

Dio energije uzima se za zagrijavanje biomase u reaktoru na 41–43 ° S.

Talog se uklanja dok se nakuplja.

U modelima kućanstva ne postoji kogeneracijski sustav, sav se plin koristi za potrebe proizvodnje topline. Utovar i istovar reaktora izvodi se ručno.

Suho

Omogućuje dobivanje plina iz sirovina s malim udjelom vlage. Razrjeđivanje podloge vodom nije predviđeno, ali fermentacija se događa na 50% vlaga u reakcijskoj zoni.

Kako fermentacija napreduje, tekuća frakcija se sakuplja u odvodni sustav i pomoću cirkulacijskih pumpi raspršuje se preko polusuhe podloge.Ne dolazi do miješanja i prevrtanja, što smanjuje potrošnju energije za proizvodnju.

Fermentacija se odvija na temperaturi od 34–37 ° S. Vanjsko zagrijavanje je minimalno, toplina se oslobađa tijekom kemijskih reakcija organskih sirovina.

Obje metode mogu se primijeniti pri radu sa samoizgrađenim postrojenjem za bioplin.

Opseg primjene

Ciljevi prerade razlikuju se za velike industrije i privatne farme.

Za privatnu kuću

U privatnim kućanstvima u pravilu nema dovoljno organskog otpada za grijanje stambene zgrade. Međutim, stajski gnoj jedne krave i nekoliko svinja dovoljan je za dobivanje plina. za grijanje mjesta na kojima se drže životinje i za pripremu hrane... Za izgaranje koriste se plinski infracrveni plamenici.

Fermentirana masa raspoređuje se po vrtu ili dvorištu.

Za ratarstvo

Na farmi će biti dovoljno plina za grijanje svih prostorija plinskim kotlovimakoji su sigurniji od plamenika i mogu raditi danonoćno.

Troškovi tvorničkih instalacija s generatorom električne energije približavaju se milijunu rubalja, pa se rijetko kupuju.

Prerada stajskog gnoja u fermentiranu masu korisna je za poljoprivrednika, jer smanjuje troškove isporuke rezultirajućeg gnojiva na polja.

Za poduzeće

Velika poljoprivredna poduzeća dobivaju sirovine za bioplinska postrojenja tijekom cijele godine.

Dobiveni bioplin koristi se za proizvodnju električne energije i goriva za kotlove. Otpad se granulira i raspoređuje po oranicama. Neka poduzeća proizvode tekuća gnojiva koja se prodaju u malim spremnicima od 5 litara ili više.

Istodobno s proizvodnjom plina, poljoprivredna gospodarstva rješavaju problem iskorištavanja stajskog gnoja i peradi.

Uradi sam bioplinsku postaju

S nedostatkom iskustva u gradnji složenih inženjerskih sustava, pokušavaju se pridržavati načela: što je dizajn jednostavniji, to je pouzdaniji i izdržljiviji... Upute za proizvodnju DIY bioplina uključuju nekoliko faza:

• oblikovati uzimajući u obzir količinu raspoloživih sirovina i produktivnost;
• izbor i priprema mjesta postavljanje opreme;
• prazan uređaji, sklopovi, sklopovi;
• montaža spremnici;
• povezanost pomoćna oprema;
• instalacija plinovoda;
• pokretanje, podešavanje i podešavanje.

Nakon uspješnog pokretanja, identificirani nedostaci se uklanjaju i sustav se pušta u rad pod punim opterećenjem.

Oblikovati

Domaća jednostavna postrojenja za bioplin ne razlikuju se po visokoj učinkovitosti zbog činjenice da su reakcije u pogrešnom načinu.

Na temelju toga pretpostavlja se da jedan kubični metar spremnik za fermentaciju ispušta dovoljno plina za grijanje 10 m² stambenog prostora... Dakle, za grijanje ladanjske kuće površine 50 m² trebat će vam spremnik od 5 m³.

Utovar i istovar sirovina u kućnim instalacijama koje se proizvode istovremeno, približno jednom u 15-25 dana, ovisno o potrošnji. Ulazak u način rada može potrajati do 5 dana.

Trenutno osiguravaju grijanje kuće na druge načine ili grade rezervoar od 1-2 m³.

Mjesto

Mjesto za posudu fermentacija se bira na temelju nekoliko uvjeta:

• jednostavnost isporuke sirovina i odlaganje otpada;
• sigurno skladištenje sirovina i otpada dalje od stanovanja;
• minimalni troškovi za opskrbu inženjerskih mreža.

Ispravno mjesto trebalo bi biti povoljno smješteno uzimajući u obzir infrastrukturu mjesta.

Materijali za izradu bioreaktora

Osnova bioplinske stanice u privatnim kućanstvima je bunker... Koristi se kao rezervoar:

• bunker od betona ili opeke;
• zatvoreni spremnici od plastike i stakloplastike;
• polietilenske, polipropilenske i polivinilkloridne čaure;
• čelične bačve, kocke, stupovi.

Zahtjevi reaktora:

• vodonepropusnost;
• dovoljno jak da podnese težinu mokre podloge i efektivni pritisak tla;
• jednostavnost usluge;
• otpornost na agresivne sredine.

Odaberite za proizvodnju sustava opskrbe sirovinama plastične cijevikoji se koriste u kanalizaciji. Isplativije je koristiti HDPE cijevi - spojeni su bez plinskog zavarivanja.

Sustav za prikupljanje i uklanjanje plina

Na najvišoj točki koša za fermentaciju napravite cijev za ispušne plinove... Ako je moguće, cijev je postavljena u zrak, ali zaštićena od sunca. Omogućite mali porast od 1-2%. U ovom slučaju, izlaz je hladnjak i kondenzat se taloži na unutarnjim zidovima i teče u spremnik.

Grana koja vodi do spremnika za plin povezana je s izlaznom cijevi.

U malim postajama držači plina izrađeni su od ojačanog polimernog filma.

Pročišćavanje od nečistoća

Za rad kotlova ili ploča za kuhanje tople vode potreban je pročišćeni plin.

Kod kuće se čišćenje i odvlaživanje vrši propuštanjem goriva spremnik s vodenom brtvom... Drugi način je korištenje kućišta iz vodenih filtera za kućanstvo s ulivenim silikagelom u njih. Drugi je filtar ispunjen metalnim turpijama ili krpama za umivanje - ovo je pouzdana zaštita od viška sumpora.

Oprema za miješanje

Tvornički proizvedene električne miješalice sa složenim prijenosnicima rijetko se koriste u samostalnim pogonima za bioplin zbog visoke cijene i troškova električne energije.

Ostali se prijavljuju načini:

• miješanje ručno;
• povremeno uključivanje fekalnih pumpi, pumpanje tekuće frakcije s dna na površinu;
• upotreba kompresora, koji pumpa plin ispod poklopca ležišta u podlogu, pomiče donje slojeve.

Nema potrebe za danonoćnim miješanjem; radi automatizacije postupka pokretanja pumpe, kompresori ili mješalice spajaju se pomoću odbrojavanja odgovarajuće snage.

Grijanje i izolacija

Reakcija fermentacije odvija se aktivno na temperaturama od 34 do 43 ° C. Nijedna od poznatih metoda proizvodnje bioplina neće moći održavati takve parametre neovisno tijekom cijele godine. Čak i u najjužnijim regijama, vanjske grijanje i visokokvalitetna izolacija.

Metode očuvanja topline:

• produbljivanje reaktora u zemlju uz istodobnu izolaciju zidova;
• izolacija vanjskog bunkera modernim materijalima - polistiren, ekspandirani polistiren, kamena vuna, pjenasta pjena.

Ponekad se oprema instalira u gospodarskim zgradama ili se oko reaktora postavljaju paviljoni od drveta ili polikarbonata. Zagrijavanje se vrši pomoću električnih grijaćih elemenata ili se pokreće kotao koji troši dio proizvedenog plina.

Kada temperatura supstrata padne ispod 30 ° C, fermentacija može potrajati i do 30 dana ili potpuno prestati.

Izračun procijenjenih troškova

Prije nego što nastavite s dizajnom instalacije, potrebno je pažljivo izračunati sve troškove. U nekim slučajevima - surova klima, malo sirovina na raspolaganju - isplativije je napustiti gradnju.

Troškovi proizvodnje bioplina

Troškovi proizvodnje bioplina sastoje se od troškovi opreme, instalacije i održavanja... Ako se koriste kupljene sirovine, uzimaju se u obzir troškovi isporuke.

Sama instalacija je kupljena tvornički proizvedeno ili to učinite sami... Proizvedene proizvode instaliraju, konfiguriraju i servisiraju specijalizirane organizacije. Za neke modele morat ćete kupiti Potrošni materijal - aktivatore fermentacije ili bakterije.

Tijekom rada troškovi se sastoje od troškovi električne energije za miješanje podloge i zagrijavanje reaktora.

Trošak gotovog i domaćeg postrojenja za bioplin

Industrija proizvodi postrojenja za bioplin za farme. Volumen bioreaktora varira od 0,5 do 30 m³... Kompletan sustav s uključenim spremnikom 1m³, na primjer, BUG-M, koji sadrži sve potrebne komponente, košta oko 180 tisuća rubalja... Postrojenja za farme sa stadima stoke 12 grla ili 1000 ptica koštat će 2 milijuna rubalja.

Malo koja kućanstva mogu si priuštiti kupnju takve opreme, pa radije instalaciju izrađuju sami.

Domaći generatori može koštati iznos od 50 tisuća rubalja, koji vam omogućuje značajnu uštedu na kupnji.