Kas ir biogāze un kā ar savām rokām izveidot biogāzes staciju

Biogāzes stacija ļauj izmantot atkritumus no privātām saimniecībām, vienlaikus saņemot lētu elektrību vai degvielu mājas apkurei un citām mājsaimniecības vajadzībām. Ierīce ir samontēta no lūžņu materiāliem vai no rūpnīcas sastāvdaļām.

Biogāzes apraksts un īpašības

Biogāze rodas, kad anaerobā (bez gaisa) biomasas metāna šķelšana... Maisījums satur līdz 55-75% metāna, 25-45% oglekļa dioksīds, atšķirīgs daudzums piemaisījumi sērūdeņradis, slāpekļa oksīdi, amonjaks un citi savienojumi.

Maisījuma īpašības ir atkarīgas no sastāvdaļām komponentiem:

• metāns sprādzienbīstamas un īpaši viegli uzliesmojošas, bezkrāsainas un bez smaržas patērētāja īpašības ir saistītas ar lielu siltuma izdalīšanos degšanas laikā;
• oglekļa dioksīds (ieelpotais oglekļa dioksīds) izraisa uzmanības zudumu un nogurumu, samazinot skābekļa piesātinājumu asinīs;
• Ūdeņraža sulfīds koncentrācijā, kas rodas gatavajā produktā, tā nav pakļauta sprādzienam, bet ir toksiska cilvēka ķermenim;
• amonjaks Tas smaržo nepatīkami, bet bīstamos daudzumos, kas var sabojāt acu un elpošanas orgānu gļotādas, to reti ražo iekārtās.

Fizikālās īpašības:

• enerģijas rezerve 5–6,5 kW / h vienā kubikmetrā;
• siltumspēja līdz 7500 kcal / m³;
• aizdegšanās temperatūra - 680–750 ° С;
• spiediens reaktorā no 0,05 atm.

Parametru izplatību iepriekš nosaka atšķirīgais izejvielu sastāvs, apstrādes tehnoloģijas izvēle un klimatiskie apstākļi reakcijas laikā.

Izejvielas biogāzes ražošanai

Biogāzes stacija privātmājai kā izejvielas izmanto ļoti dažādus lauksaimniecības atkritumus. Biogāzes stacija apstrādā:

• jebkuras frakcijas kūtsmēsli, putnu izkārnījumi;
• augu atliekas - nezāles, salmi, skābbarība;
• mīkstums un mīkstums;
• alus destilācija;
• neatbilstošas ​​graudaugu kultūras;
• zivju ražošanas atkritumi;
• dažādas izcelsmes melase;
• kautuves atliekas;
• tauki;
• sakņaugi, kas zaudējuši uzturvērtību.

Precīzs biodegvielas daudzums katram izejvielu veidam ir atkarīgs no apstrādes tehnoloģijas.

Ieguves metodes

Izejviela iziet sagatavošanas posmu, lai padarītu fermentācijas procesu aktīvāku un produktīvāku.

Kūtsmēsli var būt divu veidu: dabīgs un pašleģēts. Pirmās sugas tiek ņemtas no dzīvnieka apakšas kopā ar pakaišiem. Automobiļu sakausējumu sugas no saimniecības izved ar ūdens straumi.

Celuloze un celuloze - tās ir sasmalcinātas dārzeņu, augļu un sakņaugu daļas, no kurām izspiesta sula.

Alus destilācija, melase - alus darītavu, cukura rūpnīcu blakusprodukts ir vērtīga pārtikas piedeva, tāpēc izmantošanas iespējamību gāzes ražošanai nosaka produkta izmaksas.

Augu atliekas pakļauts griešanai vai silēšanai.

Cik ilgi pietiek

Aptuvenais gāzes daudzums no dažādiem substrātiem ir apkopots tabulā.

Šajā tabulā ir apkopots izejvielu daudzums, ko var iegūt no dzīvniekiem un no viena hektāra aramzemes.

Tabulās sniegtie dati nevar kalpot par pamatu precīziem aprēķiniem, rādītāji tiek aprēķināti vidēji visā nozarē.

Efektivitāte

Biogāzes ieguvumus novērtē pēc tās izmantošanas ieguvumiem un siltuma vai elektriskās enerģijas izlaide.

Efektivitātes rādītājs ir atkarīgs no metāna daudzuma maisījumā, kas var saturēt 45–75%. Dedzinot 1 m³ biogāzes, vidēji, ņemot vērā zudumus un ģeneratora efektivitāti, var iegūt 1,5–2 kW / elektrību.

Salīdzinājums ar citiem enerģijas avotiem

Pēc patērētāja īpašībām biogāzi var salīdzināt ar citiem enerģijas avotiem: dabisko un sašķidrināto gāzi, saspiesto metānu.

Biogāzes stacijas darbības princips

Gāzes ražošanas tehnoloģijas bioķīmiskie principi ir trīs baktēriju grupu vitālā aktivitāte... Izmantot hidrolīze, skābes veidošana un metāna veidošana baktērijas. Daudzlīmeņu apstrādes laikā tiek ražots gala produkts - gāzveida degošs maisījums.

Praksē ir plaši izplatīti divi biodegvielas ražošanas veidi: “sausa” un “mitra”.

Slapjš

Metode ir visizplatītākā, jo tā ir piemērota biodegvielu ražošanai no izejvielām ar augstu mitruma saturu... Tā no kūtsmēsliem iegūst gāzi.

Izejvielas ir piesātinātas ar ūdeni līdz 90% mitruma. Pašleģējošie kūtsmēsli (no saimniecībām izvadīti ar ūdens straumēm) jau ir gatavi pārstrādei. Rūpniecības uzņēmumos viela tiek ievadīta reaktoros ar skrūvju konveijeriem vai fekāliju sūkņiem. Tvertne ir izolēta, un tajā pastāvīgi tiek sajaukta biomasa.

Sadalīšanās gaitā rodas gāzes maisījums, kas tiek izvadīts akumulatorā. Sēra saturu samazina īpašas baktērijas, kas kolonizē tvertnes sienas. Pēc tīrīšanas degviela nonāk koģenerācijas nodaļā, kur elektrību ražo gāzes virzuļu ģeneratori. Citos staciju variantos gāzi kompresori noved līdz vajadzīgajam darba spiedienam un nonāk sadales tīklā.

Daļa enerģijas tiek patērēta reaktorā esošās biomasas sildīšanai līdz 41–43 ° С.

Nogulsnes uzkrāšanās laikā tiek noņemtas.

Mājsaimniecības modeļos nav koģenerācijas sistēmas, visa gāze tiek izmantota siltuma radīšanas vajadzībām. Reaktora iekraušana un izkraušana tiek veikta manuāli.

Sauss

Ļauj iegūt gāzi no izejvielām ar zemu mitruma saturu. Substrāta atšķaidīšana ar ūdeni nav paredzēta, bet fermentācija notiek pie 50% mitrums reakcijas zonā.

Fermentācijas gaitā šķidrā frakcija tiek savākta drenāžas sistēmā un, izmantojot cirkulācijas sūkņus, tiek izsmidzināta pa daļēji sausu substrātu.Maisīšana un apgāšanās nenotiek, kas samazina enerģijas patēriņu ražošanai.

Fermentācija notiek 34–37 ° С temperatūrā. Ārējā apkure ir minimāla, siltums izdalās organisko izejvielu ķīmisko reakciju laikā.

Abas metodes var izmantot, darbinot pašbūvētu biogāzes staciju.

Piemērošanas joma

Apstrādes mērķi lielajām nozarēm un privātām saimniecībām atšķiras.

Par privātmāju

Privātajās mājsaimniecībās parasti nepietiek organisko atkritumu, lai nodrošinātu dzīvojamās ēkas apkuri. Tomēr, lai iegūtu gāzi, pietiek ar vienas govs un pāris cūku kūtsmēsliem. dzīvnieku sildīšanas vietu apsildīšanai un barības sagatavošanai... Degšanai tiek izmantoti gāzes infrasarkanie degļi.

Raudzētā masa tiek sadalīta pa dārzu vai pagalmu.

Lauksaimniecībai

Saimniecībā būs pietiekami daudz gāzes visu telpu apsildīšanai ar gāzes katliemkas ir drošāki par degļiem un var darboties visu diennakti.

Rūpnīcas uzstādīšanas izmaksas ar elektrības ģeneratoru tuvojas 1 miljonam rubļu, tāpēc tos reti pērk.

Kūtsmēslu pārstrāde fermentētā masā ir izdevīga lauksaimniekam, jo ​​tas samazina iegūtā mēslojuma nogādāšanas laukos izmaksas.

Uzņēmumam

Lielie lauksaimniecības uzņēmumi visu gadu saņem izejvielas biogāzes stacijām.

Iegūto biogāzi izmanto elektrības un degvielas ražošanai katliem. Atkritumi tiek granulēti un sadalīti pa aramzemi. Daži uzņēmumi ražo šķidros mēslošanas līdzekļus, kurus pārdod mazos traukos ar tilpumu 5 litri vai vairāk.

Vienlaikus ar gāzes ražošanu lauku saimniecības risina kūtsmēslu un mājputnu izkārnījumu izmantošanas problēmu.

DIY biogāzes stacija

Tā kā trūkst pieredzes sarežģītu inženiertehnisko sistēmu izveidē, viņi cenšas ievērot principu: jo vienkāršāks dizains, jo uzticamāks un izturīgāks tas ir... DIY biogāzes stacijas ražošanas instrukcijās ietilpst vairāki posmi:

• dizains ņemot vērā pieejamo izejvielu daudzumu un produktivitāti;
• izvēle un vietas sagatavošana aprīkojuma izvietošana;
• tukšs ierīces, mezgli, mezgli;
• uzstādīšana konteineri;
• savienojums palīgiekārtas;
• gāzes cauruļvadu uzstādīšana;
• palaišana, iestatīšana un pielāgošana.

Pēc veiksmīgas palaišanas konstatētie trūkumi tiek novērsti un sistēma tiek nodota ekspluatācijā ar pilnu slodzi.

Dizains

Pašdarinātas vienkāršas biogāzes stacijas neatšķiras ar augstu efektivitāti sakarā ar to, ka reakcijas notiek nepareizā režīmā.

Pamatojoties uz to, tiek pieņemts, ka viens kubikmetrs fermentācijas tvertne izstaro pietiekami daudz gāzes apkurei 10 m² mājoklis... Tādējādi, lai apsildītu lauku māju 50 m² platībā, jums būs nepieciešama 5 m³ tvertne.

Izejvielu iekraušana un izkraušana mājas iekārtās, kas ražotas vienlaikus, aptuveni reizi 15-25 dienās, atkarībā no patēriņa. Darba režīma ievadīšana var ilgt līdz 5 dienām.

Pašlaik tie nodrošina mājas apkuri citos veidos vai uzbūvē rezervuāru 1–2 m³.

Atrašanās vieta

Vieta konteineram fermentācija tiek izvēlēta, pamatojoties uz vairākiem nosacījumiem:

• izejvielu piegādes un atkritumu apglabāšanas vienkāršība;
• droša izejvielu un atkritumu uzglabāšana ārpus mājām;
• minimālās izmaksas par inženiertīklu piegādi.

Pareizajai atrašanās vietai jābūt ērti izvietotai, ņemot vērā vietnes infrastruktūru.

Materiāli bioreaktora izgatavošanai

Biogāzes stacijas pamats privātajās mājsaimniecībās ir bunkurs... Izmanto kā rezervuāru:

• betona vai ķieģeļu bunkurs;
• plastmasas un stikla šķiedras noslēgti trauki;
• polietilēna, polipropilēna un polivinilhlorīda uzmavas;
• tērauda mucas, kubi, kolonnas.

Reaktora prasības:

• ūdensizturība;
• pietiekami izturīgs, lai izturētu mitrā substrāta svaru un efektīvo augsnes spiedienu;
• apkalpošanas vieglums;
• izturība pret agresīvu vidi.

Izejvielu piegādes sistēmas ražošanai izvēlieties plastmasas cauruleskas tiek izmantoti kanalizācijā. Tas ir izdevīgāk izmantot HDPE caurules - tie ir savienoti, neizmantojot gāzes metināšanu.

Gāzes savākšanas un noņemšanas sistēma

Fermentācijas tvertnes augstākajā vietā izveidojiet izplūdes gāzu caurule... Ja iespējams, caurule tiek uzstādīta gaisā, bet pasargāta no saules. Nodrošiniet nelielu 1–2% pieaugumu. Šajā gadījumā izeja ir ledusskapis, un kondensāts nosēžas uz iekšējām sienām un ieplūst tvertnē.

Izeja, kas ved uz gāzes uzglabāšanas tvertni, ir savienota ar izplūdes cauruli.

Mazās stacijās starplikas ir izgatavotas no pastiprinātas polimēra plēves.

Attīrīšana no piemaisījumiem

Sadzīves karstā ūdens katlu vai plīšu darbībai nepieciešama attīrīta gāze.

Mājās tīrīšanu un sausināšanu veic, izlaižot degvielu tvertne ar ūdens blīvējumu... Vēl viens veids ir izmantot korpusi no sadzīves ūdens filtriem ar tajos ielej silikagelu. Otrais filtrs ir piepildīts ar metāla vīlēm vai veļas lupatām - tā ir droša aizsardzība pret sēra pārpalikumu.

Maisīšanas aprīkojums

Rūpnīcā izgatavotus elektriskos maisītājus ar sarežģītām pārnesumkārbām pašgājēju biogāzes stacijās reti izmanto to augsto cenu un elektrības izmaksu dēļ.

Citi attiecas veidi:

• sajaukšana ar rokām;
• periodiska fekālo sūkņu ieslēgšana, šķidrās frakcijas sūknēšana no apakšas uz virsmu;
• kompresora izmantošana, kas sūknē gāzi no zem rezervuāra vāka pamatnē, pārvieto apakšējos slāņus.

Nav nepieciešams maisīt visu diennakti; lai automatizētu palaišanas procesu, sūkņi, kompresori vai maisītāji tiek savienoti, izmantojot piemērotas jaudas taimerus.

Apkure un siltumizolācija

Fermentācijas reakcija aktīvi notiek temperatūrā no 34 līdz 43 ° C. Neviena no zināmajām biogāzes ražošanas metodēm nevarēs paturēt šādus parametrus visa gada garumā. Pat dienvidu reģionos, ārēji apkure un kvalitatīva izolācija.

Siltuma saglabāšanas metodes:

• reaktora padziļināšana zemē ar vienlaicīgu sienu izolāciju;
• ārējā bunkura izolācija ar mūsdienīgiem materiāliem - polistirolu, putupolistirolu, akmens vati, ar foliju pārklātām putām.

Dažreiz aprīkojums tiek uzstādīts piebūvēs vai ap reaktoriem tiek uzbūvēti paviljoni no koka vai polikarbonāta. Apkure notiek ar elektriskiem sildelementiem vai tiek iedarbināts katls, kas patērē daļu saražotās gāzes.

Kad substrāta temperatūra nokrītas zem 30 ° C, fermentācija var ilgt līdz 30 dienām vai pilnībā apstāties.

Paredzēto izmaksu aprēķins

Pirms turpināt instalācijas projektēšanu, ir rūpīgi jāaprēķina visas ar to saistītās izmaksas. Dažos gadījumos - skarbs klimats, maz pieejamu izejvielu - izdevīgāk ir atteikties no būvniecības.

Biogāzes ražošanas izmaksas

Biogāzes ražošanas izmaksas sastāv no: aprīkojuma izmaksas, uzstādīšanas un uzturēšanas izmaksas... Ja tiek izmantotas iegādātās izejvielas, tiek ņemtas vērā piegādes izmaksas.

Pati instalācija ir nopirkta rūpnīcā vai dari pats... Izgatavotos produktus uzstāda, konfigurē un apkalpo specializētas organizācijas. Dažiem modeļiem jums būs jāpērk Palīgmateriāli - fermentācijas aktivatori vai baktērijas.

Darbības laikā izmaksas sastāv no: elektroenerģijas izmaksas substrāta sajaukšanai un reaktora sildīšanai.

Gatavas un mājās gatavotas biogāzes stacijas izmaksas

Nozare ražo biogāzes stacijas saimniecībām. Bioreaktora tilpums svārstās no 0,5 līdz 30 m³... Pilnīga sistēma ar rezervuāru 1m³, piemēram, BUG-M, kas satur visus nepieciešamos komponentus, maksā apmēram 180 tūkstoši rubļu... Iekārtas saimniecībām ar liellopu ganāmpulku 12 galvas vai 1000 putni maksās 2 miljoni rubļu.

Tikai dažas mājsaimniecības var atļauties iegādāties šādu aprīkojumu, tāpēc tās izvēlas paši veikt uzstādīšanu.

Mājas ģeneratori var maksāt summu no 50 tūkstošiem rubļu, kas ļauj ievērojami ietaupīt pirkumu.