Czym jest biogaz i jak zrobić biogazownię własnymi rękami

Biogazownia pozwala na utylizację odpadów z prywatnych gospodarstw, jednocześnie otrzymując niedrogą energię elektryczną lub paliwo do ogrzewania domu i innych potrzeb domowych. Urządzenie składane jest ze złomu lub z komponentów fabrycznych.

Opis i właściwości biogazu

Biogaz powstaje, gdy beztlenowa (bez powietrza) fermentacja metanowa biomasy... Mieszanka zawiera do 55-75% metan, 25-45% dwutlenek węgla, inna ilość zanieczyszczenia siarkowodór, tlenki azotu, amoniak i inne związki.

Właściwości mieszaniny zależą od składników składniki:

• metan wybuchowy i skrajnie łatwopalny, nie ma koloru ani zapachu, właściwości konsumenckie wiążą się z dużym wydzielaniem ciepła podczas spalania;
• dwutlenek węgla (dwutlenek węgla) wdychany powoduje utratę uwagi i zmęczenie, zmniejszając wysycenie krwi tlenem;
• siarkowodór w stężeniu występującym w produkcie gotowym nie podlega eksplozji, ale jest toksyczny dla organizmu człowieka;
• amoniak Nieprzyjemnie pachnie, ale w niebezpiecznych ilościach, które mogą uszkodzić błony śluzowe oczu i dróg oddechowych, rzadko wytwarzany jest w instalacjach.

Właściwości fizyczne:

• rezerwa energii 5–6,5 kW/h w jednym metrze sześciennym;
• wartość opałowa do 7500 kcal/m³;
• temperatura zapłonu - 680–750 ° С;
• ciśnienie w reaktorze od 0,05 atm.

Rozrzut parametrów jest z góry określony przez różny skład surowców, dobór technologii przetwarzania oraz warunki klimatyczne podczas reakcji.

Surowce do produkcji biogazu

Biogazownia dla prywatnego domu wykorzystuje jako surowce różnorodne odpady rolnicze. Biogazownia przetwarza:

• obornik dowolnej frakcji, ptasie odchody;
• resztki roślinne - chwasty, słoma, kiszonka;
• miazga i miazga;
• wywar piwny;
• niespełniające norm uprawy zbóż;
• odpady z produkcji ryb;
• melasa różnego pochodzenia;
• pozostałości rzeźni;
• tłuszcz;
• rośliny okopowe, które utraciły swoją wartość odżywczą.

Dokładna ilość biopaliwa dla każdego rodzaju surowca zależy od technologii przetwarzania.

Metody wydobywcze

Surowiec przechodzi etap przygotowania, aby proces fermentacji był bardziej aktywny i produktywny.

Nawóz może być dwojakiego rodzaju: naturalny i samostopowy. Pierwszy gatunek pobierany jest spod zwierzęcia wraz z legowiskiem. Gatunek samouzależniający jest usuwany z gospodarstwa przez strumień wody.

Miazga i miazga - są to zmiażdżone części warzyw, owoców i roślin okopowych, z których wyciska się sok.

wywar piwny, melasa - produkt uboczny browarów, cukrowni, są cennym dodatkiem do żywności, dlatego o możliwości wykorzystania do produkcji gazu decyduje koszt wytworzenia

Pozostałości roślinne poddane cięciu lub kiszeniu.

Jak długo wystarczy

Przybliżony uzysk gazu z różnych podłoży zebrano w tabeli.

Poniższa tabela podsumowuje ilość surowców, które można pozyskać ze zwierząt iz jednego hektara gruntów ornych.

Dane podane w tabelach nie mogą służyć jako podstawa do dokładnych obliczeń, wskaźniki są uśredniane dla branży.

Wydajność

Korzyści płynące z biogazu ocenia się na podstawie korzyści z jego wykorzystania i produkcja energii cieplnej lub elektrycznej.

Wskaźnik wydajności zależy od ilości metanu w mieszaninie, która może zawierać 45–75%. Średnio przy spalaniu 1 m³ biogazu, biorąc pod uwagę straty i sprawność generatora, można uzyskać 1,5–2 kW / prąd.

Porównanie z innymi źródłami energii

Ze względu na swoje właściwości konsumenckie biogaz można porównać z innymi źródłami energii: gazem naturalnym i skroplonym, sprężonym metanem.

Zasada działania biogazowni

Biochemiczne zasady leżące u podstaw technologii produkcji gazu to: aktywność życiowa trzech grup bakterii... Posługiwać się hydroliza, kwasotwórcza i metanotwórczy bakteria. Podczas przetwarzania wielopoziomowego powstaje produkt końcowy - gazowa mieszanina palna.

W praktyce rozpowszechniły się dwa rodzaje produkcji biopaliw: „suche” i „mokre”.

Mokry

Metoda jest najbardziej rozpowszechniona, ponieważ nadaje się do produkcji biopaliw z surowców o dużej wilgotności... W ten sposób uzyskuje się gaz z obornika.

Surowce są nasycone wodą do 90% wilgotności. Obornik samoutwardzalny (usuwany z gospodarstw przez strumienie wody) jest już gotowy do przetworzenia. W zakładach przemysłowych substancja podawana jest do reaktorów za pomocą przenośników ślimakowych lub pomp kałowych. Zbiornik jest izolowany, a biomasa jest w nim stale mieszana.

W miarę postępu rozkładu powstaje mieszanina gazów, która jest odprowadzana do magazynu. Zawartość siarki jest redukowana przez specjalne bakterie, które kolonizują ściany zbiornika. Po oczyszczeniu paliwo trafia na wydział kogeneracji, gdzie prąd wytwarzany jest przez generatory gazowo-tłokowe. W innych wariantach stacji gaz doprowadzany jest przez kompresory do wymaganego ciśnienia roboczego i trafia do sieci dystrybucyjnej.

Część energii pobierana jest na podgrzanie biomasy w reaktorze do 41–43 ° С.

Osad jest usuwany w miarę gromadzenia się.

W modelach domowych nie ma układu kogeneracyjnego, cały gaz wykorzystywany jest na potrzeby wytwarzania ciepła. Załadunek i rozładunek reaktora odbywa się ręcznie.

Suchy

Pozwala na uzyskanie gazu z surowców o niskiej wilgotności. Nie przewiduje się rozcieńczenia podłoża wodą, ale fermentacja następuje w 50% wilgotność w strefie reakcyjnej.

W miarę postępu fermentacji frakcja płynna jest gromadzona w systemie odwadniającym i za pomocą pomp obiegowych jest rozpylana na półsuche podłoże.Nie następuje mieszanie i odwracanie, co zmniejsza zużycie energii do produkcji.

Fermentacja odbywa się w temperaturze 34–37 ° С. Ogrzewanie zewnętrzne jest minimalne, ciepło uwalnia się podczas reakcji chemicznych surowców organicznych.

Obie metody można zastosować podczas eksploatacji własnej biogazowni.

Szereg zastosowań

Cele przetwórstwa są różne dla dużych gałęzi przemysłu i prywatnych gospodarstw rolnych.

Do prywatnego domu

W prywatnych gospodarstwach domowych z reguły nie ma wystarczającej ilości odpadów organicznych, aby zapewnić ogrzewanie budynku mieszkalnego. Jednak obornik od jednej krowy i kilku świń wystarczy, aby uzyskać gaz. do ogrzewania miejsc, w których trzymane są zwierzęta oraz do przygotowywania pasz... Do spalania wykorzystywane są gazowe palniki na podczerwień.

Sfermentowaną masę rozprowadza się po ogrodzie lub podwórku.

Dla rolnictwa

W gospodarstwie będzie wystarczająco gazu do ogrzewania wszystkich pomieszczeń kotłami gazowymiktóre są bezpieczniejsze niż palniki i mogą pracować przez całą dobę.

Koszt instalacji fabrycznych z generatorem energii elektrycznej zbliża się do 1 miliona rubli, więc rzadko są kupowane.

Przetwarzanie obornika na sfermentowaną masę jest korzystne dla rolnika, ponieważ zmniejsza koszty dostarczenia powstałego nawozu na pola.

Dla przedsiębiorstwa

Duże przedsiębiorstwa rolne przez cały rok otrzymują surowce do biogazowni.

Powstały biogaz służy do wytwarzania energii elektrycznej i paliwa do kotłów. Odpady są granulowane i rozprowadzane na gruntach ornych. Niektóre przedsiębiorstwa produkują nawozy płynne, które są sprzedawane w małych pojemnikach o pojemności 5 litrów lub więcej.

Równolegle z produkcją gazu gospodarstwa rolne rozwiązują problem utylizacji obornika i odchodów drobiu.

Stacja biogazu DIY

Z braku doświadczenia w budowaniu złożonych systemów inżynierskich starają się przestrzegać zasady: im prostsza konstrukcja, tym jest bardziej niezawodna i trwała... Instrukcje dotyczące produkcji biogazowni DIY obejmują Kilka etapów:

• projekt biorąc pod uwagę ilość dostępnych surowców i produktywność;
• wybór i przygotowanie strony umieszczenie sprzętu;
• pusty urządzenia, zespoły, zespoły;
• instalacja pojemniki;
• połączenie sprzęt pomocniczy;
• instalacja gazociągów;
• uruchomienie, konfiguracja i regulacja.

Po pomyślnym uruchomieniu zidentyfikowane braki są eliminowane i system jest uruchamiany z pełnym obciążeniem.

Projekt

Domowe proste biogazownie nie różnią się wysoką wydajnością ze względu na to, że reakcje są w złym trybie.

Na tej podstawie zakłada się, że jeden metr sześcienny zbiornik fermentacyjny emituje wystarczającą ilość gazu do ogrzewania 10 m² mieszkania... Tak więc do ogrzania wiejskiego domu o powierzchni 50 m² potrzebny będzie zbiornik o pojemności 5 m³.

Załadunek i rozładunek surowców w instalacjach domowych produkowanych w tym samym czasie około raz na 15-25 dni, w zależności od zużycia. Wejście w tryb pracy może zająć do 5 dni.

W tym czasie zapewniają ogrzewanie domu w inny sposób lub budują zbiornik o pojemności 1–2 m³.

Lokalizacja

Miejsce na pojemnik fermentację wybiera się na podstawie kilku warunków:

• łatwość dostaw surowców i utylizacji odpadów;
• bezpieczne przechowywanie surowców i odpadów z dala od mieszkań;
• minimalne koszty dostawy sieci inżynieryjnych.

Właściwa lokalizacja powinna być dogodnie zlokalizowana, biorąc pod uwagę infrastrukturę witryny.

Materiały do ​​wykonania bioreaktora

Podstawą stacji biogazowej w prywatnych gospodarstwach domowych jest bunkier... Używany jako zbiornik:

• bunkier betonowy lub ceglany;
• szczelne pojemniki z tworzyw sztucznych i włókna szklanego;
• rękawy z polietylenu, polipropylenu i polichlorku winylu;
• stalowe beczki, kostki, kolumny.

Wymagania dotyczące reaktora:

• wodoodporność;
• wystarczająco mocny, aby wytrzymać ciężar mokrego podłoża i skuteczny nacisk gleby;
• łatwość obsługi;
• odporność na agresywne środowiska.

Do produkcji systemu zaopatrzenia w surowce wybierz plastikowe ruryktóre są używane w kanalizacji. Jest bardziej opłacalny w użyciu Rury HDPE - są łączone bez użycia spawania gazowego.

System zbierania i usuwania gazu

W najwyższym punkcie leja fermentacyjnego wykonaj króciec spalin,... Jeśli to możliwe, rura jest montowana w powietrzu, ale chroniona przed słońcem. Zapewnij niewielki wzrost o 1-2%. W tym przypadku wylotem jest lodówka, a kondensat osadza się na wewnętrznych ściankach i spływa do zbiornika.

Odgałęzienie prowadzące do zbiornika gazu jest połączone z rurą wylotową.

W małych stacjach uchwyty na gaz wykonane są ze wzmocnionej folii polimerowej.

Oczyszczanie z zanieczyszczeń

Do działania kotłów lub płyt grzewczych ciepłej wody użytkowej wymagany jest oczyszczony gaz.

W domu czyszczenie i osuszanie odbywa się poprzez przepuszczanie paliwa zbiornik z uszczelnieniem wodnym... Innym sposobem jest użycie obudowy z domowych filtrów do wody z wlanym do nich żelem krzemionkowym. Drugi filtr wypełniony jest opiłkami metalowymi lub myjkami - jest to niezawodna ochrona przed nadmiarem siarki.

Sprzęt do mieszania

Fabryczne mieszadła elektryczne ze złożonymi przekładniami są rzadko stosowane w biogazowniach DIY ze względu na wysoką cenę i koszty energii elektrycznej.

Inne mają zastosowanie sposoby:

• mieszanie ręczne;
• okresowe włączanie pomp kałowych, pompowanie frakcji ciekłej z dna na powierzchnię;
• zastosowanie kompresora, który pompuje gaz spod pokrywy zbiornika do podłoża, przesuwa dolne warstwy.

Nie ma potrzeby mieszać przez całą dobę, aby zautomatyzować proces rozruchu, pompy, kompresory czy mieszacze podłącza się za pomocą timerów o odpowiedniej mocy.

Ogrzewanie i izolacja

Reakcja fermentacji odbywa się aktywnie w temperaturach od 34 do 43 ° C. Żadna ze znanych metod produkcji biogazu nie będzie w stanie samodzielnie utrzymać takich parametrów przez cały rok. Nawet w regionach najbardziej wysuniętych na południe, zewnętrzne ogrzewanie i wysokiej jakości izolacja.

Metody utrwalania ciepła:

• pogłębienie reaktora w gruncie z jednoczesną izolacją ścian;
• ocieplenie bunkra zewnętrznego nowoczesnymi materiałami - styropian, styropian, wełna kamienna, pianka foliowana.

Czasami urządzenia są instalowane w budynkach gospodarczych lub pawilony wykonane z drewna lub poliwęglanu są wznoszone wokół reaktorów. Ogrzewanie odbywa się za pomocą elektrycznych elementów grzejnych lub uruchamiany jest kocioł, który zużywa część produkowanego gazu.

Gdy temperatura podłoża spadnie poniżej 30°C, fermentacja może potrwać do 30 dni lub całkowicie ustać.

Szacunkowa kalkulacja kosztów

Przed przystąpieniem do projektowania instalacji należy dokładnie obliczyć wszystkie związane z tym koszty. W niektórych przypadkach - surowy klimat, mało dostępnych surowców - bardziej opłaca się zrezygnować z budowy.

Koszty produkcji biogazu

Koszty produkcji biogazu składają się z koszty sprzętu, koszty instalacji i konserwacji... W przypadku wykorzystania zakupionych surowców uwzględniany jest koszt dostawy.

Sama instalacja jest kupowana fabrycznie lub zrób to sam... Wyprodukowane produkty są instalowane, konfigurowane i serwisowane przez wyspecjalizowane organizacje. W przypadku niektórych modeli będziesz musiał kupić Materiały eksploatacyjne - aktywatory fermentacji lub bakterie.

Podczas eksploatacji koszty składają się z koszty energii elektrycznej do mieszania substratu i ogrzewania reaktora.

Koszt gotowej i domowej biogazowni

Przemysł produkuje biogazownie dla gospodarstw rolnych. Objętość bioreaktora waha się od 0,5 do 30 m³... Kompletny system z włączonym zbiornikiem 1m³, na przykład BUG-M, zawierający wszystkie niezbędne komponenty, kosztuje około 180 tysięcy rubli... Instalacje dla gospodarstw ze stadami bydła 12 głów lub 1000 ptaków będzie kosztować 2 miliony rubli.

Niewiele gospodarstw domowych może sobie pozwolić na zakup takiego sprzętu, dlatego wolą samodzielnie wykonać instalację.

Generatory domowe może kosztować kwotę od 50 tysięcy rubli, co pozwala znacznie zaoszczędzić na zakupie.