Ce este biogazul și cum să faci o plantă de biogaz cu propriile mâini

O instalație de biogaz vă permite să utilizați deșeurile de la fermele private, în timp ce primiți electricitate sau combustibil ieftin pentru încălzirea locuinței și alte nevoi casnice. Dispozitivul este asamblat din materiale uzate sau din componente din fabrică.

Descrierea și proprietățile biogazului

Biogazul este generat atunci când digestie anaerobă (fără aer) a metanului biomasei... Amestecul conține până la 55-75% metan, 25-45% dioxid de carbon, cantitate diferită impurităţi hidrogen sulfurat, oxizi de azot, amoniac și alți compuși.

Proprietățile amestecului depind de constituenți componente:

• metan exploziv și extrem de inflamabil, nu are culoare sau miros, proprietățile consumatorului sunt asociate cu o degajare mare de căldură în timpul arderii;
• dioxid de carbon (dioxid de carbon) inhalat provoacă pierderea atenției și oboselii, reducând saturația de oxigen din sânge;
• sulfat de hidrogen în concentrația din produsul finit, acesta nu este supus exploziei, ci este toxic pentru corpul uman;
• amoniac Miroase neplăcut, dar în cantități periculoase care pot deteriora membranele mucoase ale ochilor și organelor respiratorii, este rar produs în instalații.

Proprietăți fizice:

• rezerva de energie 5–6,5 kW / h într-un metru cub;
• putere calorică până la 7500 kcal / m³;
• temperatura de aprindere - 680-750 ° С;
• presiune în reactor de la 0,05 atm.

Răspândirea parametrilor este predeterminată de compoziția diferită a materiilor prime, selectarea tehnologiei de prelucrare și condițiile climatice în timpul reacției.

Materii prime pentru producerea de biogaz

O instalație de biogaz pentru o casă privată folosește o mare varietate de deșeuri agricole ca materii prime. Procesele stației de biogaz:

• gunoi de grajd din orice fracțiune, excremente de păsări;
• reziduuri de plante - buruieni, paie, siloz;
• pulpa si pulpa;
• stagnare de bere;
• culturi de cereale sub standarde;
• deșeuri din producția de pește;
• melasa de diferite origini;
• rămășițele abatorului;
• gras;
• culturi rădăcinoase care și-au pierdut valoarea nutritivă.

Cantitatea exactă de biocombustibil pentru fiecare tip de materie primă depinde de tehnologia de procesare.

Metode de exploatare

Materia primă trece printr-o etapă de pregătire pentru a face procesul de fermentare mai activ și mai productiv.

Gunoi poate fi de două tipuri: natural și autoaliat. Prima specie este luată de sub animal împreună cu așternutul. Specia auto-aliată este îndepărtată din fermă printr-un curent de apă.

Pulpa și pulpa - acestea sunt părți zdrobite de legume, fructe și culturi de rădăcini, din care se stoarce suc.

Încălzire de bere, melasă - un produs secundar al fabricilor de bere, fabricilor de zahăr, este un aditiv alimentar valoros, prin urmare, fezabilitatea utilizării pentru producția de gaz este determinată de costul produsului.

Reziduuri de plante supus tăierii sau însilozării.

Cât timp este suficient

Randamentul aproximativ al gazului din diferite substraturi este colectat în tabel.

Tabelul următor rezumă cantitatea de materii prime care poate fi obținută de la animale și de la un hectar de teren arabil.

Datele furnizate în tabele nu pot servi ca bază pentru calcule exacte, indicatorii sunt medii în funcție de industrie.

Eficienţă

Beneficiile biogazului sunt evaluate de beneficiile utilizării sale și puterea de energie termică sau electrică.

Indicatorul de eficiență depinde de cantitatea de metan din amestec, care poate conține 45-75%. În medie, la arderea a 1 m³ de biogaz, luând în considerare pierderile și eficiența generatorului, se pot obține 1,5-2 kW / electricitate.

Comparație cu alte surse de energie

Prin proprietățile sale de consum, biogazul poate fi comparat cu alte surse de energie: gaz natural și lichefiat, metan comprimat.

Principiul de funcționare al unei instalații de biogaz

Principiile biochimice care stau la baza tehnologiei de producere a gazelor sunt activitate vitală a trei grupuri de bacterii... Utilizare hidroliza, formarea acidului și formarea metanului bacterii. În timpul procesării pe mai multe niveluri, produsul final este produs - un amestec combustibil gazos.

În practică, s-au răspândit două tipuri de producție de biocombustibili: „uscată” și „umedă”.

Umed

Metoda este cea mai răspândită, deoarece este potrivită pentru producția de biocombustibili din materii prime cu un conținut ridicat de umiditate... Așa se obține gazul din gunoi de grajd.

Materiile prime sunt saturate cu apă până la 90% umiditate. Gunoiul de grajd auto-aliat (îndepărtat din ferme de fluxurile de apă) este deja gata de procesare. În instalațiile industriale, substanța este alimentată în reactoare prin transportoare cu șurub sau pompe fecale. Rezervorul este izolat, iar biomasa este amestecată constant în el.

Pe măsură ce descompunerea progresează, se generează un amestec de gaze, care este descărcat în acumulator. Conținutul de sulf este redus de bacterii speciale care colonizează pereții rezervorului. După curățare, combustibilul intră în departamentul de cogenerare, unde electricitatea este generată de generatoarele cu piston cu gaz. În alte variante de stații, gazul este adus la presiunea de funcționare necesară de către compresoare și intră în rețeaua de distribuție.

O parte din energie este preluată pentru încălzirea biomasei din reactor la 41-43 ° С.

Sedimentul este îndepărtat pe măsură ce se acumulează.

În modelele de uz casnic, nu există un sistem de cogenerare, tot gazul este utilizat pentru nevoile de generare a căldurii. Încărcarea și descărcarea reactorului se efectuează manual.

Uscat

Permite obținerea gazului din materii prime cu un conținut scăzut de umiditate. Nu se prevede diluarea substratului cu apă, dar fermentarea are loc la 50% umiditatea în zona de reacție.

Pe măsură ce fermentația progresează, fracția lichidă este colectată într-un sistem de drenaj și, folosind pompe de circulație, este pulverizată pe un substrat semi-uscat.Agitarea și răsturnarea nu au loc, ceea ce reduce consumul de energie pentru producție.

Fermentarea are loc la o temperatură de 34–37 ° С. Încălzirea externă este minimă, căldura este eliberată în timpul reacțiilor chimice ale materiilor prime organice.

Ambele metode pot fi aplicate atunci când se operează o instalație de biogaz auto-construită.

Scopul aplicatiei

Obiectivele prelucrării diferă pentru industriile mari și fermele private.

Pentru o casă privată

În gospodăriile private, de regulă, nu există suficiente deșeuri organice pentru a asigura încălzirea unei clădiri rezidențiale. Cu toate acestea, gunoiul de grajd al unei vaci și al câtorva porci este suficient pentru a obține gaz. pentru încălzirea locurilor în care sunt ținute animalele și pentru pregătirea furajelor... Arzătoarele cu infraroșu cu gaz sunt utilizate pentru ardere.

Masa fermentată este distribuită peste grădină sau curte.

Pentru agricultură

Va fi suficient gaz în fermă pentru incalzirea tuturor incaperilor cu cazane pe gazcare sunt mai sigure decât arzătoarele și pot funcționa non-stop.

Costul instalațiilor din fabrică cu un generator de energie electrică se apropie de 1 milion de ruble, deci rareori sunt achiziționate.

Prelucrarea gunoiului de grajd într-o masă fermentată este benefică pentru fermier, deoarece reduce costul livrării îngrășământului rezultat pe câmpuri.

Pentru întreprindere

Întreprinderile agricole mari primesc materii prime pentru fabricile de biogaz pe tot parcursul anului.

Biogazul rezultat este utilizat pentru a genera electricitate și combustibil pentru cazane. Deșeurile sunt granulate și distribuite pe teren arabil. Unele întreprinderi produc îngrășăminte lichide, care sunt vândute în recipiente mici de 5 litri sau mai mult.

Concomitent cu producția de gaz, exploatațiile agricole rezolvă problema utilizării dejecțiilor și a dejecțiilor de păsări.

Stație de biogaz DIY

Cu o lipsă de experiență în construirea sistemelor de inginerie complexe, aceștia încearcă să respecte principiul: cu cât designul este mai simplu, cu atât este mai fiabil și mai durabil... Instrucțiunile de fabricare a fabricii de biogaz DIY includ mai multe etape:

• proiecta luând în considerare cantitatea de materii prime disponibile și productivitatea;
• alegere și pregatirea locului amplasarea echipamentului;
• gol dispozitive, ansambluri, ansambluri;
• instalare containere;
• conexiune echipament auxiliar;
• instalarea conductei de gaz;
• pornire, configurare și reglare.

După o pornire reușită, deficiențele identificate sunt eliminate și sistemul este pus în funcțiune la încărcare maximă.

Proiecta

Plante simple de biogaz de casă nu diferă în ceea ce privește eficiența ridicată datorită faptului că reacțiile sunt în modul greșit.

Pe baza acestui fapt, se presupune că un metru cub rezervorul de fermentare emite suficient gaz pentru încălzire 10 m² de locuințe... Astfel, pentru a încălzi o casă de țară cu o suprafață de 50 m², veți avea nevoie de un rezervor de 5 m³.

Încărcarea și descărcarea materiilor prime în instalații casnice produse în același timp, aproximativ o dată la 15-25 de zile, în funcție de consum. Poate dura până la 5 zile pentru a intra în modul de operare.

În acest moment, acestea asigură încălzirea casei în alte moduri sau construiesc un rezervor de 1-2 m³.

Locație

Loc pentru recipient fermentarea se alege pe baza mai multor condiții:

• ușurința livrării materiilor prime și eliminarea deșeurilor;
• depozitarea în siguranță a materiilor prime și a deșeurilor departe de locuințe;
• costuri minime pentru furnizarea rețelelor de inginerie.

Locația corectă ar trebui să fie amplasată în mod convenabil, ținând cont de infrastructura site-ului.

Materiale pentru realizarea unui bioreactor

Baza unei stații de biogaz în gospodăriile private este buncăr... Folosit ca rezervor:

• buncăr de beton sau cărămidă;
• recipiente sigilate din plastic și fibră de sticlă;
• manșoane din polietilenă, polipropilenă și clorură de polivinil;
• butoaie de oțel, cuburi, coloane.

Cerințele reactorului:

• impermeabilitate;
• suficient de puternic pentru a rezista la greutatea substratului umed și la presiunea efectivă a solului;
• ușurința serviciului;
• rezistență la medii agresive.

Pentru fabricarea sistemului de alimentare cu materii prime, alegeți conducte din plasticcare sunt utilizate în canalizare. Este mai profitabil de utilizat Țevi HDPE - sunt conectate fără a utiliza sudarea cu gaz.

Sistem de colectare și eliminare a gazelor

În cel mai înalt punct al buncărului de fermentație, faceți conductă pentru gazele de eșapament... Dacă este posibil, conducta este montată în aer, dar protejată de soare. Oferiți o mică creștere de 1-2%. În acest caz, orificiul de evacuare este un frigider și condensul se așează pe pereții interiori și curge în rezervor.

O ramură care duce la rezervorul de stocare a gazului este conectată la conducta de ieșire.

În stațiile mici, butelii sunt realizate din folie de polimer armat.

Purificarea de impurități

Pentru funcționarea cazanelor sau plitelor de apă caldă menajeră, este necesar un gaz purificat.

La domiciliu, curățarea și dezumidificarea se efectuează prin trecerea combustibilului rezervor cu sigiliu de apă... O altă modalitate este de a utiliza carcase din filtre de apă menajere cu silicagel turnat în ele. Al doilea filtru este umplut cu pilitură de metal sau cârpe de spălat - aceasta este o protecție fiabilă împotriva excesului de sulf.

Echipament de amestecare

Agitatorele electrice fabricate din fabrică, cu cutii de viteze complexe, sunt rareori utilizate în fabricile de biogaz DIY datorită prețului ridicat și a costurilor cu electricitatea.

Se aplică și alții moduri:

• amestecarea manuală;
• pornirea periodică a pompelor fecale, pomparea fracției lichide de la fund la suprafață;
• utilizarea unui compresor, care pompează gazul de sub capacul rezervorului în substrat, mută straturile inferioare.

Nu este nevoie să amestecați non-stop; pentru a automatiza procesul de pornire, pompele, compresoarele sau mixerele sunt conectate prin intermediul cronometrelor de putere adecvată.

Încălzire și izolare

Reacția de fermentare are loc activ la temperaturi de la 34 la 43 ° C. Niciuna dintre metodele cunoscute de producere a biogazului nu va putea menține astfel de parametri în mod independent pe tot parcursul anului. Chiar și în regiunile cele mai sudice, externe încălzire și izolație de înaltă calitate.

Metode de conservare a căldurii:

• adâncirea reactorului în sol cu ​​izolare simultană a peretelui;
• izolarea buncărului exterior cu materiale moderne - polistiren, polistiren expandat, vată de piatră, spumă acoperită cu folie.

Uneori, echipamentul este instalat în dependințe sau pavilioanele din lemn sau policarbonat sunt ridicate în jurul reactoarelor. Încălzirea se realizează cu elemente de încălzire electrice sau se pornește un cazan care consumă o parte din gazul produs.

Când temperatura substratului scade sub 30 ° C, fermentarea poate dura până la 30 de zile sau se poate opri cu totul.

Calculul costului estimat

Înainte de a continua cu proiectarea instalației, este necesar să calculați cu atenție toate costurile implicate. In unele cazuri - climat dur, puține materii prime disponibile - este mai profitabil să abandonezi construcția.

Costuri de producție a biogazului

Costurile de producție a biogazului constau în costurile echipamentelor, instalarea și întreținerea... Dacă se utilizează materii prime achiziționate, se ia în considerare costul livrării.

Instalația în sine este cumpărată fabricate din fabrică sau faceți-o singur... Produsele fabricate sunt instalate, configurate și deservite de organizații specializate. Pentru unele modele va trebui să achiziționați Consumabile - activatori de fermentare sau bacterii.

În timpul funcționării, costurile constau în costurile cu electricitatea pentru amestecarea substratului și încălzirea reactorului.

Costul unei fabrici de biogaz gata făcute de casă

Industria produce plante de biogaz pentru ferme. Volumul bioreactorului variază de la 0,5 până la 30 m³... Sistem complet cu rezervor pornit 1m³, de exemplu, BUG-M, care conține toate componentele necesare, costă aproximativ 180 de mii de ruble... Instalații pentru ferme cu efective de vite 12 capete sau 1000 de păsări va costa 2 milioane de ruble.

Puține gospodării își pot permite să achiziționeze astfel de echipamente, așa că preferă să facă singură instalația.

Generatoare de acasă poate costa suma de la 50 de mii de ruble, care vă permite să economisiți semnificativ la achiziție.