Một nhà máy khí sinh học cho phép bạn tận dụng chất thải từ các trang trại tư nhân, đồng thời nhận được điện hoặc nhiên liệu rẻ tiền để sưởi ấm gia đình và các nhu cầu khác của gia đình. Thiết bị được lắp ráp từ các vật liệu phế liệu hoặc từ các linh kiện của nhà máy.
- Mô tả và đặc tính của khí sinh học
- Nguyên liệu sản xuất khí sinh học
- Phương pháp khai thác
- Bao lâu là đủ
- Hiệu quả
- So sánh với các nguồn năng lượng khác
- Nguyên lý hoạt động của công trình khí sinh học
- Ướt
- Khô
- Phạm vi áp dụng
- Cho một ngôi nhà riêng
- Để làm nông nghiệp
- Đối với doanh nghiệp
- Trạm biogas tự làm
- Thiết kế
- Vị trí
- Vật liệu chế tạo lò phản ứng sinh học
- Hệ thống thu gom và loại bỏ khí
- Làm sạch khỏi tạp chất
- Thiết bị trộn
- Hệ thống sưởi và cách nhiệt
- Tính toán chi phí ước tính
- Chi phí sản xuất khí sinh học
- Chi phí của một công trình khí sinh học làm sẵn và tự chế
Mô tả và đặc tính của khí sinh học
Tính chất của hỗn hợp phụ thuộc vào các thành phần các thành phần:
- mêtan dễ nổ và cực kỳ dễ cháy, không có màu hoặc mùi, đặc tính tiêu dùng liên quan đến sự tỏa nhiệt lớn trong quá trình cháy;
- cạc-bon đi-ô-xít (khí cacbonic) hít vào gây mất chú ý và mệt mỏi, làm giảm độ bão hòa oxy trong máu;
- hydro sunfua ở nồng độ trong thành phẩm không gây nổ nhưng gây độc cho cơ thể con người;
- amoniac Nó có mùi khó chịu, nhưng với số lượng nguy hiểm có thể làm hỏng màng nhầy của mắt và các cơ quan hô hấp, nó hiếm khi được sản xuất ở dạng lắp đặt.
Tính chất vật lý:
- dự trữ năng lượng 5–6,5 kW / h trong một mét khối;
- nhiệt trị lên đến 7500 kcal / m³;
- nhiệt độ bắt lửa - 680–750 ° С;
- áp suất trong lò phản ứng từ 0,05 atm.
Sự lan truyền của các thông số được xác định trước bởi thành phần khác nhau của nguyên liệu, việc lựa chọn công nghệ chế biến và điều kiện khí hậu trong quá trình phản ứng.
Nguyên liệu sản xuất khí sinh học
- phân của bất kỳ phần nào, phân chim;
- tàn dư thực vật - cỏ dại, rơm rạ, thức ăn ủ chua;
- bột giấy và bột giấy;
- bia tĩnh lặng;
- cây ngũ cốc không đạt tiêu chuẩn;
- chất thải sản xuất cá;
- mật đường có nguồn gốc khác nhau;
- tàn tích của lò mổ;
- mập;
- cây ăn củ bị mất giá trị dinh dưỡng.
Lượng nhiên liệu sinh học chính xác cho từng loại nguyên liệu phụ thuộc vào công nghệ chế biến.
Phương pháp khai thác
Nguyên liệu sẽ trải qua một giai đoạn chuẩn bị để làm cho quá trình lên men hoạt động và năng suất hơn.
Phân chuồng có thể có hai loại: tự nhiên và tự hợp kim. Loài đầu tiên được lấy từ bên dưới con vật cùng với lớp đệm lót. Các loài tự hợp kim được đưa ra khỏi trang trại bằng một dòng nước.
Bột giấy và bột giấy - Đây là những phần rau, trái cây và cây ăn củ được nghiền nát, từ đó nước ép được ép ra.
Bia tĩnh lặng, mật mía - sản phẩm phụ của nhà máy bia, nhà máy đường, là phụ gia thực phẩm có giá trị, do đó tính khả thi của việc sử dụng để sản xuất khí được xác định bởi giá thành sản phẩm.
Tàn dư thực vật bị cắt hoặc đóng gói.
Bao lâu là đủ
Bảng gần đúng thu được năng suất khí từ các chất nền khác nhau.
| Cơ chất | Độ ẩm của nguyên liệu,% | Sản lượng nhiên liệu sinh học, m³ từ một tấn nguyên liệu thô |
| Phân gia súc (tự nhiên) | 85 | 55 |
| Phân gia súc (phương pháp tự loại bỏ hợp kim) | 95 | 22 |
| Phân lợn tự nhiên | 85 | 62 |
| Phân lợn tự hợp kim | 95 | 25 |
| Phân chim | 60–75 | 90–100 |
| Cỏ tươi | 50–90 | Lên đến 200 |
| Ngô ủ chua | 60–90 | Lên đến 180 |
| Bột khoai tây | 90 | Lên đến 32 |
| Bột củ cải đường | 78 | 119 |
Bảng sau đây tóm tắt lượng nguyên liệu thô có thể thu được từ động vật và từ một ha đất canh tác.
| Một nguồn | Nguyên liệu thô | Số lượng nguyên liệu thô t / năm | Lượng khí sinh học m³ |
| Vắt sữa bò | Phân lỏng không có chất độn chuồng | 20 | Lên đến 500 |
| Lợn vỗ béo | Phân lỏng không có chất độn chuồng | 2–6 | 40–170 |
| Cá bống tượng | Phân rắn với chất độn chuồng | 5–12 | 250–850 |
| Con ngựa | Phân rắn không có chất độn chuồng | lên tới 8 | 500 |
| 100 con gà | Phân khô | 2 | 250 |
| 1 ha đất canh tác | Củ cải đường, ngô ủ chua | 40–70 | 5200–10500 |
| 1 ha đất canh tác | Cỏ tươi và ngũ cốc ủ chua | 25–50 | 5000–8000 |
Số liệu đưa ra trong các bảng không thể làm cơ sở để tính toán chính xác, các chỉ tiêu được tính bình quân theo ngành.
Hiệu quả
Lợi ích của khí sinh học được đánh giá bằng lợi ích của việc sử dụng và đầu ra của năng lượng nhiệt hoặc điện.
Chỉ số hiệu suất phụ thuộc vào lượng mêtan trong hỗn hợp, có thể chứa 45–75%. Trung bình khi đốt 1 m³ khí sinh học, tính đến tổn thất và hiệu suất máy phát điện có thể thu được 1,5–2 kW / số điện.
So sánh với các nguồn năng lượng khác
Theo đặc tính tiêu dùng của nó, khí sinh học có thể được so sánh với các nguồn năng lượng khác: khí tự nhiên và khí hóa lỏng, khí mêtan nén.
| Đặc tính | Khí sinh học | Tự nhiên | Propan hóa lỏng | Nén (mêtan) |
| Nhiệt độ bốc cháy, ° С | 700 | 650 | 480 | 650 |
| Mật độ, kg / m³ | 1,2 | 0,7 | 2,0 | 0,73 |
| Tỷ trọng so với không khí | 0,9 | 0,55 | 1,5 | 0,55 |
| Năng lượng đốt cháy kW * h / m³ | 2,9–5,0 | 10 | 25 | 10 |
Nguyên lý hoạt động của công trình khí sinh học
Trên thực tế, hai hình thức sản xuất nhiên liệu sinh học đã trở nên phổ biến: “khô” và “ướt”.
Ướt
Phương pháp này phổ biến nhất, vì nó phù hợp để sản xuất nhiên liệu sinh học từ nguyên liệu thô có độ ẩm cao... Đây là cách khí được lấy từ phân.
Nguyên liệu được bão hòa nước đến 90% độ ẩm. Phân tự hợp kim (được loại bỏ từ các trang trại bằng dòng nước) đã sẵn sàng để xử lý. Trong các nhà máy công nghiệp, chất này được đưa vào lò phản ứng bằng băng tải trục vít hoặc máy bơm phân. Bể được cách nhiệt và sinh khối liên tục được trộn trong đó.
Khi quá trình phân hủy diễn ra, một hỗn hợp khí được tạo ra, được thải vào bộ tích lũy. Hàm lượng lưu huỳnh bị giảm bởi các vi khuẩn đặc biệt cư trú trên thành bể. Sau khi làm sạch, nhiên liệu đi vào bộ phận đồng phát, nơi điện được tạo ra bởi máy phát khí-piston. Trong các biến thể khác của trạm, khí được máy nén đưa đến áp suất hoạt động cần thiết và đi vào mạng lưới phân phối.
Một phần năng lượng được lấy để làm nóng sinh khối trong lò phản ứng đến 41–43 ° С.
Chất cặn được loại bỏ khi nó tích tụ.
Trong các mô hình hộ gia đình, không có hệ thống đồng phát, tất cả khí được sử dụng cho nhu cầu sinh nhiệt. Việc xếp dỡ lò phản ứng được thực hiện thủ công.
Khô
Cho phép lấy khí từ nguyên liệu thô có độ ẩm thấp. Pha loãng chất nền với nước không được cung cấp, nhưng quá trình lên men xảy ra ở 50% độ ẩm trong vùng phản ứng.
Khi quá trình lên men diễn ra, phần chất lỏng được thu thập trong hệ thống thoát nước và sử dụng máy bơm tuần hoàn, được phun lên chất nền nửa khô.Không xảy ra hiện tượng đảo và đảo trộn, làm giảm tiêu hao năng lượng cho quá trình sản xuất.
Quá trình lên men diễn ra ở nhiệt độ 34–37 ° С. Nhiệt bên ngoài là tối thiểu, nhiệt được giải phóng trong các phản ứng hóa học của nguyên liệu hữu cơ.
Cả hai phương pháp này đều có thể áp dụng khi vận hành công trình khí sinh học tự xây.
Phạm vi áp dụng
Cho một ngôi nhà riêng
Theo quy định, tại các hộ gia đình tư nhân, không có đủ chất thải hữu cơ để cung cấp hệ thống sưởi cho một tòa nhà dân cư. Tuy nhiên, phân của một con bò và một vài con lợn cũng đủ để sinh khí. để sưởi ấm nơi nuôi nhốt động vật và chuẩn bị thức ăn chăn nuôi... Đầu đốt hồng ngoại gas được sử dụng để đốt.
Khối lượng lên men được phân phối trong vườn hoặc sân sau.
Để làm nông nghiệp
Sẽ có đủ khí trong trang trại để sưởi ấm tất cả các phòng bằng lò hơi đốt gasan toàn hơn đầu đốt và có thể hoạt động suốt ngày đêm.
Chi phí lắp đặt nhà máy với một máy phát điện đang lên tới 1 triệu rúp, vì vậy chúng hiếm khi được mua.
Xử lý phân thành một khối lượng lên men có lợi cho người nông dân, vì nó làm giảm chi phí vận chuyển phân bón thu được đến các cánh đồng.
Đối với doanh nghiệp
Các doanh nghiệp nông nghiệp lớn nhận nguyên liệu cho các công trình khí sinh học quanh năm.
Khí sinh học thu được được sử dụng để tạo ra điện và nhiên liệu cho lò hơi. Chất thải được tạo thành hạt và phân phối trên đất canh tác. Một số doanh nghiệp sản xuất phân bón dạng lỏng đóng thùng nhỏ từ 5 lít trở lên.
Đồng thời với việc sản xuất khí đốt, các công ty nông nghiệp đang giải quyết vấn đề tận dụng phân và phân gia cầm.
Trạm biogas tự làm
Với việc thiếu kinh nghiệm trong việc xây dựng các hệ thống kỹ thuật phức tạp, họ cố gắng tuân thủ nguyên tắc: thiết kế càng đơn giản, càng đáng tin cậy và bền... Hướng dẫn chế tạo công trình khí sinh học tự làm bao gồm nhiều giai đoạn:
- thiết kế có tính đến lượng nguyên liệu sẵn có và năng suất;
- sự lựa chọn và chuẩn bị mặt bằng vị trí của thiết bị;
- chỗ trống thiết bị, cụm, cụm;
- cài đặt hộp đựng;
- kết nối Thiết bị phụ trợ;
- lắp đặt đường ống dẫn khí;
- khởi động, thiết lập và điều chỉnh.
Sau khi khởi động thành công, các khiếm khuyết đã xác định được loại bỏ và hệ thống được đưa vào hoạt động ở chế độ đầy tải.
Thiết kế
Dựa trên điều này, người ta cho rằng một mét khối thùng lên men thải ra đủ khí để sưởi ấm 10 m² nhà ở... Vì vậy, để sưởi ấm một ngôi nhà nông thôn có diện tích 50 m², bạn sẽ cần một bể chứa 5 m³.
Bốc xếp nguyên liệu thô trong các cài đặt gia đình được sản xuất cùng lúc, 15-25 ngày một lần, tùy thuộc vào mức tiêu thụ. Có thể mất đến 5 ngày để chuyển sang chế độ hoạt động.
Tại thời điểm này, chúng cung cấp để sưởi ấm ngôi nhà theo những cách khác hoặc xây dựng một hồ chứa có dung tích 1–2 m³.
Vị trí
Đặt thùng chứa Quá trình lên men được lựa chọn dựa trên một số điều kiện:
- dễ dàng cung cấp nguyên liệu thô và xử lý chất thải;
- lưu trữ an toàn nguyên liệu thô và chất thải ra khỏi nhà ở;
- chi phí tối thiểu cho việc cung cấp các mạng kỹ thuật.
Vị trí chính xác phải được đặt ở vị trí thuận tiện có tính đến cơ sở hạ tầng của trang web.
Vật liệu chế tạo lò phản ứng sinh học
- hầm bê tông hoặc gạch;
- hộp kín bằng nhựa và sợi thủy tinh;
- ống tay áo bằng polyetylen, polypropylen và polyvinyl clorua;
- thùng thép, hình khối, cột.
Yêu cầu về lò phản ứng:
- tính không thấm nước;
- đủ mạnh để chịu được trọng lượng của nền ướt và áp lực đất hiệu quả;
- dễ dàng của dịch vụ;
- khả năng chống lại môi trường xâm thực.
Để sản xuất hệ thống cung cấp nguyên liệu thô, hãy chọn ống nhựađược sử dụng trong cống rãnh. Nó có lợi hơn khi sử dụng Ống HDPE - chúng được kết nối mà không sử dụng hàn khí.
Hệ thống thu gom và loại bỏ khí
Một nhánh dẫn đến bình chứa khí được nối với đường ống thoát.
Trong các nhà ga nhỏ, bình chứa xăng được làm bằng màng polyme gia cường.
Làm sạch khỏi tạp chất
Đối với hoạt động của nồi hơi hoặc bếp đun nước nóng sinh hoạt, cần phải có khí tinh khiết.
Ở nhà, làm sạch và hút ẩm được thực hiện bằng cách cho nhiên liệu đi qua bể chứa nước... Một cách khác là sử dụng vỏ từ bộ lọc nước gia đình với silica gel đổ vào chúng. Bộ lọc thứ hai chứa đầy mạt kim loại hoặc khăn lau - đây là một biện pháp bảo vệ đáng tin cậy chống lại lưu huỳnh dư thừa.
Thiết bị trộn
Máy khuấy điện do nhà máy sản xuất với hộp số phức tạp hiếm khi được sử dụng trong các công trình khí sinh học tự chế do giá thành và chi phí điện cao.
Những người khác áp dụng cách:
- trộn bằng tay;
- bật định kỳ các máy bơm phân, bơm phần chất lỏng từ dưới lên trên bề mặt;
- việc sử dụng một máy nén, bơm khí từ dưới nắp bình chứa vào chất nền, di chuyển các lớp dưới cùng.
Không cần khuấy động suốt ngày đêm; để tự động hóa quá trình khởi động, máy bơm, máy nén hoặc máy trộn được kết nối thông qua bộ hẹn giờ có công suất phù hợp.
Hệ thống sưởi và cách nhiệt
Các phương pháp bảo quản nhiệt:
- đào sâu lò phản ứng vào lòng đất với tường cách nhiệt đồng thời;
- lớp cách nhiệt của boongke bên ngoài bằng các vật liệu hiện đại - polystyrene, polystyrene mở rộng, len đá, bọt phủ giấy bạc.
Đôi khi thiết bị được lắp đặt trong các nhà phụ hoặc các gian hàng làm bằng gỗ hoặc polycarbonate được dựng lên xung quanh các lò phản ứng. Quá trình sưởi ấm được thực hiện bằng các bộ phận gia nhiệt bằng điện hoặc khởi động lò hơi, tiêu thụ một phần khí được sản xuất.
Khi nhiệt độ chất nền giảm xuống dưới 30 ° C, quá trình lên men có thể mất đến 30 ngày hoặc dừng hoàn toàn.
Tính toán chi phí ước tính
Trước khi tiến hành thiết kế lắp đặt, cần tính toán kỹ lưỡng tất cả các chi phí liên quan. Trong vài trường hợp - Khí hậu khắc nghiệt, ít nguyên liệu thô - sẽ có lợi hơn nếu từ bỏ việc xây dựng.
Chi phí sản xuất khí sinh học
Chi phí sản xuất khí sinh học bao gồm chi phí thiết bị, chi phí lắp đặt và bảo trì... Nếu nguyên vật liệu thô đã mua được sử dụng, thì chi phí giao hàng sẽ được tính đến.
Bản cài đặt được mua nhà máy sản xuất hoặc tự làm... Các sản phẩm đã sản xuất được cài đặt, cấu hình và bảo dưỡng bởi các tổ chức chuyên môn. Đối với một số mô hình, bạn sẽ phải mua Vật tư tiêu hao - chất kích hoạt lên men hoặc vi khuẩn.
Trong quá trình hoạt động, chi phí bao gồm chi phí điện để trộn chất nền và làm nóng lò phản ứng.
Chi phí của một công trình khí sinh học làm sẵn và tự chế
Công nghiệp sản xuất công trình khí sinh học cho các trang trại. Thể tích của lò phản ứng sinh học thay đổi từ 0,5 đến 30 m³... Hệ thống hoàn chỉnh với hồ chứa trên 1m³, ví dụ, BUG-M, chứa tất cả các thành phần cần thiết, có giá khoảng 180 nghìn rúp... Cài đặt cho các trang trại có đàn gia súc 12 con hoặc 1000 con sẽ có giá 2 triệu rúp.
Rất ít hộ gia đình có đủ khả năng mua các thiết bị như vậy, vì vậy họ thích tự lắp đặt.
Máy phát điện gia đình có thể tốn số tiền từ 50 nghìn rúp, cho phép bạn tiết kiệm đáng kể chi phí mua hàng của mình.
