Nezavisna proizvodnja bioplina

Rast cijena energije natjera nas na razmišljanje o mogućnosti da se sami osiguramo njima. Jedna od opcija je bioplinsko postrojenje. Uz njegovu pomoć, bioplin se dobiva iz stajskog gnoja, smeća i biljnih ostataka koji se nakon čišćenja mogu upotrijebiti za plinske uređaje (peći, kotlovi), pumpati u cilindre i koristiti kao gorivo za automobile ili električne generatore. Općenito, prerada gnoja u bioplin može osigurati sve energetske potrebe kuće ili farme.

Izgradnja bioplinskog postrojenja - način za samostalno opskrbu energijom

Opći principi

Bioplin je proizvod koji se dobiva razgradnjom organskih tvari. U procesu propadanja / fermentacije oslobađaju se plinovi, skupljanjem kojih možete udovoljiti potrebama vlastite ekonomije. Oprema u kojoj se događa taj proces naziva se "postrojenje za bioplin".

U nekim je slučajevima izlaz plina prevelik, pa se skladišti u plinskim rezervoarima za uporabu tokom nedovoljne količine. Ako nadležna organizacija plinskog postupka može imati previše, tada se njegov višak može prodati. Drugi izvor prihoda su fermentirani ostaci. Ovo je visoko efikasno i sigurno gnojivo - većina mikroorganizama umire tijekom procesa fermentacije, sjeme biljaka gubi sposobnost klijanja, jajašca parazita postaju ne-održiva. Odnošenje takvih đubriva na polja pozitivno utječe na produktivnost.

Uvjeti za proizvodnju plina

Proces formiranja bioplina nastaje zbog vitalne aktivnosti različitih bakterija koje se nalaze u samom otpadu. Ali da bi mogli aktivno „raditi“, potrebno im je stvoriti određene uvjete: vlažnost i temperaturu. Da bi se stvorili, gradi se bioplinsko postrojenje. Ovo je kompleks uređaja, čija je osnova bioreaktor, u kojem dolazi do raspadanja otpada, a koje je praćeno stvaranjem plina.

Organizacija ciklusa za preradu stajskog i biljnog otpada u bioplin

Postoje tri načina prerade gnoja u bioplin:

• Psihofilni način. Temperatura u postrojenju za bioplin je od + 5 ° C do + 20 ° C. U takvim je uvjetima proces razgradnje spor, stvara se mnogo plina, a njegova je kvaliteta niska.
• Mezofilni. Uređaj ulazi u ovaj mod na temperaturama od + 30 ° C do + 40 ° C. U ovom se slučaju mezofilne bakterije aktivno razmnožavaju. U tom se slučaju formira više plina, proces prerade traje manje vremena - od 10 do 20 dana.
• Termofilni. Ove se bakterije razmnožavaju na temperaturama od + 50 ° C. Proces je najbrži (3-5 dana), izlaz plina je najveći (pod idealnim uvjetima se od 1 kg isporuke može dobiti do 4,5 litara plina). Većina referentnih tablica o izlazu plina iz prerade date su za ovaj određeni način, pa kod korištenja drugih načina vrijedi izvršiti podešavanje prema dolje.

Najteža stvar u bioplinskim postrojenjima je termofilni režim. Zahtijeva visokokvalitetnu toplotnu izolaciju postrojenja za bioplin, grijanje i sistem za regulaciju temperature. Ali na izlazu dobivamo maksimalnu količinu bioplina. Još jedna karakteristika termofilne obrade je nemogućnost ponovnog punjenja. Preostala dva načina - psihofilni i mezofilni - omogućavaju vam svakodnevno dodavanje svježe porcije pripremljenih sirovina. Ali, pod termofilnim načinom, kratko vrijeme obrade omogućava vam da podijelite bioreaktor na zone u kojima će se prerađivati ​​njegov udio sirovina s različitim vremenima punjenja.

Dijagram bioplinskog postrojenja

Osnova bioplinskog postrojenja je bioreaktor ili bunker. U njemu se odvija proces fermentacije, a dobiveni plin akumulira se u njemu. Tu je i spremnik za utovar i istovar, nastali plin se izbacuje kroz cijev umetnutu u gornji dio. Slijedi sistem za pročišćavanje plina - njegovo pročišćavanje i povećanje tlaka u plinovodu do radnog.

Dijagram postrojenja za preradu stajskog gnoja u bioplin

Za mezofilni i termofilni način rada potreban je i sistem za grijanje na bioreaktor - za postizanje potrebnih modova. Da biste to učinili, obično se koriste plinski kotlovi na proizvedeno gorivo. Iz njega sustav cjevovoda prelazi u bioreaktor. Obično su to polimerne cijevi, jer najbolje mogu izdržati u agresivnom okruženju.

Još jednom postrojenju za bioplin potreban je sistem za miješanje tvari. Tijekom fermentacije na vrhu se formira tvrda kora, teške čestice se talože. Sve to zajedno pogoršava proces stvaranja gasova. Za održavanje homogenog stanja prerađene mase i mješalica su potrebni. Oni mogu biti mehanički ili čak ručni. Može ih pokrenuti tajmer ili ručno. Sve zavisi od načina proizvodnje bioplinskog postrojenja. Automatski sistem skuplji je za instaliranje, ali zahtijeva najmanje pažnje tokom rada.

Najjednostavnija bioplinska tvornica iz plastične bačve

Bioplinsko postrojenje prema vrsti lokacije može biti:

• Nadzemlje.
• Polu-duboko.
• Sahranjen.

Ukopano skuplje u instalaciji - potrebna je velika količina zemljišta. No, ako rade u našim uvjetima, oni su bolji - lakše je organizirati izolaciju, manje troškove grijanja.

Što se može reciklirati

Postrojenje za bioplin je u osnovi svejedsko - bilo koji organski sloj se može obraditi. Pogodni su bilo koji stajski gnoj i urin, biljni ostaci. Deterdženti, antibiotici, hemija negativno utječu na proces. Njihov prijem je poželjno da se minimizira, jer ubijaju floru koja se bavi preradom.

Koliko bioplina se može dobiti iz raznih otpadaka

Stajski gnoj smatra se idealnim, jer sadrži velike količine mikroorganizama. Ako na farmi nema krava, preporučuje se da dodate dio legla prilikom utovara bioreaktora kako biste supstrat napunili potrebnom mikroflorom. Biljni ostaci prethodno se drobe, razrjeđuju vodom. Bioreaktor miješa biljni materijal i izmet. Takvo „punjenje“ treba duže vremena, ali na izlazu s ispravnim režimom imamo najveći prinos proizvoda.

Pozicioniranje

Da biste umanjili troškove organizacije procesa, ima smisla postaviti bioplinsko postrojenje u blizini izvora otpada - u blizini zgrada u kojima se čuva perad ili životinje. Dizajn je poželjno razviti tako da se opterećenje odvija gravitacijom. Od štala ili svinja, na nagibu se može postaviti cjevovod kroz koji će gnoj gravitaciono teći u spremnik. Ovo uvelike pojednostavljuje zadatak održavanja reaktora i čišćenja stajskog gnoja.

Preporučljivo je postaviti bioplinsko postrojenje tako da otpad sa farme gravitacijski teče

Zgrade sa životinjama obično se nalaze na nekoj udaljenosti od apartmanske zgrade. Stoga će proizvedeni plin trebati prenijeti na potrošače. Ali istezanje jedne plinske cijevi jeftinije je i jednostavnije od organiziranja linije za prijevoz i utovar stajskog gnoja.

Bioreaktor

Kruti zahtjevi nameću se kapacitetu za obradu stajskog gnoja:

• Mora biti nepropusna za vodu i gasove. Otpornost na vodu treba djelovati u oba smjera: tekućina iz bioreaktora ne smije kontaminirati tlo, a podzemne vode ne bi trebale mijenjati stanje fermentirane mase.
• Bioreaktor mora imati veliku čvrstoću. Mora izdržati masu polutečne podloge, tlak plina u spremniku, vanjski tlak koji djeluje izvana. Općenito, tijekom izgradnje bioreaktora posebna se pažnja mora obratiti na njegovu snagu.
  

  Za kućnu upotrebu i sezonsku proizvodnju biogoriva (u toploj sezoni) u malim količinama prikladan je plastični rezervoar s poklopcem

• Pogodnost usluge. Pogodnije je koristiti cilindrične posude - horizontalne ili vertikalne. Miješanje se u njima može organizirati po cijelom volumenu, oni ne formiraju ustajale zone. Pravokutne posude je lakše izvesti tijekom gradnje vlastitim rukama, ali u njima se u uglovima često formiraju pukotine, a podloga tamo stagnira. Pomicanje po uglovima vrlo je problematično.

Svi ovi zahtjevi za izgradnju bioplinskog postrojenja moraju biti ispunjeni, jer osiguravaju sigurnost i stvaraju normalne uvjete za preradu stajskog gnoja u bioplin.

Koji se materijali mogu napraviti

Otpornost na agresivne sredine je glavni zahtjev za materijale iz kojih se može izraditi kapacitet. Supstrat u bioreaktoru može imati kiselu ili alkalnu reakciju. Prema tome, materijal od kojeg je izrađena posuda mora tolerirati različite podloge.

Na ove zahteve ne odgovara mnogo materijala. Prvo što mi padne na pamet je metal. Izdržljiv je, od njega možete napraviti posudu bilo kojeg oblika. Ono što je dobro, možete koristiti gotov spremnik - neku vrstu starog spremnika. U ovom slučaju izgradnja bioplinskog postrojenja trajat će vrlo malo vremena. Manjak metala - reaguje s hemijski aktivnim tvarima i počinje se urušavati. Da bi se neutralizirao ovaj minus, metal je obložen zaštitnim premazom.

Izvrsna opcija je kapacitet bioreaktora od polimera. Plastika je hemijski neutralna, ne truli, ne rđa. Treba samo odabrati materijal koji podnosi smrzavanje i zagrijavanje na dovoljno visoke temperature. Zidovi reaktora trebaju biti debeli, po mogućnosti ojačani fiberglasom. Takvi spremnici nisu jeftini, ali služe dugo.

Za proizvodnju bioplina od opeke je moguće izgraditi bioreaktor, ali ga treba dobro ožbukati aditivima koji omogućuju hidro i gasnu nepropusnost

Jeftinija opcija je bioplinsko postrojenje kapaciteta cigle, betonskih blokova, kamena. Da bi zidanje izdržala velika opterećenja, potrebno je ojačati zidanje (u svakom 3-5 reda, ovisno o debljini zida i materijala). Nakon završetka postupka zidanja zida, kako bi se osigurala nepropusnost vode i plina, potrebna je naknadna višeslojna obrada zidova i iznutra i izvana. Zidovi su ožbukani cementno-peskovitim sastavom sa dodacima (aditivima) koji daju tražena svojstva.

Veličina reaktora

Zapremina reaktora ovisi o odabranoj temperaturi za preradu stajskog gnoja u bioplin. Najčešće se bira mezofilni - lakše se održava i sugerira mogućnost svakodnevnog punjenja reaktora. Proizvodnja bioplina nakon postizanja uobičajenog načina rada (oko 2 dana) je stabilna, bez naleta i padova (u normalnim uvjetima). U ovom slučaju, ima smisla izračunati količinu bioplinskog postrojenja ovisno o količini gnoja koji se dnevno stvara na farmi. Sve se lako izračuna na osnovu prosječnih podataka.

Razgradnja stajskog gnoja na mezofilnim temperaturama traje od 10 do 20 dana. U skladu s tim, zapremina se izračunava množenjem sa 10 ili 20. Pri izračunu potrebno je uzeti u obzir količinu vode koja je potrebna za dovođenje supstrata u idealno stanje - njegova vlažnost mora biti 85-90%. Pronađena zapremina povećava se za 50%, jer maksimalno opterećenje ne smije prelaziti 2/3 zapremine rezervoara - plin se mora akumulirati ispod stropa.

Na primjer, na farmi je 5 krava, 10 svinja i 40 pilića. U osnovi se formira 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Da biste pileći izmet dopravili do 85% vlage, morate dodati malo više od 5 litara vode (ovo je još 5 kg). Ukupna ukupna težina je 331,8 kg. Za obradu za 20 dana potrebno je: 331,8 kg * 20 = 6636 kg - oko 7 kubičnih metara samo za supstrat. Pomnoženi nalaz pomnožimo s 1,5 (povećanje za 50%), dobivamo 10,5 kubnih metara. To će biti izračunata vrijednost volumena reaktora bioplinskog postrojenja.

Utovar i istovar

Otvori za utovar i istovar vode izravno u rezervoar za bioreaktor. Da bi se supstrat ravnomjerno rasporedio po cijelom području, napravite ih na suprotnim krajevima posude.

Dijagram bioplinskog reaktora bez grijanja

Pomoću dubinske metode instaliranja bioplinskog postrojenja, cijevi za utovar i istovar približavaju se tijelu pod oštrim uglom. Pored toga, donji kraj cevi treba da bude ispod nivoa tečnosti u reaktoru. Ovo sprečava da zrak uđe u rezervoar. Također su na cijevima ugrađene rotacijske ili zaporne ventile, koje su u normalnom položaju zatvorene. Otvaraju se samo u trenutku utovara ili istovara.

Budući da stajski gnoj može sadržavati velike fragmente (elemente legla, stabljika trave i sl.), Cijevi malog promjera često se začepljuju. Stoga za utovar i istovar moraju biti promjera 20-30 cm. Moraju se montirati prije početka zagrijavanja postrojenja za bioplin, ali nakon što se spremnik postavi na mjesto.

Oblici bioreaktora i mogućnosti lokacije za utovar i istovar otvori

Najprikladniji način rada bioplinskog postrojenja je sa redovnim utovarom i istovaranjem supstrata. Ova se operacija može izvoditi jednom dnevno ili jednom u dva dana. Stajsko gnojivo i ostale komponente unaprijed se sastavljaju u spremnik, gdje se dovode u traženo stanje - drobe se, navlažuju i miješaju ako je potrebno. Radi praktičnosti, ovaj spremnik može imati mehaničku miješalicu. Pripremljeni supstrat se izlije u prihvatni otvor. Ako spremnik za prijem postavite na sunce, podloga će se prethodno zagrejati, što će smanjiti troškove održavanja potrebne temperature.

Dubinu ugradnje spremnika u požar poželjno je izračunati tako da se otpad gravitaciono slivao u njega. Isto se odnosi i na ispuštanje u bioreaktor. Najbolji je slučaj ako se pripremljeni supstrat gravitira. A zatvarač će ga blokirati tokom pripreme.

Bioplinsko postrojenje sa miješalicom i grijanjem

Da bi se osigurala nepropusnost postrojenja za bioplin, otvori na spremniku i na području ispuštanja moraju imati gumenu brtvu za brtvljenje. Manji je kapacitet zraka, čistiji će biti izlazni plin.

Prikupljanje i uklanjanje bioplina

Bioplin se uklanja iz reaktora kroz cijev, čiji se jedan kraj nalazi pod krovom, a drugi se obično spušta u zamku vode. Ovo je spremnik vode u koji se ispušta nastali bioplin. U vodenom zaptivku se nalazi druga cijev - nalazi se iznad nivoa tečnosti. Čisti bioplin već ulazi u njega. Na izlazu njihovog bioreaktora ugrađuje se ventil za zatvaranje plina. Najbolja opcija je lopta.

Koji se materijali mogu koristiti za sistem za prenos gasa? Pocinčane metalne cijevi i plinske cijevi od PND ili PPR. Moraju osigurati nepropusnost, šavove i fuge provjeriti pomoću sapunaste pjene. Čitav cjevovod sastavljen je od cijevi i spojnica istog promjera. Bez stezanja i proširenja.

Pročišćavanje od nečistoća

Približni sastav dobivenog bioplina je sljedeći:

Približni sastav bioplina

• metan - do 60%;
• ugljen dioksid - 35%;
• ostale gasovite tvari (uključujući hidrogen sulfid, koji plinu daje neugodan miris) - 5%.

Da bi bioplin imao miris i dobro izgarao, potrebno je iz njega ukloniti ugljični dioksid, hidrogen sulfid, vodenu paru. Uklanjanje ugljičnog dioksida odvija se u zamci vode ako se na dno jedinice doda vapno. Takvu oznaku morat ćete povremeno mijenjati (kako plin počne gorivati ​​- vrijeme je za promjenu).

Dehidratacija plina može se obaviti na dva načina - stvaranjem brave vode u plinovodu - umetanjem zakrivljenih dijelova u cijev ispod vodenih brava, u kojima će se nakupljati kondenzat. Nedostatak ove metode je potreba za redovitim pražnjenjem hidrauličke brave - s velikom količinom sakupljene vode može blokirati prolazak plina.

Drugi način je stavljanje filtera sa silikagelom. Princip je isti kao i kod hidrauličke brave - plin se dovodi u silika gel, a drenirano ispod poklopca se uklanja. Ovom metodom odvodnje bioplina silikagel se mora povremeno isušiti. Da biste to učinili, trebate ga ugrijati neko vrijeme u mikrovalnoj. Grije se, vlaga isparava. Možete zaspati i ponovo koristiti.

Filter za čišćenje bioplina iz hidrogen sulfida

Za uklanjanje sumporovodika koristi se filter s punjenjem iz metalnih čipova. U kontejner možete staviti stare metalne suknje. Pročišćavanje se odvija na potpuno isti način: plin se dovodi u donji dio rezervoara napunjen metalom. Prolazeći se očisti od sumporovodika, sakupljenog u gornjem slobodnom dijelu filtera, odakle se pušta kroz drugu cijev / crijevo.

Držač plina i kompresor

Očišćeni bioplin ulazi u skladišni rezervoar - rezervoar za plin. To može biti zapečaćena plastična kesa, plastična posuda. Glavni uvjet je nepropusnost plina, oblik i materijal nisu bitni. Rezervoar za plin skladišti zalihe biogasa. Iz nje se, uz pomoć kompresora, plin pod određenim pritiskom (koji ga postavlja kompresor) već dovodi do potrošača - u plinsku peć ili bojler. Ovaj gas se može koristiti i za proizvodnju električne energije pomoću generatora.

Jedna od opcija za držače na plin

Da biste stvorili stabilan pritisak u sistemu nakon kompresora, preporučljivo je instalirati prijemnik - mali uređaj za izravnavanje prenapona pritiska.

Uređaji za miješanje

Da bi bioplinsko postrojenje radilo u normalnom režimu, potrebno je redovno miješanje tečnosti u bioreaktoru. Ovaj jednostavan postupak rješava mnoge probleme:

• miješa svježi dio tereta s kolonijom bakterija;
• potiče oslobađanje proizvedenog plina;
• izjednačava temperaturu tekućine, isključujući toplija i hladnija područja;
• održava ujednačenost podloge, sprječavajući propadanje ili uspon nekih komponenti.

Tipično, mala, domaća tvornica bioplina ima mehaničke miješalice koje pokreću mišićnu snagu. U sustavima s velikom zapreminom, motori koje je aktivirao tajmer mogu se pokretati miješalicom pokreta.

Vrste miksera za bioreaktore

Drugi način je miješanje tekućine, prolazeći kroz nju dio proizvedenog plina. Da bi se to postiglo, nakon izlaska iz metateona stavlja se čajka i deo gasa odliva u donji deo reaktora, gde izlazi kroz cev sa rupama. Taj se dio plina ne može smatrati protokom, jer još uvijek ulazi u sustav i, kao rezultat, završava u spremniku za plin.

Treća metoda miješanja - pomoću fekalnih pumpi da biste pumpali supstrat donjeg dijela, izlijte ga na vrh. Nedostatak ove metode je ovisnost o dostupnosti električne energije.

Sustav grijanja i izolacija

Bez zagrijavanja prerađene gnojnice, psihofilne bakterije će se umnožiti. Proces prerade u ovom slučaju trajat će 30 dana, a izlaz plina će biti mali. Ljeti je uz toplinsku izolaciju i predgrijavanje opterećenja moguće doseći temperature i do 40 stupnjeva kad započne razvoj mezofilnih bakterija, ali zimi takva instalacija praktički ne radi - procesi odvijaju se vrlo sporo. Na temperaturama ispod + 5 ° C oni se praktično smrzavaju.

Zavisnost vremena za preradu stajskog gnoja u bioplin od temperature

Kako ugrijati i gdje staviti

Za najbolje rezultate koristite grijanje. Najracionalnije je grijanje vode iz kotla. Kotao može raditi na struju, čvrsto ili tekuće gorivo, a možete ga pokretati i na proizvedenom bioplinu. Maksimalna temperatura do koje treba zagrijavati vodu je + 60 ° C. Vruće cijevi mogu prouzročiti prianjanje čestica na površinu, što rezultira lošim performansama grijanja.

Možete koristiti izravno grijanje - umetnite grijaće elemente, ali prvo, teško je organizirati miješanje, a drugo, podloga će se lijepiti za površinu, smanjujući prijenos topline, grijaći elementi brzo će izgorjeti

Postrojenje za bioplin se može grijati pomoću standardnih radijatora za grijanje, jednostavno cijevima umotanim u zavojnicu, zavarenim registrima. Za cevi je bolje koristiti polimer - metal-plastiku ili polipropilen. Takođe su prikladne valovite cijevi od nehrđajućeg čelika, koje se lakše polažu, posebno u cilindričnim vertikalnim bioreaktorima, ali valovita površina izaziva lijepljenje taloga, što nije baš dobro za prijenos topline.

Kako bi se smanjila mogućnost taloženja čestica na grijaćim elementima, oni se stavljaju u zonu miksera. Samo u tom slučaju potrebno je sve dizajnirati tako da mikser ne bi mogao dirati u cijevi. Često se čini da je bolje postaviti grijače ispod, ali praksa je pokazala da takvo grijanje nije efikasno zbog taloga na dnu. Dakle, racionalnije je postaviti grijače na zidove metatanka bioplinskog postrojenja.

Metode grijanja vode

Način na koji su cijevi raspoređene, grijanje može biti vanjsko ili unutarnje. Na unutrašnjoj lokaciji grijanje je efikasno, ali popravak i održavanje grijača nisu moguća bez isključivanja i ispumpavanja sustava. Zbog toga se odabiru materijala i kvaliteti spojeva pridaje posebna pažnja.

Grijanje povećava produktivnost postrojenja za bioplin i smanjuje vrijeme prerade sirovina

Pri vanjskoj lokaciji grijača potrebno je više topline (troškovi zagrijavanja sadržaja bioplinskog postrojenja su mnogo veći), jer se za zagrijavanje zidova troši puno topline. Ali, sustav je uvijek dostupan za popravak, a grijanje je ujednačenije, jer se okolno zagrijava sa zidova. Još jedan plus ovog rešenja je što mešalice ne mogu da oštete sistem grejanja.

Šta izolovati

Na dno jame prvo se sipa izravnavajući sloj peska, a zatim toplinski izolacioni sloj. To može biti glina pomiješana sa slamom i ekspandirana glina, šljaka. Sve ove komponente mogu se miješati, mogu se sipati u zasebne slojeve. Poravnati su u horizontu, postavljaju kapacitet postrojenja za bioplin.

Stranice bioreaktora mogu se izolirati modernim materijalima ili klasičnim djedovim metodama. Od staromodnih metoda - oblaganje gline slamom. Nanosi se u više slojeva.

Za zagrijavanje bioreaktora koriste se moderni materijali

Od modernih materijala moguće je koristiti ekstrudiranu polistirensku pjenu visoke gustoće, gazirane betonske blokove male gustoće, pjenušavu poliuretansku pjenu. Tehnološki najnaprednija u ovom slučaju je poliuretanska pjena (PPU), ali usluge za njezinu primjenu nisu jeftine. Ali ispada da je bešavna toplinska izolacija, što minimizira troškove grijanja. Postoji još jedan toplotni izolacijski materijal - penasto staklo. U pločama je vrlo skupo, ali njegova borba ili mrvica košta prilično, a po karakteristikama je gotovo savršena: ne upija vlagu, ne boji se smrzavanja, tolerira statička opterećenja, ima nisku toplinsku provodljivost.

Video: Virtuelni prikaz biogasnog postrojenja - Ostalo 2024