Биогазовая установка. Устройство и принцип работы. Установка биогаз
Биогазовая установка. Устройство и принцип работы.
Биогазовая установка – это специальный агрегат, который позволяет перерабатывать отходы сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности в биологические удобрения и биологический газ.
Использование подобной установки позволяет в кратчайшие сроки избавляться от навоза различных видов (включая птичий помет), перерабатывать остатки растений (перезимовавший силос, ботву пищевых культур и т.п.) и качественно утилизировать органические отходы скотобойни и птицефабрики. Время получения биологических отходов и газа, зависит от плотности перерабатываемых материалов и их количества.
Наибольшее распространение подобные установки получили в таких странах, как Германия и Голландия. В последние годы огромное количество китайских фермерских хозяйств и пищевых производств, также оснащаются биогазовыми установками собственного производства.
Устройство биогазовой установки. Следует сказать, что биогазовые установки имеют весьма простую конструкцию. Современные модели таких установок имеют достаточную степень автоматизации, и требуют минимальный контроль со стороны человека. Итак, современная биогазовая установка состоит из:
- Переходная емкость, в которую попадает сырьё в самом начале переработки для подогрева.
- Миксеры, для измельчения крупных частиц травы и навоза.
- Емкость для газа (газгольдер), в которой хранится полученный газ, необходима для поддержания запасов и давления в системе.
- Биореактор, самая главная часть биогазовой установки, в которой происходит брожение сырья и вырабатывается газ.
- Газовая система, набор труб и шлангов подачи и отвода полученного газа.
- Сепараторы сортируют переработанное сырьё на твёрдые и жидкие удобрения.
- Насосы для перекачки сырья и воды.
- Приборы измерения и контроля за давлением в реакторе и температурой подогревающей жидкости.
- Когенерационная станция, служит для распределения полученного газа.
- Аварийные горелки для стравливания лишнего газа из реактора и газгольдера, необходимы для поддержания заданного давления.
На первый взгляд кажется, что устройство биогазовой установки чересчур сложное и запутанное, а в состав ее входят дорогостоящие агрегаты и компоненты. Однако, на самом деле это далеко не так. Большинство компонентов имеют грозные названия, но на самом деле в их основе лежат обыденные предметы. В любом случае, подобные конструкции уже много лет используются людьми по всему миру, а значит, с принципом работы установки можно разобраться без всякого труда.
Принцип работы биогазовой установки. Прежде чем перейти к подробному рассмотрению принципа работы биогазовой установки, следует сказать, что появилось данное устройство исключительно благодаря процессам брожения и разложения. Как известно, любое органическое вещество (с течением времени и при соответствующих условиях) распадается на простейшие химические вещества, одним из которых и является биогаз. Именно на принципах брожения и распада создается любая биогазовая установка, а дополнительные узлы и агрегаты имеют вспомогательные либо контролирующие функции.
Этапы работы биогазовой установки.
- 1. Доставка продуктов переработки и отходов в установку. В том случае, если отходы жидкие их целесообразно доставлять в реактор с помощью специализированных насосов. Более твердые отходы могут доставляться в реактор вручную, либо по средствам транспортной ленты. В некоторых случаях целесообразно подогреть отходы, дабы увеличить их скорость брожения и распада в биореакторе. Для подогрева отходов используется переходная емкость, в которой продукты переработки доводятся до нужной температуры.
- 2. Переработка в реакторе. После переходной емкости, подготовленные (и подогретые!) отходы попадают в реактор. Качественный биореактор представляет собой герметичную конструкцию, изготовленную из особо прочной стали, либо из бетона, имеющего специальное, антикислотное покрытие. В обязательном порядке, реактор должен иметь идеальную тепловую и газовую изоляцию. Даже малейшее попадание воздуха или снижение температуры повлечет остановку процесса брожения и распада. Подогрев реактора осуществляется с помощью трубок с горячей водой. Система автономна. Нагрев воды происходит с помощью вырабатываемого биогаза. Реактор работает без доступа кислорода, в полностью замкнутой среде. Несколько раз в день, с помощью насоса в него можно добавлять новые порции перерабатываемого вещества. Оптимальный температурный режим реактора – около 40 градусов Цельсия. Если температура меньше, то процесс брожения существенно замедлится. Если увеличить температуру, то произойдет быстрое испарение воды, что не позволит отходам полностью распасться. Для того, чтобы ускорить процесс брожения используется специальный миксер. Данное устройство перемешивает субстанцию в реакторе через определенный промежуток времени.
- 3. Выход готового продукта. По истечению определенного времени (от нескольких часов, до нескольких дней) появляются первые результаты брожения. Это биогаз и биологические удобрения. В итоге получившийся биогаз попадает в газгольдер (бак для хранения газа). Давление газа в газгольдеры регулируется с помощью клапанов. В случае чрезмерного давления будут задействованы аварийные горелки, которые попросту сожгут лишний газ, и тем самым стабилизируют давление. Получаемый биогаз нуждается в усушке. Лишь после этого его можно использовать, как обычный природный газ. Отдельно следует сказать, что для поддержания работы биогазовой установки требуется около 15% получаемого газа. В свою очередь биологические удобрения попадают в специально подготовленный бак с сепаратором. Происходит разделение на твердые (биогумус) и жидкие удобрения. Биогумус составляет всего лишь около 5% от общего количества получаемых удобрений. Собственно, удобрения сразу могут быть использованы по назначению. Дополнительной переработки они не требуют. Более того, в Европе существуют целые поточные линии, которые запаковывают полученные биологические удобрения в пластиковые емкости. Торговля подобными удобрениями – достаточно прибыльный бизнес. Работа биогазовой установки непрерывна. Выражаясь проще, в реактор постоянно попадают новые порции перерабатываемого материала, а в газгольдер и сепараторный бак также постоянно попадает газ и биологические удобрения.
Эксплуатация и монтаж биогазовой установки. Монтаж биогазовой установки строго индивидуален. Нельзя просто привезти и собрать вместе все компоненты. Необходимо провести целый ряд подготовительных работ, выкопать несколько крупных котлованов, осуществить качественную изоляцию реактора. Следует учесть все индивидуальные особенности фермерского хозяйства или предприятия, и сделать биогазовую установку актуальной под конкретные задачи. Следить за биогазовой установкой сможет один человек, так как процесс переработки полностью автоматизирован. Эксплуатация установки не требует больших расходов. При хорошем присмотре и своевременном сервисном обслуживании ежегодные затраты на содержание такой установки не превысят 5% ее первоначальной стоимости.
Преимущества использования биогазовой установки. Биогазовая установка по-настоящему волшебное устройство, которое позволяет получать из отходов производства и навоза, действительно необходимые вещи. В частности, можно получить:
- Биогаз
- Биологические удобрения
- Электрическую и тепловую энергию
- Топливо для автомобилей.
Для того, чтобы преобразовывать биогаз в электрическую и тепловую энергию необходимо оснастить установку дополнительными агрегатами. Это увеличивает стоимость самой установки, но позволяет добиться значительной автономии от коммунальных служб, и существенно сократить оплачиваемые счета. Если в автомобиле установлено газовое оборудование, то его можно заправлять газом, которой вырабатывается биогазовой установкой. Естественно, биологический газ потребует дополнительной очистки, которая позволит отфильтровать углекислый газ. После этого автомобиль сможет ездить на газе, который вырабатывается биогазовой установкой. Это помогает значительно экономить на покупке бензина, что при нынешних ценах на топливо очень выгодно.
Кому необходима биогазовая установка?
Как уже было сказано выше, биогазовая установка – технически сложное устройство, которое требует профессионального монтажа и своевременного сервисного обслуживания.
Поэтому мелкому фермеру, хозяйство которого состоит из десятка коров и нескольких гектаров земли, такая техника определенно не нужна. У него попросту нет такого количества навоза, и прочих удобрений, чтобы заставить биогазовую установку работать круглосуточно и приносить значительный доход. И совсем другое дело, если речь зайдет о крупном фермерском хозяйстве, птицефабрике или мясокомбинате. Данные производства ежедневно генерируют сотни килограммов разнообразных отходов, которые попросту некуда девать. Для них покупка биогазовой установки чуть ли не единственный способ решить проблему утилизации отходов, и при этом получать бесплатный газ, электричество и биологические удобрения.
Как показывает практика, подобные биогазовые системы, начинают себя окупать уже через 2 года после установки. Учитывая, что средний срок службы установки – 25 лет, то не сложно подсчитать прибыль, которую принесет подобное оборудование.
ПодробностиОпубликовано: 22 марта 2015
Просмотров: 7087
yazemledelec.ru
Простейшая установка для получения биогаза » Полезные самоделки
Что же такое биогаз? Этим термином обозначают газообразный продукт, получаемый в результате анаэробной, то есть происходящей без доступа воздуха, ферментации (перепревания) органических веществ самого разного происхождения. В любом крестьянском хозяйстве в течение года собирается значительное количество навоза, ботвы растений, различных отходов. Обычно после разложения их используют как органическое удобрение. Однако мало кто знает, какое количество биогаза и тепла выделяется при ферментации. А ведь эта энергия тоже может сослужить хорошую службу сельским жителям.
Биогаз — смесь газов. Его основные компоненты: метан (Ch5) – 55-70% и углекислый газ (СО2) – 28-43%, а также в очень малых количествах другие газы, например – сероводород (h3S).
В среднем 1 кг органического вещества, биологически разложимого на 70%, производит 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды и 0,3 кг неразложимого остатка.
Факторы, влияющие на производство биогаза. Поскольку разложение органических отходов происходит за счет деятельности определенных типов бактерий, существенное влияние на него оказывает окружающая среда. Так, количество вырабатываемого газа в значительной степени зависит от температуры: чем теплее, тем выше скорость и степень ферментации органического сырья. Именно поэтому, вероятно, первые установки для получения биогаза появились в странах с теплым климатом. Однако применение надежной теплоизоляции, а иногда и подогретой воды позволяет освоить строительство генераторов биогаза в районах, где температура зимой опускается до -20?С. Существуют определенные требования и к сырью: оно должно быть подходящим для развития бактерий, содержать биологически разлагающееся органическое вещество и в большом количестве воду (90—94%). Желательно, чтобы среда была нейтральной и без веществ, мешающих действию бактерий: например, мыла, стиральных порошков, антибиотиков.
Для получения биогаза можно использовать растительные и хозяйственные отходы, навоз, сточные воды и т. п. В процессе ферментации жидкость в резервуаре имеет тенденцию к разделению на три фракции. Верхняя - корка, образованная из крупных частиц, увлекаемых поднимающимися пузырьками газа, через некоторое время может стать достаточно твердой и будет мешать выделению биогаза. В средней части ферментатора скапливается жидкость, а нижняя, грязеобразная фракция выпадает в осадок.
Бактерии наиболее активны в средней зоне. Поэтому содержимое резервуара необходимо периодически перемешивать — хотя бы один раз в сутки, а желательно — до шести раз. Перемешивание может осуществляться с помощью механических приспособлений, гидравлическими средствами (рециркуляция под действием насоса), под напором пневматической системы (частичная рециркуляция биогаза) или с помощью различных методов самоперемешивания.
Установки для получения биогаза. В Румынии генераторы биогаза получили широкое распространение. Одна из первых индивидуальных установок (рис.1А) была введена в эксплуатацию еще в декабре 1982 года. С тех пор она успешно обеспечивает газом три соседствующие семьи, имеющие каждая по обычной газовой плите с тремя конфорками и духовкой.Ферментатор находится в яме диаметром около 4 м и глубиной 2 м (объем примерно 21 м3), выложенной изнутри кровельным железом, сваренным дважды: сначала электрической сваркой, а затем, для надежности, газовой. Для антикоррозионной защиты внутренняя поверхность резервуара покрыта смолой. Снаружи верхней кромки ферментатора сделана кольцевая канавка из бетона глубиной примерно 1 м, выполняющая функцию гидрозатвора; в этой канавке, заполненной водой, скользит вертикальная часть колокола, закрывающего резервуар. Колокол высотой около 2,5 м — из листовой двухмиллиметровой стали. В верхней его части и собирается газ.
Автор этого проекта выбрал вариант собирания газа в отличив от других установок с помощью трубы, находящейся внутри ферментатора и имеющей три подземных ответвления — к трем хозяйствам. Кроме того, вода в канавке гидрозатвора проточная, что предотвращает обледенение в зимнее время.
Ферментатор загружается примерно 12 м3 свежего навоза, поверх которого выливается коровья моча (без добавления воды. Генератор начинает работать через 7 дней после наполнения.
Похожую компоновку имеет еще одна установка (рис. 1Б). Ее ферментатор сделан в яме, имеющей квадратное поперечное сечение размерами 2х2 и глубиной примерно 2,5 м. Яма облицована железобетонными плитами толщиной 10-12 см, оштукатурена цементом и покрыта для герметичности смолой. Канавка гидрозатвора глубиной около 50 см также бетонная, колокол сварен из кровельного железа и может на четырех «ушках» свободно скользить по четырем вертикальным направляющим, установленным на бетонном резервуаре. Высота колокола примерно 3 м, из которых 0,5 м погружено в канавку.
Рис. 1 Схема установки для получения биогаза. А - с коническим колоколом, Б с пирамидальным колоколом1 -яма фермента с сырьем, 2 - колокол, 3 - выпускной патрубок, 4 - трубопровод (шланг) подачи биогаза, 5 канавка гидрозатвора с водой
При первом наполнении в ферментатор было загружено 8 м3 свежего коровьего навоза, а сверху запито примерно 400 л коровьей мочи. Через 7— 8 дней установка уже полностью обеспечивала владельцев газом.
Аналогичную конструкцию имеет и генератор биогаза, рассчитанный на прием 6 м3 смешанного навоза (от коров, овец и свиней). Этого оказалось достаточно, чтобы обеспечить нормальную работу газовой плиты с тремя конфорками и духовкой.Еще одна установка отличается конструктивной деталью: рядом с ферментатором уложены присоединенные к нему с помощью Т-образного шланга три большие тракторные камеры, соединенные и между собой (рис. 2).
Рис. 2 Разбухающий резервуар из тракторных камер
В ночное время, когда биогаз не используется и накапливается под колоколом, возникает опасность, что последний из-за избыточного давления опрокинется. Резиновый резервуар служит дополнительной емкостью. Ферментатора размером 2х2x1,5 м вполне достаточно для работы двух горелок, а при увеличении полезного объема установки до 1 м3 можно получить количество биогаза, достаточное и для обогрева жилища. Особенность этого варианта установки - устройство колокола 138 см и высотой 150 см из прорезиненного полотна, применяемого для изготовления надувных лoдок. Ферментатор представляет собой металлический резервуар 140х380 см и имеет объем 4,7 м3. Колокол вводится в находящийся в ферментаторе навоз на глубину не менее 30 см для обеспечения гидравлического заслона выходу биогаза в атмосферу. В верхней части разбухающего резервуара предусмотрен кран, соединенный со шлангом; по нему газ поступает к газовой плите с тремя конфорками и колонке для нагрева воды. Чтобы обеспечить оптимальные условия для работы ферментатора, навоз смешивается с горячей водой. Наилучшие результаты установка показала при влажности сырья 90% и температуре 30-35°.
Для обогрева ферментатора используется и эффект теплицы. Над емкостью сооружается металлический каркас, который покрывают полиэтиленовой пленкой: при неблагоприятных погодных условиях она сохраняет тепло и позволяет заметно ускорить процесс разложения сырья.
В Румынии генераторы биогаза используются и в государственных или кооперативных хозяйствах. Вот один из них. Он имеет два ферментатора емкостью по 203 м3, закрытых каркасом с полиэтиленовой пленкой (рис. 3). Зимой навоз обогревается горячей водой. Производительность установки составляет 300-480 м3 газа в день. Такого количества вполне хватает для обеспечения всех потребностей местного агропромышленного комплекса.
Рис. 3 Схема установки для получения биогаза повышенной производительности1- трубопровод выхода биогаза, 2 - колокол, 3 - корпус Ферментатора, 4 - сырье, 5 -система подогрева сырья, 6 -раскосы металлической конструкции колокола, 7 - направляющая труба колокола, 8 - металлический каркас теплицы, 9 - трубопровод подачи горячей водыПрактические советы. Как уже отмечалось, решающую роль. в развитии процесса ферментации играет температура: нагрев сырья с 15? до 20° может вдвое увеличить производство энергоносителя. Поэтому часто генераторов имеет специальную систему подогрева сырья, однако большинство установок не оборудовано ею; они используют лишь тепло, выделяемое в процессе самого разложения органических веществ. Одним из важнейших условий нормальной работы ферментатора является наличие надежной ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ. Кроме того, необходимо свести к минимуму потери тепла при очистке и наполнении бункера ферментатора.
Необходимо помнить также о необходимости обеспечения биохимического равновесия, Иногда темпы производства бактериями кислот выше, чем темпы их потребления бактериями второй группы, В этом случае кислотность массы растет, а выработка биогаза снижается. Положение может быть исправлено либо уменьшением ежедневной порции сырья, либо увеличением его растворимости (по возможности, горячей водой), либо, наконец, добавкой нейтрализующего вещества — например известкового молока, стиральной или питьевой соды.
Производство биогаза гложет уменьшиться за счет нарушения соотношения между углеродом и азотом. В этом случае в ферментатор вводят вещества, содержащие азот, — мочу или в небольшом количестве соли аммония, используемые обычно в качестве химических удобрений (50 — 100 г на 1 м3 сырья).
Следует помнить, что высокая влажность и наличие сероводорода (содержание которого в биогазе может достигать 0,5%) стимулируют повышенную коррозию металлических частей установки. Поэтому состояние всех остальных элементов ферментатора следует регулярно контролировать и в местах повреждений тщательно защищать: лучше всего свинцовым суриком — в один или два слоя, а затем еще двумя слоями любой масляной краски.
В качестве трубопровода для транспортировки биогаза от выпускного патрубка в верхней части колокола установки до потребителя могут использоваться как трубы (металлические или пластмассовые), так и резиновые шланги. Их желательно вести в глубокой траншее, чтобы исключить разрывы из-за замерзания зимой конденсировавшейся воды. Если же транспортировка газа с помощью шланга осуществляется по воздуху, то для отвода конденсата необходимо специальное устройство. Самая простая схема такого приспособления представляет собой U-образную трубку, присоединенную к шлангу в самой нижней его точке (рис. 4). Длина свободной ветви трубки (х) должна быть больше, чем выраженное в миллиметрах водяного столба давление биогаза. По мере того как в трубку стекает конденсат из трубопровода, вода выливается через ее свободный конец без утечки газа.
Рис. 4 Схема устройства для отвала конденсированной воды1 - шланг подачик биогаза, 2 - U-образная трубка, 3 - конденсированная вода
В верхней части колокола целесообразно также предусмотреть патрубок для установки манометра, чтобы по величине давления судить о количестве накопленного биогаза.
Опыт эксплуатации установок показал, что использование в качестве сырья смеси разных органических веществ дает больше биогаза, чем при загрузка ферментатора одним из компонентов. Влажность сырья рекомендуется немного уменьшать зимой (до 88—90%) и повышать летом (92—94%). Вода, которую используют для разбавления, должна быть теплой (желательно 35—40°). Сырье подается порциями, по крайней мере один раз в сутки. После первой загрузки ферментатора нередко сначала вырабатывается биогаз, который содержит более 60% углекислого газа и поэтому не горит. Этот газ удаляют в атмосферу, и через 1 —3 дня установка начнет функционировать нормально.
Опубликовано:По материалам журнала «Техниум», СРР"Моделист-конструктор", №1/1987
www.freeseller.ru
Технология изготовления малых биогазовых установок — Биогаз
Комплектность наших малых биогазовых установок
Функциональное назначение наших малых биогазовых установок
Типы исходного сырья для наших малых биогазовых установокМасштабирование малых биогазовых установокПримерные ценыУсловия, необходимые для функционирования малой биогазовой установкиКак заказать малую биогазовую установкуКоммерческие предложения и виды сотрудничества
Мы проанализировали все конструкции биогазовых установок, которые применяются в мире. После этого мы разработали основные принципы, по которым можно создавать биогазовые установки для небольших хозяйств небогатых стран, таких, как страны СНГ. Конструкция наших установок базируется на максимальном использовании стандартных деталей и узлов, производящихся практически в любой стране мира. Мы выбрали для нашей конструкции детали из современных синтетических материалов, которые обеспечивают химическую стойкость, малый вес, хорошую термоизоляцию. По размеру реакторов установок нашей конструкции, они относятся к малым установкам. Но благодаря возможности простого масштабирования, на базе нашей конструкции можно собирать даже средние установки, причем наращивать объемы и мощности постепенно, по мере накопления средств.
Комплектность наших малых биогазовых установок
Подготовительная емкость (опционально) с встроенным миксером (опционально).
Она предназначена для приготовления субстрата для загрузки в реактор биогазовой установки. От качества приготовления субстрата зависит не только эффективность но и вообще возможность работы биогазовой установки. Однако, поскольку речь идет об установках небольших размеров, то с целью уменьшения стоимости Вы можете отказаться от подготовительной емкости и использовать для приготовления субстрата любую, имеющуюся у Вас, емкость подходящего размера, где Вы будете размешивать сырье с теплой водой. Затем Вы можете осуществить заправку установки ведрами, поднимаясь по стремянке.
Простой вариант подготовительной емкости, который мы предлагаем, располагается выше реактора. Сама емкость представляет собой полимерный бочонок, не поддающийся коррозии. Субстрат подготавливается в ней, а затем самотеком заливается в реактор. Навоз или измельченные органические отходы доставляются к емкости подготовки по пандусу, вода подается через шланг.Перед закладкой сырья в подготовительную емкость оно обязательно фильтруется для удаления камней, стекла и любых других крупных фрагментов, которые могут засорить стоки.Самый автоматизированный и дорогой вариант — это подготовительная емкость с встроенным миксером для приготовления субстрата и встроенным насосом подачи субстрата в реактор.
Насос для загрузки реактора (опционально).
Он предназначен для автоматизированной (по расписанию) загрузки порций сырья в реактор. Экономически оправдан только для установок с объемом реактора от 15 куб.м и выше.Для закачки сырья в реактор применяется погружной фекальный насос, желательно с режущими ножами. Он сам по себе стоит немалых денег. Кроме того, его применение накладывает условия по утеплению и обогреву самой подготовительной емкости. Поэтому рещение о его применении принимается в каждом случае индивидуально.
Платформа для размещения подготовительной емкости (опционально).
Она нужна для заправки реактора самотеком. Ее можем изготовить для Вас мы, ее Вы можете изготовить самостоятельно, или использовать уже имеющиеся у Вас строения или возвышения для размещения подготовительной емкости. Сырье Вы заносите на платформу вручную, а воду либо подаете по шлангу, либо тоже заносите вручную.
Утепленный реактор из полимеров (один или более).
В качестве реактора (метантенка) используется промышленно выпускаемая полиэтиленовая бочка соответствующих размеров. Она покрывается специальным многослойным покрытием, защищающим от всех 3 типов теплопотерь. Реактор оборудован системой заливки и системой слива, работающих одновременно по принципу сообщающихся сосудов, а также аварийным сливом. Постоянную температуру субстрата 37-380C в реакторе обеспечивают электрическая или водяная системы обогрева, управляемые блоком автоматики. Периодическое перемешивание субстрата в реакторе обеспечивает миксер, управляемый блоком автоматики.
В реакторе имеется люк, через который производится монтаж оборудования, а также выполняется капитальный ремонт.
В идеале реактор должен представлять собой термос, то есть иметь внешнюю и внутреннюю стенку и вакуум между ними. В реальных условиях сделать такой реактор невозможно, но система утепления реактора должна строиться по подобному принципу.
Реактор должен устанавливаться на достаточно твердую, но с хорошей термоизоляцией, подставку. Простейшим материалом для такой подставки является древесина.
Верхняя часть реактора автоматически утеплена слоем газа, который находится в ней. Тем не менее, верх реактора необходимо утеплить точно так же, как и стенки, поскольку основные теплопотери идут в верхнем направлении.
Таким образом, мы получаем, что утепление реактора должно представлять собой воздушный слой или слой из пористого материала и внешнюю стенку, отражающую тепло внутрь и обеспечивающую герметичность воздушного слоя.
Базовым типом обогрева реактора является электрический, осуществляемый при помощи ТЭНов или термоленты. Для обогрева одного куб. м объема реактора нужен обогреватель мощностью до 0,6 кВт. При такой мощности обогреватели находятся во включенном состоянии примерно четверть всего времени. Исходя из этого, Вы можете посчитать затраты электроэнергии. Летом нагреватели почти не включаются.
При применении водяной системы обогрева реактора вода в системе отопления нагревается обычным отопительным газовым котлом, работающим на вырабатываемом самой установкой биогазе. Понятно, что это значительно удорожает установку. Также это не освобождает от необходимости иметь электрическую систему обогрева, которая в таком случае служит для начального запуска реактора.
Электрическая система обогрева реактора.
Она представляет собой ТЭНы, вмонтированные в нижней части боковых стенок реактора. Особый способ монтажа, хорошая теплопроводность субстрата и постоянный контроль температуры автоматикой исключают возможность расплавления ТЭНами полимерных стенок реактора. Такой способ монтажа электрической системы подогрева является самым дешевым и обеспечивает самый высокий КПД. Для обеспечения равномерности нагрева субстрата ТЭНы включаются синхронно с устройством перемешивания.
Водяная система отопления реактора (опционально).
В случае газовой системы отопления трубы от газового котла входят в реактор. Внутри реактора смонтированы нагревательные элементы (спираль из трубы вдоль вертикальных стенок реактора), по которым протекает горячая вода из газового котла. Применяются полипропиленовые или металлопластиковые трубы. Несмотря не несколько худшие показатели теплоотдачи, чем у металлических труб, полимерные трубы нормально справляются со своей задачей и абсолютно не подвержены коррозии.
Система перемешивания субстрата в реакторе.
Система перемешивания представляет собой электродвигатель, предназначенный для работы в химически активных жидкостях, и пропеллер с необходимым диаметром и шагом. Эта система устанавливается внутри реактора таким образом, чтобы обеспечить движение всей массы сырья, находящегося в реакторе.
Внутреннее расположение двигателя в реакторе облегчает задачу регулировки направления струи перемешивания оптимальным образом, чтобы струя закручивалась по восходящей спирали вдоль вертикальных стенок реактора.
Блок автоматики.
Идеальный вариант блока автоматики — это компьютер с платами ввода аналоговой информации и вывода управляющих сигналов. Это решение самое гибкое, но и самое дорогое, учитывая цены на платы, датчики, исполнительные устройства и программное обеспечение промышленной автоматики.
Для малых и средних установок мы применяем набор стандартных недорогих контроллеров: таймер, термоконтроллер и т.п. В результате блок автоматики получается недорогим и простым в управлении, что важно для неквалифицированного обслуживающего персонала.
Блок автоматики выполнен из современных промышленных контроллеров управления техпроцессами. Он обеспечивает возможность перепрограммирования техпроцесса для подбора самых оптимальных параметров анаэробного брожения.
Газовая система трубопроводов с обратным клапаном.
Газовая система — это не только выходящая из реактора газовая труба. Поток газа проходит через охладитель для конденсации и удаления влаги, тройник с выходом на газгольдер, манометр, обратный клапан, счетчик газа. В зависимости от типа сырья и способов применения газа может быть добавлен еще фильтр сероводорода.
Газгольдер — регулятор выходного давления биогаза.
На фотографиях представлены варианты «мокрого» и «сухого» газгольдеров. «Мокрый» газгольдер — это колокол калиброванного веса, плавающий в воде. «Сухой» газгольдер — это эластичная емкость, накрытая сверху калиброванным грузом.
«Мокрый» газгольдер получается дороже в изготовлении и сложнее в эксплуатации, чем «сухой». Жидкость в «мокром» газгольдере не должна замерзать на морозе. Колокол должен скользить по направляющим во избежание перекоса и заклинивания.
«Сухой» газгольдер дешевле и проще в изготовлении. Эластичная, но нерастяжимая емкость сухого газгольдера — легко заменяемый в случае износа недорогой узел.
Газгольдер выполнен по принципу кузнечных мехов. Основная его функция — обеспечение стабильного заданного выходного давления биогаза, а также буферизация небольших нестабильностей в выработке и потреблении биогаза.
Газовый котел отопительный с автоматикой и насосом принудительной циркуляции (опционально).
Биогазовые увстановки с объемом реактора от 8 куб.м и более целесообразно подогревать собственным биогазом. Для этого применяется обычный бытовой газовый котел с автоматикой и принудительной циркуляцией. Сейчас некоторые украинские заводы производят современные газовые отопительные котлы с европейской автоматикой, но по очень конкурентоспособным ценам. Но даже в таком случае экономически выгодно применять котел одновременно не только для подогрева реактора, но и для параллельного обогрева помещений.
В случае применения газового котла автоматика биогазовой установки управляет не включением/выключением ТЭНов, а включением/выключением циркуляционного насоса, либо электромагнитного клапана, перекрывающего поток теплоносителя в цепи обогрева реактора.
Функциональное назначение наших малых биогазовых установок
- Производство жидких биоудобрений в суточных объемах примерно равных суточным объемам загрузки подготовленного сырья.
- Производство биогаза (65-75% метана).
Основным продуктом малой биогазовой установки по своей ценности является биоудобрение. Оно является основой для ведения «экологического» земледелия. Продукция, выращенная только с использованием биоудобрений, является экологически чистой и имеет рыночную стоимость существенно выше продукции, выращенной с использованием различных искусственных химических удобрений и пестицидов. Урожайность выращиваемых культур с применением биоудобрений выше на 20-200%, чем без них, и на 5-20% выше, чем с использованием минеральных удобрений.
Побочным продуктом малой биогазовой установки является биогаз. В связи с меньшим содержанием метана, чем в природном газе, биогаз имеет пропорционально меньшую теплотворную способность. Поскольку в малых биогазовых установках в сутки вырабатывается достаточно мало биогаза, то реальных способов его применения немного. Это обогрев помещений или теплиц и приготовление пищи. Обычные бытовые газовые приборы без существенных переделок нормально функционируют на биогазе. Может потребоваться изменение диаметра форсунок в некоторых газовых горелках, где производится смешивание газа и воздуха перед сгоранием. Поскольку в биогазе метана меньше, чем в природном газе, то форсунки меняются так, чтобы пропорционально уменьшить количество подмешиваемого воздуха, либо увеличить количество подмешиваемого биогаза.
Типы исходного сырья для наших малых биогазовых установок
- Навоз КРС, свиней, овец, лошадей и других животных.
- Птичий помет (с ограничениями).
- Стоки туалета (с ограничениями).
- Пищевые отходы кухни (с ограничениями).
- Растительная масса (с ограничениями).
- Отходы бойни (кроме костей).
Основным ограничением для всех типов сырья является размер фрагментов сырья. Они не должны превышать в линейных размерах 1-2 см. При более крупных размерах будет происходить засорение трубопроводов и заклинивание миксера перемешивания. Поэтому все отходы должны быть измельчены перед загрузкой в биогазовую установку.
Высокопитательные отходы, такие как птичий помет, зеленая растительная масса (клевер, силос) должны загружаться в смеси с навозом КРС. Применения таких типов сырья в чистом виде требует другого техпроцесса и другой конструкции биогазовой установки. Жиры тоже должны ис-пользоваться только в качестве добавки к основному сырью, хотя они дают очень большой выход биогаза. В стоках туалета не должны содержаться синтетические моющие вещества, угнетающие жизнедеятельность бактерий. Применяемый навоз и помет должны быть свежими. Пищевые отходы кухни и отходы бойни должны быть свежими, либо должны быть подвергнуты пастеризации перед загрузкой в реактор.
Масштабирование малых биогазовых установок
Наши малые биогазовые установки в своей основе имеют реакторы из готовых полиэтиленовых емкостей, произведенных методом ротационного формования. Такие емкости выпускают некоторые заводы в разных странах, в том числе и в Украине. Учитывая среднюю длительность цикла брожения в 20 суток и объем газового буфера в 20%, можно сказать, то один куб.м объема реактора имеет пропускную способность 40 литров субстрата с влажностью 86-92% в сутки. Поэтому вполне возможна ситуация, когда среди имеющихся в продаже готовых емкостей будет невозможно подобрать емкость достаточного объема для переработки имеющихся ежесуточно объемов органических отходов. Самым простым способом в таком случае будет применение нескольких емкостей, пропорционально увеличивающее общую пропускную способность установки.
Также возможна ситуация, когда необходимо увеличить пропускную способность уже имеющейся и работающей малой биогазовой установки. В этом случае простейшим решением также будет установка дополнительного реактора.
Несколько реакторов можно соединять последовательно или параллельно.
Биологические процессы, происходящие при анаэробном брожении делятся на 4 фазы, причем 1 и 2 фыза протекают очень быстро. Это накладывает ограничения на количество последовательно соединенных реакторов. Нет никакого смысла ставить последовательно больше 3 реакторов. Обычно в такой цепочке первый реактор работает в психрофильном тепловом режиме и обеспечивает первые две фазы брожения, то есть, является реактором гидролиза. Второй реактор включают в мезофильном режиме. Третий включают в мезофильном или термофильном режиме.
Реактор гидролиза нужен только для некоторых типов сырья, поэтому оптимальной является схема с двумя последовательными реакторами. Оба они могут работать в мезофильном режиме, но последний реактор можно включить и в термофильном режиме, что увеличит общую пропускную способность установки в 1,5 раза.
Если двух последовательных реакторов все равно будет мало, то можно подсоединять еще такие цепочки реакторов параллельно.
При таком добавлении реакторов пропускная способность увеличивается пропорционально увеличению суммарного объема реакторов, а стоимость увеличивается меньше, поскольку некоторые узлы остаются при этом неизменными.
Примерные цены
Как видно из описания комплектации установок выше, довольно большое количество узлов предлагается опционально. Поэтому трудно составить четкий прайс-лист. Можно лишь дать ориентировочные цены на базовые конфигурации.
Базовая конфигурация включает в себя реактор с системой электрического подогрева и пе-ремешивания, блок автоматики, газгольдер 1 куб.м, газовую систему с обратным клапаном. Стоимость с учетом монтажа составит: для установки 5 куб.м — 3400 USD, 8 куб.м — 5000 USD, 10 куб.м — 5400 USD.
К этим ценам добавляются стоимость доставки и стоимость дополнительных опций. Все цены подлежат обсуждению.
Условия, необходимые для функционирования малой биогазовой установки
Для размещения установки нужна ровная площадка 15-30 кв.м. и более, если Вы собираетесь использовать многореакторную установку. Для установки реактора нужна подстилка из досок. Для приготовления субстрата ежесуточно нужна вода из расчета около 24 литра на 1 куб.м объема реактора, желательно с температурой около 250C и более в холодное время года. Для функционирования автоматики необходимо электропитание напряжением 220 В и максимальным током 5 А. Для работы электрического обогрева добавляется еще ток для обогревателей из расчета 0,6 кВт на 1 куб.м объема реактора. Для сбора биоудобрений необходима лагуна (яма с бетонированными стенками). Можно применить и яму со стенками, укрепленными досками, ветками или другим способом, но при этом часть биоудобрений просочится в почву. Вреда от этого не будет, но у Вас останется меньше биоудобрений для использования.
Но самым основным условием для усешного функционирования малой биогазовой установки является регулярное ежедневное наличие подходящего сырья в достаточном количестве. Биогазовая установка строится не для получения биогаза и биоудобрений, а для переработки имеющегося бросового органического сырья. Сырье это должно быть в таком виде, чтобы приготовление субстрата из него не требовало дополнительных энергоемких операций и занимало по времени не более получаса в сутки.
Как заказать малую биогазовую установку
Сначала Вам необходимо оценить объем и состав образующихся у Вас ежедневно органических отходов. Затем Вы можете подсчитать, реактор какого объема понадобится для их переработки по грубому критерию: на 1 куб.м объема реактора — 40-50 кг органических отходов. Дальше Вы можете оценить возможный объем суточного выделения биогаза по грубой формуле: 1,1-1,8 куб.м биогаза в сутки с куб.м объема реактора. Объем получаемых ежесуточно жидких биоудобрений соответствует 40 л с 1 куб.м объема реактора.
Если установка будет иметь объем реактора от 8 куб.м и более, есть смысл использовать обогрев собственным биогазом. В таком случае до 30% биогаза в холодное время года может быть затрачено на обеспечение работы установки, и в Вашем распоряжении останется 70%. Далее можно пересчитать этот объем в эквивалентный объем природного газа, умножив на коэффициент 0,68.
Сравните полученные количества с Вашими потребностями. Если они покрывают их, то Вы можете заказывать у нас изготовление и монтаж малой биогазовой установки,связавшись с нами по контактам, указанным в разделе «Контакты«.
Коммерческие предложения и виды сотрудничества
Мы делаем и монтируем установки для заказчиков из Украины. Для заказчиков из других стран мы можем предложить самостоятельно закупить список комплектующих и изготовить установку либо самостоятельно, пользуясь нашей документацией, либо вызвать нашего специалиста, который окажет помощь в монтаже и запуске установки. Второй вариант может быть затратным из-за дополнительных расходов на проезд и командировочных расходов.
Купить документацию для изготовления и эксплуатации малой биогазовой установки Вы можете в разделе «Документация»
Если Вы хотите организовать у себя производство малых биогазовых установок, Вы должны сначала купить указанную выше документацию и изучить ее. Если этого Вам будет достаточно для дальнейшей работы, этим Вы можете и ограничиться. Но по Вашему желанию может быть заключен дополнительный договор, и наш специалист на месте поможет Вам организовать производство и смонтировать пилотную установку. Стоимость таких услуг — договорная.
Потенциальные посредники, занимающиеся маркетингом и имеющие базу потенциальных финансово состоятельных клиентов также могут обращаться к нам. Оплата услуг посредников — договорная.
Возможны и другие виды сотрудничества. Мы всегда готовы к диалогу со всеми желающими.
Поделиться ссылкой:
biogas.in.ua
Биогазовая установка своими руками.
Даже небольшие фермерские хозяйства знают, как сложно целиком и полностью решить проблему излишков навоза. Подобная проблема обязательно возникнет при наличии свинофермы или небольшого стада крупного рогатого скота. Здесь я постараюсь рассказать как сделать биогазовую установку своими руками.
Уже через год после начала деятельности фермы, навозная куча достигнет неприличных размеров, а земля будет удобрена до крайнего предела. Навоз, между тем, будет прибывать ежедневно, и девать его будет попросту некуда. Поэтому, любой фермер рано или поздно задумывается о приобретении биогазовой установки, которая позволит решить эту проблему навсегда.
Если фермерское хозяйство достаточно крупное, и имеется подсобное пищевое производство, то вопрос о приобретении биогазовой установки закрывается сразу. Она должна быть приобретена и запущена в работу. При большом количестве отходов она оправдает себя уже через пару лет. Такая установка полностью избавит фермерское хозяйство от проблемы утилизации отходов и будет приносить существенную прибыль.
А что делать, если фермерское хозяйство не такое крупное? В этом случае приобретать профессиональную биогазовую установку не стоит. Это достаточно дорогая покупка, и при малом количестве отходов, она попросту не окупит себя. Однако, это не повод впадать в отчаяние. Биогазовую установку вполне можно сделать своими руками из подручных материалов, и затратить при этом минимальное количество материалов, и немного времени. Конечно, она будет проще, чем профессиональная биогазовая установка, и не будет столь эффективной. Но зато ее стоимость будет на порядок ниже, чем у установки заводского производства.
Материалы и агрегаты, используемые для создания биогазовой установки.
Нужно сказать сразу, что не следует пытаться изготовить сложную установку. Также не стоит брать за образец установку, созданную профессионалами. Ничего хорошего из этого не выйдет. В лучшем случае, самодельная биогазовая установка получится через чур дорогой и громоздкой, а в худшем случае не будет закончена вовсе.
Все материалы, используемые для изготовления биогазовой установки своими руками, должны быть максимально простыми и дешевыми. Если есть желание удешевить конструкцию, то можно обойтись без газгольдера (емкости для хранилища газа). В этом случае накапливать биогаз не получится, зато можно будет легко и быстро избавляться от биологических отходов.
Итак, простейшая схема самодельной биогазовой установки выглядит следующим образом:
- Биореактор
- Бункер загрузки
- Труба разгрузки
- Трубы вывода газа
Для создания реактора (место, в котором будет происходит процесс брожения и распада) можно использовать большой металлический бак. Крайне желательно, если бак будет изготовлен из качественной (легированной) нержавеющей стали. Это существенно увеличит срок службы, так как внутри реактора происходят достаточно агрессивные химические процессы. Если большого металлического бака нет, то можно сварить его из листовой стали с обязательной проверкой на герметичность.
Бункер для загрузки и трубу разгрузки также можно сделать самостоятельно из металлических листов, с применением сварки. Не следует забывать о том, что процесс брожения быстрее всего проходит при высокой температуре. При недостаточной температуре, процесс брожения и распада проходит намного медленнее. Подобная конструкция не имеет подогрева, и не может похвастаться высокой эффективностью. Лучше всего использовать ее в теплое время года, либо в южных регионах страны. Но даже в средней полосе России она будет достаточно полезной и сможет перерабатывать до 50-60 килограммов пищевых отходов в сутки.
Дабы повысить эффективность биогазовой установки к ней можно добавить газгольдер. По большому счету – это большой герметичный бак, аналогичный баку для реактора, но наличие емкости для сбора газа, значительно усложнит всю конструкцию. В частности, будет необходимо добавить газопровод, запорную арматуру и позаботится о безопасности конструкции, так как чрезмерное давление газа может быть чревато взрывом.
Технология создания самодельной биогазовой установки.
Процесс монтажа биогазовой установки состоит из нескольких обязательных этапов. Рассмотрим каждый из них.
Земляные работы.
Для биореактора необходимо выкопать подходящий по размеру котлован. Обычно, реактор, закрывают не менее чем одним метром земли. Перед тем, как закопать реактор, необходимо провести тщательную проверку на герметичность и утеплить стальной бак, который выполняет роль реактора. Утепление можно производить с помощью самых доступных химических утеплителей. К примеру, можно использовать обычную минеральную вату. Естественно, перед утеплением и закапыванием, в реакторе должны быть проделаны все необходимые технологические отверстия. Отдельно стоит сказать, что место под биохимическую установку следует выбирать подальше от жилого дома. Это связано с тем, что выделяющийся биологический газ имеет неприятный запах, и лучше держатся от него подальше.
Монтаж реактора.
После того, как земляные работы завершены и реактор помещен в котлован, можно приступать к монтажу установки. Для этого к реактору жестко привариваются бункер загрузки и трубу выгрузки, а также монтируется специальный газоотвод. В случае необходимости, можно организовать специальный технологический люк для обслуживания реактора. Однако, это дополнительная (и вовсе необязательное) отверстие в реакторе, и от его изготовления можно отказаться.
Окончательная проверка на герметичность.
Подготовительные работы. Для того, чтобы биогазовая установка функционировала с полной отдачей необходимо, чтобы герметичность конструкции была полной. Для проверки на герметичность можно использовать обычную воду. Достаточно залить полный объем воды и сразу выявятся все возможные протечки. Если конструкция герметична, то ее можно окрашивать, прокладывать теплоизоляцию и засыпать котлован землей. Стоит уточнить, что бункер загрузки и труба выгрузки могут быть на одном уровне, а вот труба отвода газа должны быть направлена вверх. После того, как все этапы работы завершены, можно начинать перерабатывать биологические отходы. Для начального этапа работы следует загрузить реактор примерно на 30%. Как не сложно догадаться, загрузка навоза или других отходов проводится в бункер загрузки. Так как наша биогазовая установка самая простая, и не имеет подогрева, то первые результаты будут в течение нескольких дней. Вообще, скорость брожения и распада отходов зависит от их консистенции и температуры, а максимальный срок распада – один месяц. Через несколько дней из трубы разгрузки пойдут биологические удобрения, намного более эффективные, чем обычный навоз. Первый биологический газ появится уже через несколько часов после загрузки первой партии отходов. Следующий этап работ не обязателен. Биохимическая установка уже собрана и готова к эксплуатации. Но если есть желание, то можно добавить к ней газгольдер, и заняться сбором биологического газа.
Подключение газгольдера. Газгольдер следует подключать к трубе, которая выводит газ из реактора. Благодаря газгольдеру можно не только собирать и аккумулировать биогаз, но и избавиться от неприятного запаха, который издает выделяющийся при брожении газ. Газгольдер можно сделать из обычной стальной бочки размером в 250 литров. Присоединение бака для сбора газа к трубе должно осуществляться с помощью полиэтиленовых труб и соединительной арматуры. Для того, чтобы узнавать количество газа в газгольдере можно использовать специальный сигнальный колокол (емкость, заполненная водой). Также обязателен манометр, измеряющий давление в бочке. Для того, чтобы обеспечить безопасность, лучше всего поместить газгольдер в отдельное помещение, с хорошим уровнем вентиляции. Не следует забывать о том, что это не профессиональный газгольдер, и в нем нет аварийных запальников, которые будут стравливать и сжигать излишки скопившегося газа. В случае с самодельным газгольдером, контролировать уровень биогаза необходимо самостоятельно, и делать это нужно ежедневно.
Получившийся результат.
Все строительные и монтажные работы по возведению биохимической установки, не займут более двух недель. И если все сделано правильно, то агрегат сможет приносить пользу в течение нескольких десятков лет.
В установке предусмотрена ручная загрузка отходов. Достаточно пару раз в день загружать агрегат, и он исправно будет выполнять свою нехитрую функцию. В небольшом фермерском хозяйстве, даже такая самодельная, упрощенная биогазовая установка способна полностью решить проблему навоза и пищевых отходов. К тому-же, биологические удобрения, выдаваемые установкой, придутся как нельзя кстати, и будут намного эффективнее обычного навоза.
Естественно, по получаемому результату самодельная биохимическая установка не может сравниться с профессиональной, но зато она дешевле, и приносит немало пользы.
ПодробностиОпубликовано: 03 апреля 2015
Просмотров: 1662
yazemledelec.ru
