Societatea modernă încearcă din ce în ce mai mult să folosească surse alternative de energie electrică, acest lucru ajută la rezolvarea problemei conservării resurselor din lume și, de asemenea, ne permite să minimizăm costurile pentru acest sau acel tip de muncă. Pentru a-și atinge obiectivele, oamenii s-au adaptat la utilizarea energiei elementelor naturale: apă, vânt, sol, soare și, pe lângă utilizarea unor tipuri de combustibili nestandard, care le înlocuiesc cu ușurință pe cele tradiționale.
O instalație de biogaz pentru casa dumneavoastră vă va permite să obțineți singur sursa de energie produsă – biogazul. Acest combustibil își va găsi aplicația în viața de zi cu zi a oricărei persoane. Să ne dăm seama care sunt principalele avantaje ale acestui design, în ce scopuri poate fi utilizat și cum să faci o instalație simplă de biogaz cu propriile mâini.
Zona de aplicare
La ce se folosește un astfel de dispozitiv? Pentru producerea de combustibil ecologic, biogaz, care poate fi utilizat în ferme, în viața de zi cu zi și în întreprinderi.
Biogazul poate fi folosit pentru a genera căldură, electricitate și ca combustibil pentru automobile. Configuratia si continutul instalatiei prezinta numeroase variatii, in functie de puterea necesara pentru fiecare caz concret, de tipul de materii prime primare utilizate si de produsul final obtinut. Pe Internet puteți studia diverse fotografii ale instalațiilor de biogaz care diferă unele de altele în anumiți parametri.
Principiul de funcționare al unei instalații de biogaz este extrem de clar, astfel încât utilizarea sa este permisă întotdeauna și oriunde. Principalul factor care influențează necesitatea și fezabilitatea înființării unei unități într-o anumită locație este furnizarea unui volum suficient de materii prime organice pentru lucru, care va fi necesar în proces.
Cum functioneazã
Pentru a înțelege principiul de funcționare, este necesar să înțelegem structura unei instalații de biogaz. O unitate standard include următoarele componente, piese și piese:
- container pentru materii prime organice primare;
- concasoare din material prea grosier (diverse mixere, mori), permițând obținerea unor fracțiuni mai mici de materii prime;
- suport de gaz – recipient în care se acumulează biogazul produs;
- rezervor, container, reactor în care se realizează procesul de producere a combustibilului;
- tuburi prin care sunt livrate materiile prime primare la rezervorul de producere a biocombustibililor;
- un sistem care vă permite să transferați biogazul din rezervor în rezervorul de gaz și în următoarele etape de procesare;
- sisteme automate, sisteme de securitate și control al proceselor.
Pentru a vă familiariza mai bine cu structura unității, puteți studia diagramele și desenele instalațiilor de biogaz, care vor afișa clar toate componentele și componentele echipamentului.
Principiul de funcționare se bazează pe fermentarea și descompunerea ulterioară a materiilor prime inițiale (care pot fi diverse deșeuri agricole sau industriale, de exemplu gunoi de grajd, produse forestiere) în bioreactorul instalației. Acest proces are loc sub influența unor bacterii speciale.
În urma proceselor desfășurate în rezervor se produce biogaz, format din metan, hidrogen sulfurat, CO2, amoniac, N etc.
Principalele etape ale proceselor care au loc în dispozitiv:
- furnizarea de materii prime organice în containere;
- măcinarea și transportul în continuare a deșeurilor încărcate în reactor, încălzirea simultană a biomasei;
- începutul procesului de descompunere într-un bioreactor etanș, temperatura ideală pentru funcționarea acestuia: + 40 de grade Celsius;
- formarea biogazului (într-un suport de gaz) și a biofertilizatorului (într-un rezervor special separat al reactorului);
- intrarea biogazului în sistemul de purificare și utilizarea ulterioară a acestuia de către oameni (pentru consumul casnic, producerea de căldură sau electricitate);
- utilizarea biofertilizatorului din reactor în scopul propus.
Cum să o faci singur
O instalație de biogaz pentru agricultură sau uz casnic poate fi realizată de o persoană care are instrumentele necesare, cunoștințe de instalații sanitare și abilități de bază de sudare.
Secvența acțiunilor întreprinse va fi următoarea:
- fabricarea corpului bioreactorului, care este utilizat pentru efectuarea fermentației (containerul poate fi din metal sau beton);
- instalarea capacelor deasupra rezervorului, orificii în pereții laterali necesare pentru încărcarea și, în consecință, descărcarea materiilor prime;
- instalarea unui rezervor de gaz;
- construcția unei conducte de la rezervorul de gaz până la locul de consum al produsului final (acest proiect trebuie să includă supape și elemente de protecție - diverse supape, supape etc.).
Instalarea unei instalații de biogaz într-o vilă, într-o casă de țară, la o fermă sau în producție vă va permite să primiți nu numai beneficii economice, ci și să obțineți alte rezultate pozitive, și anume în ceea ce privește aspectele de mediu și energetice.
Folosind un astfel de dispozitiv, consumatorul nu numai că va primi combustibil ecologic, mai multe tipuri de energie și îngrășăminte biologice, dar va reduce semnificativ și costurile de oportunitate care ar fi putut fi suportate în absența unei astfel de unități.
Fotografie cu instalația de biogaz
Biogaz este un amestec de gaze care se formează în timpul descompunerii materiei organice de către bacteriile anaerobe. Biogazul este foarte inflamabil și produce o flacără curată atunci când este ars, astfel încât poate fi folosit nu numai pentru gătit, ci și pentru motoarele cu ardere internă (de exemplu, pentru generarea de energie electrică).
Avantajele unei instalații de biogaz acasă:
– puteți obține cu ușurință biogaz acasă fără a utiliza echipamente scumpe;
– o excelentă energie alternativă pentru cei a căror locuință este situată departe de civilizație, sau pentru cei care doresc să fie independenți de stat;
– materii prime disponibile (balegar, deseuri de bucatarie, vegetatie tocata etc.);
– preocupare pentru mediu, întrucât în procesul de descompunere a substanțelor organice din natură intră gazul în atmosferă, ceea ce atrage după sine efect de seră, iar în acest caz, biogazul va fi ars, producând CO2;
– producerea de îngrășăminte ca produs secundar al unei instalații de biogaz.
Dar pe lângă avantaje, instalația de biogaz are dezavantajele sale:
– bacteriile lucrează la o temperatură de 18-40 de grade, așa că poți obține biogaz vara. Dacă izolați o instalație de biogaz și o dotați cu încălzire, puteți obține biogaz în perioada primăvară-toamnă, dar costurile izolației și încălzirii pot anula beneficiile primite.
– este necesar să se introducă în mod constant noi materii prime, și prin urmare să se scurgă îngrășămintele.
Pentru a face o instalație de biogaz cu propriile mâini, vom avea nevoie de:
1. Două butoaie de 200l
2. Butoi de 30-60 l, sau găleată mare de plastic
3. Conducte de canalizare din plastic
4. Furtun de gaz
5. Macara
Pentru claritate, voi da schema instalatiei biogaz la domiciliu
Principiul de funcționare al unei instalații de biogaz.În reactor sunt încărcate materiile prime (dejecții de grajd, deșeuri de bucătărie, vegetație tocată etc.) și apa. Instalația de biogaz nu va începe să funcționeze imediat, ci după câteva zile, când numărul bacteriilor anaerobe crește la maxim.
În timpul vieții bacteriilor anaerobe, este eliberat biogaz, care va fi colectat în punctul de sus al butoiului (un robinet ar trebui să fie amplasat în acest loc). Din reactor, biogazul intră în colector printr-un furtun de gaz.
Colectorul este un butoi de apă de 200 de litri și o găleată inversată în el pentru a colecta gaz, precum și pentru a crea presiunea necesară funcționării unui cuptor cu gaz. Pe măsură ce gazul intră, găleata va pluti. Dacă cantitatea de biogaz este mai mare decât poate conține găleata de plastic, atunci gazul va ieși pur și simplu prin apă.
Pentru realizarea unui reactor Veți avea nevoie de un butoi sigilat de 200 de litri. Facem mai multe găuri în partea superioară a butoiului și instalăm:
– Teava din plastic pentru turnarea materiilor prime. La capătul țevii este necesar să instalați o tranziție la o țeavă mare (un fel de adăpatoare, pentru confortul turnării materiilor prime)
– Teava din plastic pentru scurgerea ingrasamintelor. Deoarece o instalație de biogaz nu este o mașină cu mișcare perpetuă, este necesar să adăugați în mod constant materii prime. La introducerea de noi materii prime, excesul (materii prime deja prelucrate - îngrășăminte) va ieși prin conducta de scurgere.
– Un robinet în cel mai înalt punct al butoiului de biogaz.
La fabricarea unui reactor, este foarte important ca toate conexiunile să fie sigilate, altfel, sub presiunea rezultată, se poate scurge gaz. Conducta de scurgere trebuie să fie situată sub nivelul de instalare al robinetului de gaz. Conductele de scurgere și de umplere trebuie să fie bine astupate atunci când nu sunt utilizate.
Pentru a realiza colectorul veți avea nevoie de un butoi de plastic de 200 de litri fără capac. Turnați 3/4 din apă în butoi și instalați un alt butoi, cu capul în jos, mai mic ca volum. În partea de jos a unui butoi mai mic tăiem un fiting pentru conectarea furtunului de la reactor și un robinet pentru conectarea furtunului care merge la cuptorul cu gaz.
Pentru a umple materiile prime, deschideți orificiile de admisie și de scurgere și umpleți materiile prime. Cel mai bine este să folosiți gunoi de grajd diluat în apă. Cel mai bine este să folosiți apă de ploaie sau apă decantată, astfel încât conținutul de clor din alimentarea cu apă să nu reducă coloniile de bacterii. De asemenea, dacă folosiți resturi de bucătărie, asigurați-vă că țineți departe detergenții, cojile de ouă, oasele și coaja de ceapă, deoarece acestea pot afecta funcționarea instalației de biogaz în mai rău.
Biogazul în sine are un miros foarte neplăcut, dar atunci când este ars nu există miros. Dacă ardeți gaz fără să amestecați cu aerul, veți obține o flacără galbenă cu funingine, care va afumat ușor fundul tigaii.
Dacă amesteci biogazul cu aer și apoi îi dai foc, vei obține o flacără albastră curată, fără funingine. Deci, de exemplu, în sobele cu gaz din fabrică, instrucțiunile spun că, atunci când treceți de la gazul principal la gazul îmbuteliat și invers, este necesar să schimbați jeturile (care diferă în diametrul găurii), altfel arzătorul va fuma. Alternativ, puteți utiliza Arzător Bunsen de laborator.
Dacă nu aveți un arzător de laborator, puteți face cu ușurință unul dintr-o bucată de țeavă făcând găuri la bază. Astfel, gazul, trecând prin conductă, se va amesteca cu aerul, iar la ieșirea din tub vom obține un gaz mixt.
Puteți experimenta bucăți de lemn sub formă de jeturi, ascuțindu-le pentru a semăna cu un creion și găurind găuri de diferite diametre în ele. În acest fel, se poate obține dimensiunea optimă a pistoletului.
Pentru experiment, un grătar vechi a fost folosit ca sobă, a fost tăiată o gaură în fund și a fost instalat un arzător Bunsen. Și ulterior, grătarul a fost înlocuit cu o sobă cu un singur arzător.
Pentru a crea presiunea gazului, o greutate este plasată pe colector (un butoi mic pentru colectarea gazului). De exemplu, dacă setați o încărcătură de 5 kg, atunci 1 litru de apă poate fi fiert în 15 minute. Dacă setați o încărcătură de 10 kg, atunci 1 litru de apă va fierbe în 10 minute.
Pentru a rezuma, trebuie remarcat faptul că instalația de biogaz de casă produce biogaz pentru 30 de minute de funcționare a arzătorului pe zi, dacă materia primă este gunoiul de grajd. Dacă folosiți resturi de bucătărie ca materie primă, atunci productivitatea este de numai 15 minute pe zi.
Gazul eliberat nu este atât de mult, dar veți fi de acord că nici instalația de biogaz nu este atât de mare. Prin urmare, dacă doriți să creșteți cantitatea de gaz produsă, va trebui să creșteți volumele reactorului și ale colectorului.
Dimensiunile colectorului nu trebuie mărite dacă pompați biogazul în timp util într-un alt recipient (de exemplu, într-un cilindru). Cel mai simplu, acest lucru se poate face folosind un compresor de la un frigider, care are o intrare și o ieșire. Conectam intrarea la colector și ieșirea la cilindru.
Compresorul poate fi echipat cu automatizare, de exemplu, atunci când colectorul este umplut cu gaz, cilindrul se ridică, închide contactele, pornind astfel compresorul. Și compresorul, la rândul său, s-a oprit când cilindrul a scăzut la nivelul minim.
Reactorul unei centrale de biogaz trebuie să fie din plastic, dar în niciun caz din metal, deoarece din cauza proceselor oxidative metalul va rugini rapid. Opțional, puteți utiliza butoaie de plastic de mare volum (de exemplu, un Eurocube). Și pentru ca volume mari de butoaie să nu ocupe mult spațiu în curte, acestea pot fi îngropate.
19 noiembrie 2016 Gennady
A fost prezentată baza teoretică pentru producerea de gaz metan din biomasă prin digestie anaerobă.
A fost explicat rolul bacteriilor în transformarea pas cu pas a substanțelor organice, cu o descriere a condițiilor necesare pentru producerea cât mai intensivă de biogaz. Acest articol va oferi implementări practice ale instalațiilor de biogaz, cu o descriere a unor modele de casă.
Deoarece prețurile la energie sunt în creștere, iar mulți proprietari de ferme de animale și ferme mici au probleme cu eliminarea deșeurilor, complexele industriale pentru producerea de biogaz și instalațiile mici de biogaz pentru locuințe private au devenit disponibile pentru vânzare. Folosind motoarele de căutare, un utilizator de internet poate găsi cu ușurință o soluție gata făcută la prețuri, astfel încât instalația de biogaz și prețul acesteia să răspundă nevoilor, să ia legătura cu furnizorii de echipamente și să convină asupra construcției unui generator de biogaz la domiciliu sau la fermă.
Complex industrial pentru producerea de biogaz
Bioreactor - baza unei instalații de biogaz
Containerul în care are loc descompunerea anaerobă a biomasei se numește bioreactor, fermentator sau rezervor de metan. Bioreactoarele pot fi complet sigilate, cu o cupolă fixă sau plutitoare și au un design de clopot de scufundare. Bioreactoarele psicrofile cu clopot (care nu necesită încălzire) au forma unui rezervor deschis cu biomasă lichidă, în care este scufundat un recipient sub formă de cilindru sau clopot, unde este colectat biogazul.
Biogazul colectat pune presiune asupra cilindrului, făcându-l să se ridice deasupra rezervorului. Astfel, clopotul servește și ca suport de gaz - o unitate de depozitare temporară a gazului generat.
Bioreactor cu dom plutitor Dezavantajul designului clopotului reactorului de biogaz este imposibilitatea amestecării substratului și încălzirii acestuia în perioadele reci ale anului. De asemenea, un factor negativ este un miros puternic și condițiile insalubre din cauza suprafeței expuse a unei părți a substratului.
În plus, o parte din gazul rezultat va scăpa în atmosferă, poluând mediul. Prin urmare, aceste bioreactoare sunt utilizate numai în fabricile artizanale de biogaz din țările sărace cu climă caldă.
Un alt exemplu de bioreactor cu dom plutitor Pentru a preveni poluarea mediului și a elimina mirosurile neplăcute, reactoarele din instalațiile de biogaz pentru locuințe și industrii mari sunt proiectate cu un dom fix. Forma structurii în procesul de formare a gazului nu este de mare importanță, dar atunci când se utilizează un cilindru cu un acoperiș în formă de cupolă, se realizează economii semnificative la materialele de construcție. Bioreactoarele cu dom fix sunt echipate cu țevi pentru adăugarea de noi porțiuni de biomasă și selectarea substratului uzat.
Un tip de bioreactor cu dom fix Principalele tipuri de instalații de biogaz
Deoarece designul cel mai acceptabil este un dom fix, cele mai multe soluții de bioreactor gata făcute sunt de acest tip. În funcție de metoda de încărcare, bioreactoarele au design diferite și sunt împărțite în:
- Pe bază de porții, cu încărcare unică a întregii biomase și descărcare ulterioară completă după prelucrarea materiilor prime. Principalul dezavantaj al acestui tip de bioreactor este eliberarea neuniformă de gaz în timpul procesării substratului;
- încărcarea și descărcarea continuă a materiilor prime, obținându-se astfel eliberarea uniformă a biogazului. Datorită designului bioreactorului, în timpul încărcării și descărcării, producția de biogaz nu se oprește și nu apar scurgeri, deoarece conductele prin care se adaugă și se îndepărtează biomasa sunt realizate sub forma unui sigiliu de apă care previne scurgerea gazului.
Exemplu de bioreactor discontinuu Reactoarele de biogaz în loturi pot avea orice design care previne scurgerea gazului. De exemplu, la un moment dat, în Australia, rezervoarele de metan canal cu un acoperiș gonflabil elastic erau populare, unde o ușoară presiune în exces în interiorul bioreactorului umfla o bula din polipropilenă durabilă. Când a fost atins un anumit nivel de presiune în interiorul bioreactorului, a fost pornit un compresor, pompând biogazul produs.
Bioreactoare cu canal cu suport elastic pentru gaz Tipul de fermentație în această instalație de biogaz poate fi mezofil (încălzire scăzută). Datorită suprafeței mari a domului de umflare, bioreactoarele cu canal pot fi instalate numai în încăperi încălzite sau în regiuni cu un climat cald. Avantajul designului este că nu este nevoie de un receptor intermediar, dar marele dezavantaj este vulnerabilitatea domului elastic la deteriorarea mecanică.
Bioreactor cu canal mare cu rezervor elastic de gaz Recent, bioreactoarele discontinue cu fermentarea uscată a gunoiului de grajd fără adăugarea de apă la substrat au câștigat popularitate. Deoarece gunoiul de grajd are propria sa umiditate, acesta va fi suficient pentru viața organismelor, deși intensitatea reacțiilor va scădea.
Bioreactoarele de tip uscat arată ca un garaj etanș cu ușile care se închid etanș. Biomasa este încărcată în reactor folosind un încărcător frontal și rămâne în această stare până la finalizarea întregului ciclu de formare a gazului (aproximativ șase luni), fără a fi nevoie să adăugați un substrat sau să îl amestecați.
Bioreactor lot cu încărcare printr-o ușă închisă ermetic Instalație de biogaz DIY
Trebuie remarcat faptul că, în majoritatea bioreactoarelor, de regulă, numai zona de formare a gazului este sigilată, iar biomasa lichidă la intrare și la ieșire este sub presiune atmosferică. Presiune excesivă în interiorul bioreactorului deplasează o parte a substratului lichid în duze, motiv pentru care nivelul de biomasă din acestea este puțin mai mare decât în interiorul recipientului.
Liniile roșii din diagramă indică diferența de niveluri în bioreactor și conducte Aceste modele de bioreactoare de casă sunt populare în rândul meșterilor populari care produc în mod independent instalații de biogaz cu propriile mâini pentru casă, permițând încărcarea și descărcarea manuală repetată a substratului. Atunci când fac bioreactoare cu propriile mâini, mulți meșteri experimentează cu containere complet sigilate, folosind mai multe tuburi de cauciuc din anvelopele vehiculelor mari ca suport de gaz.
Desen al unui suport de gaz realizat din camere interioare de tractor În videoclipul de mai jos, un entuziast al producției de biogaz de casă, folosind butoaie umplute cu excremente de păsări ca exemplu, demonstrează posibilitatea producerii efective a gazelor combustibile acasă prin procesarea deșeurilor de pasăre în îngrășământ util. Singurul lucru care poate fi adăugat la designul descris în acest videoclip este că trebuie să instalați un manometru și o supapă de siguranță pe un bioreactor de casă.
Calcule de productivitate bioreactorului
Cantitatea de biogaz este determinată de masa și calitatea materiilor prime utilizate. Pe Internet puteți găsi tabele care indică cantitatea de deșeuri produse de diverse animale, dar pentru proprietarii care trebuie să îndepărteze gunoiul de grajd în fiecare zi, această teorie nu este de nici un folos, deoarece datorită propriei practici cunosc cantitatea și masa viitor substrat. Pe baza disponibilității materiilor prime regenerabile în fiecare zi, este posibil să se calculeze volumul necesar al bioreactorului și al zilnic producerea de biogaz.
Tabel pentru obținerea cantității de gunoi de grajd de la unele animale cu un calcul aproximativ al randamentului de biogaz După ce au fost făcute calculele și proiectul bioreactorului a fost aprobat, construcția acestuia poate începe. Materialul poate fi un recipient din beton armat turnat în pământ sau zidărie etanșată cu un strat special care este folosit pentru tratarea piscinelor.
De asemenea, este posibil să se construiască rezervorul principal al unei instalații de biogaz de acasă din fier acoperit cu material anticoroziv. Bioreactoarele industriale mici sunt adesea fabricate din rezervoare de plastic de mare volum, rezistente la substanțe chimice.
Construcția unui bioreactor din zidărie În instalațiile industriale de biogaz se folosesc sisteme electronice de control și diverși reactivi pentru a corecta compoziția chimică a substratului și nivelul de aciditate al acestuia, iar biomasei se adaugă substanțe speciale - enzime și vitamine care stimulează reproducerea și activitatea vitală a microorganismelor din interiorul bioreactorului. . În procesul de dezvoltare a microbiologiei se creează tulpini din ce în ce mai stabile și eficiente de bacterii metanogene, care pot fi achiziționate de la companii implicate în producția de biogaz.
Graficul arată că, cu utilizarea enzimelor, randamentul maxim de biogaz are loc de două ori mai repede Nevoia de pompare și purificare a biogazului
Producția constantă de gaz într-un bioreactor de orice design duce la necesitatea de a pompa biogaz. Unele instalații primitive de biogaz pot arde gazul rezultat direct într-un arzător instalat în apropiere, dar instabilitatea presiunii în exces în bioreactor poate duce la dispariția flăcării cu eliberarea ulterioară. gaz otrăvitor. Utilizarea unei astfel de instalații primitive de biogaz conectată la o sobă este categoric inacceptabilă din cauza posibilității de otrăvire cu componentele toxice ale biogazului nepurificat.
Flacăra arzătorului la arderea biogazului trebuie să fie curată, uniformă și stabilă. Prin urmare, aproape orice schemă de instalare a biogazului include rezervoare de stocare a gazelor și un sistem de purificare a gazelor. Ca complex de curățare de casă, puteți folosi un filtru de apă și un recipient de casă umplut cu așchii de metal sau puteți achiziționa sisteme de filtrare profesionale. Un container pentru depozitarea temporară a biogazului poate fi realizat din camere din anvelope, din care gazul este pompat din când în când de către un compresor în butelii standard de propan pentru depozitare și utilizare ulterioară.
În unele țări africane, suporturile gonflabile de gaz sub formă de pernă sunt folosite pentru depozitarea și transportul biogazului. Un bioreactor îmbunătățit cu un dom plutitor poate fi considerat o alternativă la utilizarea obligatorie a unui rezervor de gaz. Îmbunătățirea constă în adăugarea unui compartiment concentric, care formează un buzunar de apă, acționând ca un sigiliu de apă și împiedicând biomasa să intre în contact cu aerul. Presiunea din interiorul cupolei plutitoare va depinde de greutatea acestuia. Prin trecerea gazului printr-un sistem de curățare și un reductor, acesta poate fi folosit într-o sobă de uz casnic, aerisindu-l periodic din bioreactor.
Bioreactor cu dom plutitor și buzunar de apă Măcinarea și amestecarea substratului într-un bioreactor
Agitarea biomasei este o parte importantă a procesului de producere a biogazului, oferind bacteriilor acces la nutrienți care pot fi aglomerați în partea de jos a digestorului. Pentru ca particulele de biomasă să fie mai bine amestecate în bioreactor, acestea trebuie zdrobite mecanic sau manual înainte de încărcare în rezervorul de metan. În prezent, în instalațiile de biogaz industriale și de casă, sunt utilizate trei metode de amestecare a substratului:
- agitatoare mecanice, actionate de un motor electric sau manual;
- amestecarea prin circulație folosind o pompă sau elice care pompează substratul în interiorul bioreactorului;
- amestecarea prin barbotare folosind purjarea biomasei lichide cu biogazul existent. Dezavantajul acestei metode este formarea de spumă pe suprafața substratului.
Săgeata indică șurubul de circulație de amestecare într-un bioreactor de casă Amestecarea mecanică a substratului în interiorul bioreactorului se poate face manual sau automat prin pornirea motorului electric cu ajutorul unui temporizator electronic. Amestecarea cu jet de apă sau barbotare a biomasei poate fi efectuată numai cu motoare electrice controlate manual sau folosind un algoritm software.
Acest bioreactor este echipat cu un dispozitiv de amestecare mecanic.
Încălzirea substratului în instalații de biogaz mezofile și termofile
Temperatura optimă pentru formarea gazului este temperatura substratului între 35-50ºC. Pentru a menține această temperatură, diverse sisteme de incalzire– apă, abur, electric. Controlul temperaturii trebuie efectuat folosind un termostat sau termocupluri conectate la un actuator care reglează încălzirea bioreactorului.
De asemenea, trebuie să rețineți că o flacără deschisă va supraîncălzi pereții bioreactorului, iar biomasa din interior va arde. Un substrat ars va reduce transferul de căldură și calitatea încălzirii, iar peretele fierbinte al bioreactorului se va prăbuși rapid. Una dintre cele mai bune opțiuni este încălzirea apei din conducta de retur a sistemului de încălzire a locuinței. Este necesar să instalați un sistem de supape electrice pentru a putea opri încălzirea bioreactorului sau conectați încălzirea substratului direct de la boiler dacă este prea frig.
Sistem de incalzire electrica si apa pentru bioreactor Încălzirea substratului într-un bioreactor folosind elemente de încălzire va fi benefică doar dacă este disponibilă energie electrică alternativă, obținută de la un generator eolian sau panouri solare. În acest caz, elementele de încălzire pot fi conectate direct la un generator sau baterie, ceea ce elimină convertoarele scumpe de tensiune din circuit. Pentru a reduce pierderile de căldură și a reduce costul încălzirii substratului într-un bioreactor, este necesar să îl izolați cât mai mult posibil folosind diferite materiale de izolare.
Izolarea bioreactorului cu material termoizolant Experimente practice inevitabile atunci când construiești centrale de biogaz cu propriile mâini
Oricât de multă literatură citește un pasionat începător al autoproducției de biogaz și oricâte videoclipuri vizionează, în practică va trebui să învețe multe de unul singur, iar rezultatele, de regulă, vor fi departe de a fi cele calculate.
Prin urmare, mulți meșteri începători urmează calea experimentelor independente în producerea biogazului, începând cu containerele mici, determinând cât gaz produce mica lor uzină experimentală de biogaz din materiile prime disponibile. Prețurile componentelor, producția de metan și costurile viitoare ale construirii unei centrale de biogaz cu drepturi depline vor determina profitabilitatea și fezabilitatea acesteia.
În videoclipul de mai sus, maestrul demonstrează capacitățile instalației sale de biogaz, măsurând cât de mult biogaz este produs într-o zi. În cazul lui, atunci când în recipientul compresorului sunt pompate opt atmosfere, volumul gazului rezultat după recalculare ținând cont de volumul recipientului de 24 de litri va fi de aproximativ 0,2 m².
Acest volum de biogaz obținut dintr-un butoi de două sute de litri nu este semnificativ, dar, așa cum se arată în următorul videoclip al acestui maestru, această cantitate de gaz este suficientă pentru o oră de ardere a unui arzător aragaz (15 minute înmulțite cu patru atmosfere). a unui cilindru, care este de două ori dimensiunea receptorului).
Într-un alt videoclip de mai jos, maestrul vorbește despre producerea de biogaz și îngrășăminte biologic pure prin procesarea deșeurilor organice într-o instalație de biogaz. Trebuie avut în vedere faptul că valoarea îngrășămintelor de mediu poate depăși costul gazului rezultat, iar apoi biogazul va deveni un produs secundar util al procesului de producere a îngrășămintelor de calitate. O altă proprietate utilă a materiilor prime organice este capacitatea de a le stoca pentru o anumită perioadă pentru a fi utilizate la momentul potrivit.
Biogazul este un gaz produs prin fermentarea biomasei. În acest fel puteți obține hidrogen sau metan. Ne interesează metanul ca alternativă la gazul natural. Metanul este incolor și inodor și este foarte inflamabil. Având în vedere că materiile prime pentru producerea biogazului sunt literalmente sub picioarele tale, costul unui astfel de gaz este semnificativ mai mic decât cel al gazului natural și poți economisi mult pe acest lucru. Iată cifrele de pe Wikipedia „Din o tonă de gunoi de grajd de bovine se obțin 50-65 m³ de biogaz cu un conținut de metan de 60%, 150-500 m³ de biogaz din diverse tipuri de plante cu un conținut de metan de până la 70% Cantitatea maximă de biogaz este de 1300 m³, cu un conținut de metan de până la 87% care poate fi obținut din grăsime.”, „În practică, se obțin 300 până la 500 de litri de biogaz din 1 kg de substanță uscată”.
Instrumente și materiale:
-Recipient din plastic 750 litri;
-Recipient din plastic 500 litri;
-Tevi si adaptoare sanitare;
-Ciment pentru tevi PVC;
-Adeziv epoxidic;
-Cuţit;
-Fierastrau;
-Ciocan;
- chei cu cap deschis;
-Armaturi de gaz (detalii la pasul 7);
Pasul unu: mai multă teorie
Cu ceva timp în urmă, maestrul a realizat un prototip al unei centrale de biogaz.
Și a fost bombardat cu întrebări și cereri pentru a ajuta la adunare. Drept urmare, chiar și autoritățile statului au devenit interesate de instalație (maestrul locuiește în India).
Următorul pas, maestrul a trebuit să facă o instalare mai completă. Să luăm în considerare ce este.
-Instalația este formată dintr-un rezervor de stocare în care se depozitează material organic, iar microorganismele îl prelucrează și eliberează gaz.
-Gazul astfel obtinut este colectat intr-un rezervor cunoscut sub numele de colector de gaz. În modelul de tip plutitor, acest rezervor plutește în suspensie și se mișcă în sus și în jos în funcție de cantitatea de gaz stocată în el
- Țeava de ghidare ajută rezervorul colector de gaz să se miște în sus și în jos în interiorul rezervorului de stocare.
-Deșeurile sunt alimentate printr-o conductă de alimentare din interiorul rezervorului de stocare.
-Suspensia complet reciclată curge prin conducta de evacuare. Poate fi colectat, diluat și folosit ca îngrășământ pentru plante.
-De la colectorul de gaz, gazul este furnizat printr-o conductă către aparatele de consum (sobe pe gaz, încălzitoare de apă, generatoare)
Pasul doi: alegerea unui recipient
Pentru a selecta un container, trebuie să luați în considerare cât de multe deșeuri pot fi colectate pe zi. Potrivit maestrului, există o regulă în care 5 kg de deșeuri necesită un recipient de 1000 de litri. Pentru un maestru este de aproximativ 3,5 - 4 kg. Aceasta înseamnă că capacitatea necesară este de 700-800 de litri. Drept urmare, maestrul a achiziționat o capacitate de 750 de litri.
Instalare cu un colector de gaz de tip plutitor, ceea ce înseamnă că trebuie să selectați un container astfel încât pierderile de gaz să fie minime. Un rezervor de 500 de litri era potrivit pentru aceste scopuri. Acest recipient de 500 de litri se va muta în interiorul recipientului de 750 de litri. Distanța dintre pereții celor două containere este de aproximativ 5 cm pe fiecare parte. Trebuie selectate containere care să fie rezistente la lumina soarelui și la medii agresive.
Pasul trei: Pregătirea rezervorului
Taie partea superioară a rezervorului mai mic. Mai întâi, face o gaură cu un cuțit, apoi o ferăstrău cu o lamă de ferăstrău de-a lungul liniei de tăiere.
Partea superioară a recipientului de 750 de litri trebuie, de asemenea, tăiată. Diametrul piesei tăiate este capacul rezervorului mai mic + 4 cm.
Pasul patru: conducta de alimentare
O conductă de admisie trebuie instalată în partea de jos a rezervorului mai mare. Biocombustibilul va fi turnat înăuntru prin el. Conducta are un diametru de 120 mm. Taie o gaură în butoi. Instalează genunchiul. Conexiunea este asigurată pe ambele părți cu lipici epoxidic sudat la rece.
Pasul cinci: conductă pentru scurgerea suspensiei
Pentru a colecta suspensia, în partea superioară a unui rezervor mai mare este instalată o țeavă cu un diametru de 50 mm și o lungime de 300 mm.
Pasul șase: ghiduri
După cum ați înțeles deja, unul mai mic va „pluti” liber în interiorul unui recipient mare. Pe măsură ce rezervorul intern se umple cu gaz, acesta se va încălzi și invers. Pentru a-i permite să se miște liber în sus și în jos, maestrul face patru ghidaje. În „urechi” face decupaje pentru o țeavă de 32 mm. Fixează țeava așa cum se arată în fotografie. Lungimea conductei 32 cm.
De containerul interior sunt atașate și 4 ghidaje din țevi de 40 mm.
Pasul șapte: fitinguri de gaz
Alimentarea cu gaz este împărțită în trei secțiuni: de la colectorul de gaz la conductă, de la conductă la butelie, de la butelie la soba cu gaz.
Masterul are nevoie de trei țevi de 2,5 m cu capete filetate, 2 robinete, garnituri de etanșare, adaptoare filetate, bandă FUM și console pentru fixare.
Pentru a instala fitingurile de gaz, comandantul face o gaură în partea superioară (fosta partea inferioară, adică cilindrul de 500 de litri este răsturnat) în centru. Instalează fitingurile, etanșează îmbinarea cu epoxid.
Pasul opt: Asamblare
Acum trebuie să așezați recipientul pe o suprafață plană și tare. Locul de instalare trebuie să fie cât mai însorit posibil. Distanța dintre instalație și bucătărie ar trebui să fie minimă.
Instalează tuburi cu diametru mai mic în interiorul tuburilor de ghidare. Conducta pentru drenarea excesului de suspensie este prelungită.
Extinde conducta de admisie. Racordul se fixeaza cu ciment pentru tevi din PVC.
Instalează un acumulator de gaz în interiorul unui rezervor mare. Îl orientează de-a lungul ghidajelor.
Pasul nouă: prima lansare
Pentru pornirea inițială a unei instalații de biogaz de acest volum este nevoie de aproximativ 80 kg de gunoi de grajd de vacă. Gunoiul de grajd se diluează cu 300 de litri de apă neclorinată. Maestrul adaugă, de asemenea, un aditiv special pentru a accelera creșterea bacteriilor. Suplimentul constă din suc concentrat de trestie de zahăr, nucă de cocos și palmieri. Se pare că este ceva de genul drojdiei. Umple această masă prin conducta de admisie. După umplere, conducta de admisie trebuie spălată și instalat un dop.
După câteva zile, acumulatorul de gaz va începe să crească. Acesta a început procesul de formare a gazului. Imediat ce rezervorul de stocare este plin, gazul rezultat trebuie evacuat. Primul gaz conține multe impurități, iar în rezervorul de stocare era aer.
Pasul zece: combustibil
Procesul de formare a gazelor a început și acum trebuie să ne dăm seama ce poate și ce nu poate fi folosit ca combustibil.
Deci, următoarele sunt potrivite pentru combustibil: legume putrezite, cojile de legume și fructe, produse lactate inutilizabile, unt prea fiert, buruieni tocate, deșeuri de la animale și păsări etc. O mulțime de deșeuri vegetale și animale inutilizabile pot fi utilizate în instalație. Bucățile trebuie zdrobite cât mai fin posibil. Acest lucru va accelera procesul de reciclare.
A nu se folosi: coaja de ceapa si usturoi, cojile de oua, oase, materiale fibroase.
Acum să ne uităm la întrebarea cantității de combustibil încărcat. După cum am menționat deja, o astfel de capacitate necesită 3,5 - 4 kg de combustibil. Procesarea combustibilului durează de la 30 la 50 de zile, în funcție de tipul de combustibil. În fiecare zi adăugând 4 kg de combustibil, în 30 de zile se vor produce zilnic circa 750 g de gaz din acesta. Umplerea excesivă a unității va duce la exces de combustibil, aciditate și lipsa bacteriilor. Maestrul reamintește că, conform regulilor, este nevoie de 5 kg de combustibil zilnic la 1000 de litri de volum.
Pasul unsprezece: Piston
Pentru a ușura încărcarea combustibilului, comandantul a făcut un piston.
Proprietarii de case private situate în regiuni cu acces limitat la combustibili tradiționali ar trebui cu siguranță să își îndrepte atenția către instalațiile moderne de biogaz. Astfel de unități fac posibilă obținerea de biogaz dintr-o varietate de deșeuri organice și utilizarea acestuia pentru nevoi personale, inclusiv încălzirea spațiilor rezidențiale.
Gazul poate fi obținut din aproape orice biomasă - deșeuri din industria zootehnică, producția de alimente, agricultură, frunziș etc. În același timp, puteți construi o astfel de instalație cu propriile mâini.
Atât materiile prime omogene, cât și amestecurile de biomasă variată sunt potrivite pentru producerea de biogaz. O instalație de biogaz este o structură volumetrică etanșă echipată cu dispozitive pentru alimentarea cu materii prime, încălzirea biomasei, amestecarea componentelor, descărcarea biogazului rezultat într-un colector de gaz și, bineînțeles, protejarea structurii.
În reactor, sub influența bacteriilor anaerobe, are loc descompunerea rapidă a biomasei. În timpul fermentației materiilor prime organice se eliberează biogaz. Aproximativ 70% din compoziția unui astfel de gaz este reprezentată de metan, partea rămasă este dioxid de carbon.
Biogazul se caracterizează printr-o putere calorică excelentă; nu are miros sau culoare distinctă. În ceea ce privește proprietățile sale, biogazul nu este practic cu nimic inferior gazelor naturale tradiționale.
În țările dezvoltate se folosesc instalații suplimentare pentru purificarea biogazului din dioxid de carbon. Dacă doriți, puteți cumpăra aceeași instalație și puteți obține biometan pur.
Instalații de biogaz pe silozuri. 1 gropi de siloz. 2 Sistem de încărcare a biomasei. 3 Reactor. 4 Reactorul de post-fermentare. 5 Substrator. 6 Sistem de încălzire. 7 Centrală electrică. 8 Sistem de automatizare și control. 9 Sistem de conducte de gaz
Comparația biogazului cu combustibilii mai tradiționali
În medie, o vaca sau alt animal care cântărește o jumătate de tonă este capabil să producă suficient gunoi de grajd pe zi pentru a produce aproximativ 1,5 m3 de biogaz. Gunoiul zilnic de la un porc mediu poate fi procesat în 0,2 m3 de biogaz, iar un iepure sau pui în 0,01-0,02 m3 de combustibil.
Spre comparație: 1 m3 de biogaz din gunoi de grajd furnizează aproximativ aceeași cantitate de energie termică ca 3,5 kg de lemn de foc, 1-2 kg de cărbune, 9-10 kW/h de energie electrică.
Cea mai simplă rețetă pentru un amestec pentru producerea de biogaz include următoarele componente:
- gunoi de grajd de vaca - aproximativ 1500 kg;
- frunze putrezite sau alte deșeuri organice – 3500 kg;
- apă – 65-75% din masa totală a componentelor anterioare. Apa trebuie mai întâi încălzită la aproximativ 35 de grade.
Această cantitate de biomasă va fi suficientă pentru a produce biogaz timp de șase luni de funcționare cu un consum moderat. În medie, biogazul începe să fie eliberat în decurs de 1,5-2 săptămâni după ce amestecul este încărcat în instalație.
Gazul poate fi folosit pentru a încălzi o casă și o varietate de clădiri comerciale și casnice.
Proiectarea unei instalații tipice de biogaz
Principalele componente ale unui sistem complet de biogaz sunt:
- reactor;
- sistem de alimentare cu humus;
- agitatoare;
- sistem automat de încălzire cu biomasă;
- suport de gaz;
- separator;
- parte de protectie.
O instalație de uz casnic va avea un design oarecum simplificat, totuși, pentru o înțelegere completă, sunteți invitat să citiți descrierea tuturor elementelor enumerate.
Reactor
Această parte a instalației este de obicei asamblată din oțel inoxidabil sau beton. În exterior, reactorul arată ca un container mare sigilat, cu o cupolă deasupra, de obicei de formă sferică.
În prezent, cele mai populare sunt reactoarele cu design pliabil, realizate folosind tehnologii inovatoare. Un astfel de reactor poate fi asamblat cu ușurință cu propriile mâini, cu o investiție minimă de timp. Dacă este necesar, poate fi ușor dezasamblat și transportat în alt loc.
Oțelul este convenabil deoarece puteți crea cu ușurință găuri în el pentru a conecta alte elemente ale sistemului. Betonul este superior oțelului în ceea ce privește rezistența și durabilitatea.
Sistem de alimentare cu biomasă
Această parte a instalației include un buncăr pentru primirea deșeurilor, o conductă de alimentare pentru alimentarea cu apă și o pompă cu șurub concepută pentru a trimite humus în reactor.
Un încărcător frontal este utilizat pentru a încărca componenta uscată în buncăr. Acasă, puteți face față acestei sarcini fără încărcător, folosind diverse mijloace improvizate, de exemplu, lopeți.
În buncăr amestecul este umezit până la o stare semi-lichidă. După atingerea nivelului dorit de umiditate, șurubul transferă masa semi-lichidă în compartimentul inferior al reactorului.
Agitatoare
Fermentarea humusului în reactor ar trebui să aibă loc uniform. Aceasta este una dintre cele mai importante condiții pentru asigurarea eliberării intensive a biogazului din amestec. Pentru a realiza cel mai uniform proces de fermentare al amestecului, proiectarea unei instalații tipice de biogaz include mixere cu acționări electrice.
Există mixere de tip submersibil și înclinat. Mecanismele submersibile pot fi coborâte în biomasă până la adâncimea necesară pentru a asigura amestecarea intensivă și uniformă a substratului. De obicei, astfel de mixere sunt plasate pe un catarg.
Instalarea mixerelor înclinate se realizează pe suprafețele laterale ale reactorului. Un motor electric este responsabil pentru rotirea șurubului din fermentator.
Sistem automat de incalzire
Pentru a produce cu succes biogaz, temperatura din interiorul sistemului trebuie menținută la +35-+40 de grade. În acest scop, sistemele automate de încălzire sunt incluse în proiect.
Sursa de căldură în acest caz este un cazan de apă caldă, în unele situații se folosesc unități de încălzire electrice.
Biogazul este colectat în acest element structural. Cel mai adesea, suportul de gaz este plasat pe acoperișul reactorului.
Producția de rezervoare moderne de gaz se realizează de obicei folosind clorură de polivinil, un material rezistent la lumina soarelui și la diferite fenomene naturale adverse.
În unele situații, în locul unui rezervor de gaz obișnuit, se folosesc pungi speciali. De asemenea, aceste dispozitive vă permit să creșteți temporar volumul biogazului produs.
Pentru a face un sac de gaz, se folosește o clorură de polivinil specială cu proprietăți elastice, care se poate umfla pe măsură ce volumul de biogaz crește.
Această parte a sistemului este responsabilă pentru uscarea deșeurilor humusului și obținerea, dacă este necesar, de îngrășăminte de înaltă calitate.
Cel mai simplu separator constă dintr-un șurub și o cameră separatoare. Camera este realizată sub formă de sită. Acest lucru permite ca biomasa să fie separată într-o componentă solidă și o parte lichidă.
Humusul uscat este trimis în compartimentul de transport. Sistemul direcționează partea lichidă înapoi în camera de primire. Aici lichidul este folosit pentru a umezi noua materie primă.
Cea mai simplă instalație de biogaz DIY
O instalație de biogaz de uz casnic va avea un design oarecum simplificat, dar fabricarea ei trebuie abordată cu maximă responsabilitate.
Primul pas. Săpa o groapă. În esență, o instalație de biogaz este o groapă mare cu un finisaj special. Cea mai importantă și în același timp dificilă parte a fabricării sistemului în cauză este pregătirea corectă a pereților bioreactorului și a bazei acestuia.
Groapa trebuie sigilată. Consolidați baza și pereții cu plastic sau beton. În schimb, puteți cumpăra inele polimerice gata făcute, cu un fund solid. Astfel de dispozitive fac posibilă asigurarea etanșeității necesare a sistemului. Materialul își va păstra caracteristicile originale timp de mulți ani și, dacă este necesar, puteți înlocui cu ușurință inelul vechi cu unul nou.
Al doilea pas. Instalați un sistem de evacuare a gazelor. Acest lucru vă va scuti de nevoia de a cumpăra și instala agitatoare, datorită cărora timpul și banii cheltuiți pentru asamblarea instalației vor fi reduse semnificativ.
Cea mai simplă versiune a unui sistem de drenaj a gazelor este țevile de canalizare fixate vertical, realizate din clorură de polivinil, cu multe orificii pe tot corpul.
Selectați țevi de asemenea lungime încât marginile lor superioare să se ridice ușor peste nivelul superior al humusului încărcat.
Al treilea pas. Acoperiți stratul exterior al substratului cu film izolator. Datorită filmului, se vor crea condiții pentru acumularea de biogaz sub dom în condiții de ușoară presiune în exces.
Al patrulea pas. Instalați domul și montați țeava de evacuare a gazelor în punctul cel mai înalt.
Consumul de gaz ar trebui să fie regulat. În caz contrar, cupola de deasupra containerului de biomasă poate exploda pur și simplu. Vara, gazele se formează mai intens decât iarna. Pentru a rezolva această din urmă problemă, cumpărați și instalați încălzitoare adecvate.
Procedura și condițiile pentru utilizarea cu succes a unei instalații de biogaz
Astfel, nu este dificil să asamblați singur o simplă instalație de biogaz. Cu toate acestea, pentru funcționarea sa cu succes, trebuie să vă amintiți și să urmați câteva reguli simple.
Una dintre cele mai importante cerințe este ca masa organică încărcată să nu conțină substanțe care pot avea un impact negativ asupra vieții microorganismelor anaerobe. Incluziunile interzise includ diferite tipuri de solvenți, medicamente antibacteriene și alte substanțe similare.
O serie de substanțe anorganice pot duce, de asemenea, la o deteriorare a funcționării bacteriilor. Având în vedere acest lucru, este interzis, de exemplu, diluarea humusului cu apa rămasă după spălarea hainelor sau spălarea mașinii.
Amintiți-vă: o instalație de biogaz este o unitate potențial explozivă, așa că urmați toate reglementările de siguranță relevante pentru funcționarea oricărui echipament de gaz.
Astfel, chiar și gunoiul de grajd și, în principiu, aproape tot ce ai încercat anterior să scapi, poate fi de folos în fermă. Trebuie doar să construiți corect o instalație de biogaz la domiciliu și foarte curând casa dumneavoastră va fi caldă. Urmați recomandările primite și nu veți mai fi nevoit să cheltuiți sume enorme pe încălzire.
Noroc!
Se încarcă...