Conținutul articolului
- Cum se obține biogazul
- Ce materii prime sunt potrivite pentru producție
- Construcția bioreactorului
- Eliminarea și îmbogățirea gazelor
- Utilizarea biogazului: specificitate și echipament
Creșterea prețurilor la energie obligă să caute opțiuni alternative de încălzire. Rezultate bune pot fi obținute prin auto-producerea de biogaz din materiile prime organice disponibile. În acest articol vom vorbi despre ciclul de producție, dispozitivul de bioreactor și echipamentele aferente..
Sub rezerva normelor de funcționare de bază, un reactor de gaz este complet sigur și capabil să furnizeze combustibil și electricitate chiar și unei case mici, chiar a unui întreg complex agro-industrial. Rezultatul activității bioreactorului este nu numai gazul, ci și unul dintre cele mai valoroase tipuri de îngrășăminte, componenta principală a humusului natural.
Cum se obține biogazul
Pentru obținerea biogazului, materiile prime organice sunt plasate în condiții favorabile dezvoltării mai multor tipuri de bacterii, care emit metan în timpul activității lor vitale. Biomasa trece prin trei cicluri de transformare și la fiecare etapă participă diferite tulpini de organisme anaerobe. Oxigenul nu este necesar pentru funcțiile lor vitale, dar compoziția materiei prime și consistența acesteia, precum și temperatura și presiunea internă sunt de o importanță deosebită. Condițiile cu o temperatură de 40–60 ° C la o presiune de până la 0,05 atm sunt considerate optime. Materia primă încărcată începe să producă gaz după activarea prelungită, care durează de la câteva săptămâni până la șase luni.
Începutul eliberării gazelor în volumul calculat indică faptul că coloniile bacteriene sunt deja destul de numeroase, prin urmare, după 1-2 săptămâni, materia primă proaspătă este dozată în reactor, care este imediat activată și intră în ciclul de producție.
Pentru a menține condiții optime, materiile prime sunt amestecate periodic, folosind o parte din căldură de la încălzirea cu gaz pentru a menține temperatura. Gazul rezultat conține de la 30 până la 80% metan, 15-50% dioxid de carbon, mici impurități de azot, hidrogen și hidrogen sulfurat. Pentru utilizare în gospodărie, gazul se îmbogățește eliminând dioxidul de carbon din acesta, după care combustibilul poate fi utilizat într-o gamă largă de echipamente electrice: de la motoarele centralelor electrice până la cazane de încălzire..
Ce materii prime sunt potrivite pentru producție
Contrar credinței populare, gunoiul de grajd nu este cea mai bună materie primă pentru producția de biogaz. Puterea de combustibil dintr-o tonă de gunoi de grajd curat este de doar 50-70 m3 cu o concentrație de 28-30%. Cu toate acestea, în deșeurile animale se găsește cea mai mare parte a bacteriilor necesare să pornească rapid și să mențină funcționarea eficientă a reactorului..
Din acest motiv, gunoiul de grajd este amestecat cu deșeurile de culturi și alimente într-un raport de 1: 3. Următoarele sunt utilizate ca materii prime pentru plante:
Materie prima Rezultat din 1 tonă de materii prime Concentrația СН4 Inselarea tulpinilor de porumb și a pălării 400 m3 50-56% Iarba și însilozarea cerealelor 200-230 m3 49-54% Cartofi furajeri, sfeclă, cereale 500-600 m3 50-65% Deșeuri din brutării și din industria alimentară (soia, ovăz) 700-750 m3 55-58% Uleiuri vegetale, grăsimi, glicerină 8500-1200 m3 65-68% Materiile prime nu pot fi turnate pur și simplu în reactor, fiind necesară o anumită pregătire. Substratul original este zdrobit la o fracțiune de 0,4–0,7 mm și diluat cu apă într-o cantitate de aproximativ 25-30% din greutatea uscată. În volume mari, amestecul necesită o amestecare mai detaliată în dispozitivele de omogenizare, după care este gata pentru încărcare în reactor.
Construcția bioreactorului
Cerințele pentru condițiile de plasare a reactorului sunt aceleași ca pentru o fosa septică pasivă. Partea principală a bioreactorului este digestorul – un recipient în care are loc întregul proces de fermentare. Pentru a reduce costul încălzirii masei, reactorul este săpat în pământ. Astfel, temperatura mediului nu scade sub 12-16 ° C, iar fluxul de căldură format în timpul reacției rămâne minim.
Schema instalației de biogaz: 1 – buncăr de încărcare a materiei prime; 2 – biogaz; 3 – biomasă; 4 – compensator rezervor; 5 – trapa pentru extragerea deșeurilor; 6 – supapa de eliberare a presiunii; 7 – tub de gaz; 8 – garnitură de apă; 9 – pentru consumatori
Pentru digestoare de până la 3 m3 este permisă utilizarea containerelor din nailon. Deoarece grosimea și materialul pereților lor nu interferează cu fluxul de căldură, recipientele sunt acoperite cu straturi de polistiren expandat sau vată minerală rezistentă la umiditate. Partea inferioară a gropii este betonată cu o șapă de 7-10 cm cu armătură pentru a împiedica reactorul să fie stors din pământ.
Cel mai potrivit material pentru construcția reactoarelor mari este betonul armat din claydită. Are o rezistență suficientă, conductivitate termică scăzută și o durată de viață lungă. Înainte de a turna pereții camerei, este necesar să montați o țeavă înclinată pentru a furniza amestecul către reactor. Diametrul său este de 200-350 mm, capătul inferior trebuie să fie de 20-30 cm de jos.
În partea superioară a digesterului se află un rezervor de gaz – o cupolă sau o structură conică care concentrează gazul în punctul de sus. Suportul de gaz poate fi realizat din tablă, însă, în instalații mici, bolta este realizată cu cărămidă, apoi tapițată cu plasă de oțel și tencuită. Atunci când se construiește un rezervor de gaz, este necesar să se prevadă în partea superioară un pasaj sigilat a două conducte: pentru admisia de gaz și instalarea unei valve de eliberare a presiunii. O altă țeavă cu un diametru de 50-70 mm este așezată pentru a pompa masa deșeurilor.
Vasul reactorului trebuie să fie etanș și să reziste la o presiune de 0,1 atm. Pentru a face acest lucru, suprafața interioară a digesterului este acoperită cu un strat continuu de impermeabilizare bitum acoperit, iar pe partea superioară a rezervorului de gaz este montată o trapă sigilată..
Eliminarea și îmbogățirea gazelor
De sub cupola gasholder-ului, gazul este deviat printr-o conductă într-un recipient cu un sigiliu de apă. Grosimea stratului de apă de deasupra orificiului de ieșire a tubului determină presiunea de funcționare în reactor și este de obicei de 250–400 mm.
După sigilarea apei, gazul poate fi utilizat în echipamentele de încălzire și pentru gătit. Cu toate acestea, motoarele cu combustie internă necesită un conținut mai mare de metan pentru a funcționa, astfel încât gazul este îmbogățit.
Prima etapă a îmbogățirii este reducerea concentrației de dioxid de carbon în gaz. Pentru a face acest lucru, puteți utiliza echipamente speciale care funcționează pe principiul absorbției chimice sau pe membrane semi-permeabile. Acasă, îmbogățirea este posibilă și prin trecerea gazului prin coloana de apă, în care se dizolvă până la jumătate din CO2. Gazul este atomizat în bule mici prin aeratoare tubulare, apa carbogazoasă trebuie îndepărtată periodic și pulverizată în condiții atmosferice normale. În complexele de cultivare a plantelor, o astfel de apă este utilizată cu succes în sistemele hidroponice.
În a doua etapă de îmbogățire, conținutul de umiditate al gazului este redus. Această caracteristică se găsește în majoritatea echipamentelor de pansament fabricate din fabrică. Desicantele de casă arată ca un tub Z umplut cu silicagel.
Utilizarea biogazului: specificitate și echipament
Majoritatea modelelor moderne de echipamente de încălzire sunt concepute pentru a lucra cu biogaz. Cazanele învechite pot fi re-echipate relativ ușor prin înlocuirea arzătorului și a dispozitivului de preparare a gazelor cu aer.
Pentru a obține gaz sub presiune de funcționare, se utilizează un compresor alternativ alternativ cu un receptor, setat să funcționeze la o presiune de 1,2 ori presiunea de proiectare. Presiunea este normalizată de un regulator de gaz, care ajută la evitarea picăturilor și la menținerea unei flăcări uniforme.
Performanțele bioreactorului trebuie să fie cu cel puțin 50% mai mari decât consumul. În producție nu se generează exces de gaz: când presiunea depășește 0,05-0,065 atm, reacția este încetinită aproape complet și se restabilește numai după ce o parte din gaz este pompată.
Cum funcționează exact uzina de biogaz și cum poate reciclarea deșeurilor organice să devină o afacere profitabilă? Care sunt tehnologiile folosite și cum se obține biogazul din deșeuri? Există un cost inițial ridicat pentru a construi o astfel de uzină? De asemenea, cum se gestionează reziduurile rezultate în urma procesului de reciclare?