Mis on biogaas ja kuidas oma kätega biogaasijaama teha

Biogaasijaam võimaldab erafarmide jäätmeid taaskasutada, hankides samal ajal odavat elektrit või kütust kodu kütmiseks ja muudeks majapidamisvajadusteks. Seade on kokku pandud vanaraua materjalidest või tehasekomponentidest.

Biogaasi kirjeldus ja omadused

Biogaas tekib siis, kui biomassi anaeroobne (ilma õhuta) metaanlagundamine. Segu sisaldab kuni 55–75% metaani, 25–45% süsinikdioksiid, erinevad kogused lisandid vesiniksulfiid, lämmastikoksiidid, ammoniaak ja muud ühendid.

Segu omadused sõltuvad koostisainetest komponendid:

• metaan plahvatusohtlik ja väga tuleohtlik, värvitu ja lõhnatu, tarbijaomadused on seotud suure soojuse vabanemisega põlemisel;
• süsinikdioksiid (süsinikdioksiid) põhjustab sissehingamisel tähelepanu kaotust ja väsimust, vähendades vere hapnikuga küllastatuse taset;
• vesiniksulfiid valmistootes esinevas kontsentratsioonis ei ole see plahvatusohtlik, kuid on inimkehale mürgine;
• ammoniaak see lõhnab ebameeldivalt, kuid seda toodetakse harva paigaldistes ohtlikes kogustes, mis võivad kahjustada silmade limaskesti ja hingamiselundeid.

Füüsikalised omadused:

• energiavaru 5–6,5 kW/h kuupmeetri kohta;
• kütteväärtus kuni 7500 kcal/m³;
• süttimistemperatuur - 680–750°C;
• rõhk reaktoris alates 0,05 atm.

Parameetrite leviku määrab tooraine erinev koostis, töötlemistehnoloogia valik ja kliimatingimused reaktsiooni ajal.

Tooraine biogaasi tootmiseks

Eramaja biogaasijaam kasutab toorainena väga erinevaid põllumajandusjäätmeid. Biogaasijaam töötleb:

• mis tahes fraktsiooni sõnnik, lindude väljaheited;
• taimejäänused - umbrohi, põhk, silo;
• tselluloos ja tselluloos;
• õllebard;
• nõuetele mittevastavad teraviljakultuurid;
• kalapüügijäätmed;
• erineva päritoluga melass;
• tapamaja jäänused;
• rasv;
• juurviljad, mis on kaotanud oma toiteväärtuse.

Iga lähteaineliigi biokütuse täpne kogus sõltub töötlemistehnoloogiast.

Ekstraheerimise meetodid

Tooraine läbib ettevalmistusetapi, et fermentatsiooniprotsess oleks aktiivsem ja produktiivsem.

Sõnnik Neid on kahte tüüpi: looduslik ja iseseguv. Esimene tüüp võetakse looma alt koos allapanuga. Isesulav tüüp eemaldatakse talust veejoaga.

Tselluloos ja tselluloos - Need on köögiviljade, puuviljade ja juurviljade purustatud osad, millest pressitakse mahl.

Still, melass - õlletehaste ja suhkrutehaste kõrvalsaadus, need on väärtuslik toidulisand, mistõttu nende gaasi tootmiseks kasutamise otstarbekuse määrab toote maksumus.

Taimejäänused lõigatakse või sileeritakse.

Kui kaua sellest piisab?

Ligikaudne gaasikogus erinevatest substraatidest on koostatud tabelis.

Järgmises tabelis on andmed tooraine koguse kohta, mida on võimalik saada loomadelt ja ühelt hektarilt põllumaalt.

Tabelites esitatud andmed ei saa olla täpsete arvutuste aluseks, näitajad on valdkonna keskmised.

Tõhusus

Biogaasi eeliseid hinnatakse selle kasutamise eeliste ja soojus- või elektrienergia väljund.

Tõhususe näitaja sõltub metaani hulgast segus, mis võib sisaldada 45–75%. Keskmiselt saab 1 m³ biogaasi põletamisel kadusid ja generaatori kasutegurit arvesse võttes 1,5–2 kW/elektri kohta.

Võrdlus teiste energiaallikatega

Tarbijaomaduste poolest võib biogaasi võrrelda teiste energiaallikatega: looduslik ja veeldatud gaas, surumetaan.

Biogaasijaama tööpõhimõte

Gaasi tootmistehnoloogia aluseks olevad biokeemilised põhimõtted on järgmised: kolme bakterirühma eluline aktiivsus. Kasuta hüdrolüütiline, hapet moodustav ja metaani moodustav bakterid. Mitmetasandilise töötlemise käigus saadakse lõpptoode - gaasiline põlev segu.

Praktikas on laialt levinud kahte tüüpi biokütuste tootmine: "kuiv" ja "märg".

Märg

Meetodit kasutatakse kõige laialdasemalt, kuna see sobib biokütuse tootmiseks kõrge niiskusesisaldusega toorainest. Nii saadakse sõnnikust gaasi.

Tooraine on küllastunud veega kuni 90% niiskuseni. Iseujuv sõnnik (veevoolude abil taludest eemaldatud) on töötlemiseks valmis. Tööstusrajatistes tarnitakse aine reaktoritesse kruvikonveierite või fekaalipumpade abil. Paak on isoleeritud ja selles segatakse pidevalt biomassi.

Lagunemise edenedes tekib gaasisegu, mis juhitakse mahutisse.Väävlisisaldust vähendavad spetsiaalsed bakterid, mis koloniseerivad paagi seinu. Pärast puhastamist jõuab kütus koostootmisosakonda, kus elektrit toodavad gaasikolbgeneraatorid. Muudes jaamavalikutes juhitakse gaas kompressorite abil vajaliku töörõhuni ja siseneb jaotusvõrku.

Osa energiast kulub biomassi soojendamiseks reaktoris temperatuurini 41–43°C.

Sade eemaldatakse kogunedes.

Kodumaistes mudelites puudub koostootmissüsteem, kogu gaas kasutatakse soojuse tootmiseks. Reaktori laadimine ja mahalaadimine toimub käsitsi.

Kuiv

Võimaldab saada gaasi madala niiskusega toorainest. Substraadi lahjendamine veega ei ole ette nähtud, vaid käärimine toimub 50% juures niiskus reaktsioonitsoonis.

Käärimise edenedes kogutakse vedel fraktsioon drenaažisüsteemi ja pihustatakse tsirkulatsioonipumpade abil poolkuivale substraadile. Ei toimu segamist ega ümberpööramist, mis vähendab tootmise energiakulusid.

Käärimine toimub temperatuuril 34–37°C. Väline kuumutamine on orgaaniliste toorainete keemiliste reaktsioonide käigus minimaalne.

Mõlemat meetodit saab kasutada iseehitatud biogaasijaama käitamisel.

Kohaldamisala

Töötlemise eesmärgid on suurtööstustel ja erataludel erinevad.

Eramaja jaoks

Eramajapidamistes ei ole reeglina piisavalt orgaanilisi jäätmeid, et elamut kütta. Gaasi tootmiseks piisab aga ühe lehma ja paari sea sõnnikust loomapidamishoonete kütmiseks ja sööda valmistamiseks. Põletamiseks kasutatakse gaasi infrapunapõleteid.

Kääritatud mass jaotatakse kogu aia- või majapidamiskrundile.

Põllumajanduse jaoks

Toodetud gaasist piisab põlluharimiseks kõigi ruumide kütmiseks gaasikatel, mis on põletitest ohutumad ja võivad töötada ööpäevaringselt.

Elektrigeneraatoriga tehasepaigaldiste maksumus läheneb 1 miljonile rublale, seega ostetakse neid harva.

Sõnniku töötlemine kääritatud massiks on põllumehele kasulik, kuna vähendab saadud väetise põldudele toimetamise kulusid.

Ettevõtluse jaoks

Suured põllumajandusettevõtted saavad biogaasijaamade toorainet aastaringselt.

Saadud biogaasist toodetakse elektrit ja kütust katlamajade jaoks. Jäätmed granuleeritakse ja jaotatakse põllumaale. Mõned ettevõtted toodavad vedelväetisi, mida müüakse väikestes 5-liitristes või suuremates mahutites.

Gaasi hankimisega samal ajal lahendavad põllumajandusettevõtted sõnniku ja lindude väljaheidete kõrvaldamise probleemi.

DIY biogaasijaam

Kui keeruliste insenerisüsteemide ehitamise kogemust napib, püüavad nad järgida põhimõtet: Mida lihtsam on disain, seda usaldusväärsem ja vastupidavam see on.. Ise-ise biogaasi tootmisjaama tegemise juhend sisaldab mitu etappi:

• disain võttes arvesse saadaoleva tooraine hulka ja tootlikkust;
• valik ja koha ettevalmistamine seadmete paigutus;
• toorik seadmed, komponendid, koostud;
• paigaldus konteinerid;
• ühendus abiseadmed;
• gaasijuhtme paigaldamine;
• käivitamine, seadistamine ja reguleerimine.

Pärast edukat käivitamist kõrvaldatakse tuvastatud puudused ja süsteem võetakse täiskoormusel tööle.

Disain

Kodused lihtsad biogaasijaamad ei ole kõrge efektiivsusega tingitud asjaolust, et reaktsioonid toimuvad sobimatus režiimis.

Selle põhjal aktsepteeritakse, et üks kuupmeeter käärituspaak vabastab kütmiseks piisava koguse gaasi 10 m² eluase. Seega on 50 m² suuruse maamaja kütmiseks vaja 5 m³ mahutit.

Tooraine peale- ja mahalaadimine kodupaigaldistes toodavad nad samaaegselt, ligikaudu üks kord 15-25 päeva jooksul, olenevalt tarbimisest. Töörežiimi sisenemine võib kesta kuni 5 päeva.

Selle aja jooksul köetakse maja muul viisil või ehitatakse 1–2 m³ mahuti.

Asukoht

Ruumi konteineri jaoks kääritamine valitakse mitmel tingimusel:

• tooraine kohaletoimetamise ja jäätmete kõrvaldamise mugavus;
• tooraine ja jäätmete ohutu ladustamine eluruumidest eemal;
• minimaalsed kulud tehnovõrkude ühendamiseks.

Õigesti valitud asukoht peaks asuma mugavalt, võttes arvesse saidi infrastruktuuri.

Materjalid bioreaktori valmistamiseks

Biogaasijaama alus erataludes on punker. Reservuaarina kasutatakse järgmist:

• betoonist või tellistest punker;
• plast- ja klaaskiust suletud mahutid;
• polüetüleenist, polüpropüleenist ja polüvinüülkloriidist voolikud;
• terasest tünnid, kuubikud, sambad.

Nõuded reaktorile:

• veekindel;
• piisav tugevus, et taluda märja substraadi massi ja praegust pinnase survet;
• hoolduse lihtsus;
• vastupidavus agressiivsele keskkonnale.

Toorainevarustussüsteemi valmistamiseks valige plasttorudmida kasutatakse kanalisatsioonis. Gaasi tühjendamiseks gaasipaaki on kasulikum kasutada HDPE torud — need on ühendatud ilma gaaskeevitust kasutamata.

Gaasi kogumise ja eemaldamise süsteem

Käärimispunkri kõrgeimas punktis heitgaasi väljalasketoru sisestamine. Võimalusel paigaldatakse toru õhku, kuid kaitstuna päikese eest. Pakkuge väikest 1-2% kasvu. Sel juhul toimib väljalaskeava külmikuna ja kondensaat settib siseseintele ja voolab paaki.

Gaasipaagi hoidlasse viiv haru on ühendatud väljalasketoruga.

Väikestes jaamades on gaasipaagid valmistatud tugevdatud polümeerkilest.

Puhastamine lisanditest

Sooja tarbevee boilerite või pliitide käitamiseks on vaja puhastatud gaasi.

Kodus puhastamine ja kuivatamine toimub kütuse läbilaskmisega veetihendiga konteiner. Teine võimalus on kasutada majapidamisveefiltrite korpused neile valatud silikageeliga. Teine filter on täidetud metallviilide või käsnadega – see on usaldusväärne kaitse liigse väävli eest.

Segamisseadmed

Tehases valmistatud keerukate käigukastidega elektrisegisteid kasutatakse isetehtavates biogaasijaamades nende kõrge hinna ja elektrikulude tõttu harva.

Kasutatud teiste poolt viisid:

• käsitsi segamine;
• fekaalipumpade perioodiline sisselülitamine, mis pumpab vedelat fraktsiooni põhjast pinnale;
• kompressori kasutamine, millega paagi kaane alt gaas substraati pumbatakse, liiguvad põhjakihid.

Lülitusprotsessi automatiseerimiseks ei ole vaja teha 24-tunnist segamist, pumbad, kompressorid või segistid ühendatakse läbi sobiva võimsusega taimerite.

Küte ja soojusisolatsioon

Fermentatsioonireaktsioon toimub aktiivselt temperatuuril 34–43 °C. Ükski teadaolevatest biogaasi tootmismeetoditest ei suuda selliseid parameetreid aastaringselt iseseisvalt säilitada.Isegi lõunapoolseimates piirkondades välised küte ja kvaliteetne isolatsioon.

Soojuse säilitamise meetodid:

• reaktori süvendamine maasse, soojustades samal ajal seinu;
• välispunkri soojustamine kaasaegsete materjalidega - vahtpolüstürool, vahtpolüstürool, kivivill, foolium vahtsoojustus.

Mõnikord paigaldatakse seadmed kõrvalhoonetesse või püstitatakse reaktorite ümber puidust või polükarbonaadist paviljonid. Küte toimub elektriküttekehadega või katla käivitamisega, mis tarbib osa tekkivast gaasist.

Kui substraadi temperatuur langeb alla 30°C, võib käärimine kesta kuni 30 päeva või peatub täielikult.

Ligikaudne kuluarvestus

Enne paigalduse projekteerimise alustamist peate hoolikalt arvutama kõik eelseisvad kulud. Mõningatel juhtudel — karm kliima, vähe saadaolevat toorainet — kasulikum on ehitusest loobuda.

Biogaasi tootmiskulud

Biogaasi tootmise maksumus koosneb seadmete maksumus, paigaldus- ja hoolduskulud. Kui kasutatakse ostetud toorainet, siis arvestatakse selle maksumust ja tarnekulusid.

Ostke paigaldus ise tehases valmistatud või iseseisvalt valmistatud. Tehase tooteid paigaldavad, konfigureerivad ja hooldavad spetsialiseerunud organisatsioonid. Mõne mudeli puhul peate ostma Kulumaterjalid - fermentatsiooni aktivaatorid või bakterid.

Töötamise ajal koosnevad kulud elektrikulud substraadi segamiseks ja reaktori soojendamiseks.

Valmis- ja isetehtud biogaasijaama maksumus

Tööstus toodab biogaasijaamu farmidele. Bioreaktori maht varieerub alates 0,5 kuni 30 m³. Täielik süsteem sisse lülitatud paagiga 1 m³nt BUG-M, mis sisaldab kõiki vajalikke komponente, maksab umbes 180 tuhat rubla. Käitised suure veisekarjaga farmidele 12 pead või 1000 lindu läheb maksma 2 miljonit rubla.

Vähesed talud saavad endale lubada selliste seadmete ostmist, mistõttu eelistavad nad paigaldust ise teha.

Kodugeneraatorid võib maksta mingi summa alates 50 tuhandest rublast, mis võimaldab teil ostult märkimisväärselt kokku hoida.