Čo je to bioplyn a ako si vyrobiť bioplynovú stanicu vlastnými rukami

Bioplynová stanica vám umožňuje zužitkovať odpad zo súkromných fariem a zároveň získať lacnú elektrinu alebo palivo na vykurovanie domu a ďalšie domáce potreby. Zariadenie je zostavené zo šrotu alebo z továrenských komponentov.

Opis a vlastnosti bioplynu

Bioplyn vzniká, keď anaeróbne (bez vzduchu) metánové trávenie biomasy... Zmes obsahuje až 55 - 75% metánu, 25 - 45% oxid uhličitý, rôzne množstvo nečistoty sírovodík, oxidy dusíka, amoniak a ďalšie zlúčeniny.

Vlastnosti zmesi závisia od zložiek komponenty:

• metán výbušný a mimoriadne horľavý, nemá žiadnu farbu ani zápach, vlastnosti spotrebiteľa sú spojené s veľkým uvoľňovaním tepla počas horenia;
• oxid uhličitý (oxid uhličitý) vdychovaný spôsobuje stratu pozornosti a únavu a znižuje saturáciu krvi kyslíkom;
• sírovodík v koncentrácii, ktorá je v hotovom výrobku, nepodlieha výbuchu, ale je toxický pre ľudské telo;
• amoniak Vonia nepríjemne, ale v nebezpečných množstvách, ktoré môžu poškodiť sliznicu očí a dýchacích orgánov, sa v zariadeniach vyrába len zriedka.

Fyzikálne vlastnosti:

• energetická rezerva 5–6,5 kW / h na jeden meter kubický;
• výhrevnosť do 7500 kcal / m³;
• teplota vznietenia - 680–750 ° С;
• tlak v reaktore od 0,05 atm.

Šírenie parametrov je predurčené rozdielnym zložením surovín, výberom technológie spracovania a klimatickými podmienkami počas reakcie.

Suroviny na výrobu bioplynu

Bioplynová stanica pre súkromný dom využíva ako surovinu širokú škálu poľnohospodárskeho odpadu. Bioplynová stanica spracováva:

• hnoj akejkoľvek frakcie, trus vtákov;
• zvyšky rastlín - burina, slama, siláž;
• buničina a buničina;
• pivné výpalky;
• neštandardné obilniny;
• odpad z výroby rýb;
• melasa rôzneho pôvodu;
• pozostatky bitúnku;
• tuk;
• okopaniny, ktoré stratili svoju výživnú hodnotu.

Presné množstvo biopaliva pre každý typ suroviny závisí od technológie spracovania.

Metódy ťažby

Surovina prechádza prípravnou fázou, aby sa fermentačný proces stal aktívnejším a produktívnejším.

Hnoj môžu byť dva typy: prírodný a samo legovaný. Prvý druh sa odoberá spod zvieraťa spolu s podstielkou. Vlastne legované druhy sa z farmy odstraňujú prúdom vody.

Buničina a buničina - sú to drvené časti zeleniny, ovocia a okopanín, z ktorých je vytlačená šťava.

Výčapné pivo, melasa - vedľajší produkt pivovarov, cukrovarov, sú cennou prídavnou látkou v potravinách, preto je uskutočniteľnosť použitia na výrobu plynu určená nákladmi na výrobok.

Zvyšky rastlín rezaním alebo silážovaním.

Ako dlho je dosť

Približný výťažok plynu z rôznych substrátov je uvedený v tabuľke.

V nasledujúcej tabuľke je zhrnuté množstvo surovín, ktoré je možné získať zo zvierat a z jedného hektára ornej pôdy.

Údaje uvedené v tabuľkách nemôžu slúžiť ako základ pre presné výpočty, ukazovatele sa v priemysle spriemerujú.

Účinnosť

Prínosy bioplynu sa hodnotia podľa výhod jeho použitia a výstup tepelnej alebo elektrickej energie.

Ukazovateľ účinnosti závisí od množstva metánu v zmesi, ktoré môže obsahovať 45–75%. V priemere možno pri spaľovaní 1 m, bioplynu, berúc do úvahy straty a účinnosť generátora, získať 1,5–2 kW / elektrina.

Porovnanie s inými zdrojmi energie

Vďaka svojim spotrebným vlastnostiam sa dá bioplyn porovnávať s inými energetickými zdrojmi: prírodný a skvapalnený plyn, stlačený metán.

Princíp činnosti zariadenia na výrobu bioplynu

Biochemické princípy, z ktorých vychádza technológia výroby plynu, sú vitálna aktivita troch skupín baktérií... Použite hydrolýza, tvorba kyselín a metánu baktérie. Počas viacúrovňového spracovania sa vyrába konečný produkt - plynná horľavá zmes.

V praxi sa rozšírili dva typy výroby biopalív: „suchý“ a „mokrý“.

Mokré

Metóda je najrozšírenejšia, pretože je vhodná na výrobu biopalív zo surovín s vysokým obsahom vlhkosti... Takto sa získava plyn z hnoja.

Suroviny sú nasýtené vodou až do 90% vlhkosti. Samo legujúci hnoj (odstránený z fariem prúdom vody) je už pripravený na spracovanie. V priemyselných podnikoch sa látka dodáva do reaktorov závitovkovými dopravníkmi alebo fekálnymi čerpadlami. Nádrž je izolovaná a neustále sa v nej mieša biomasa.

Postupom rozkladu sa vytvára plynná zmes, ktorá sa odvádza do akumulátora. Obsah síry znižujú špeciálne baktérie, ktoré kolonizujú steny nádrže. Po vyčistení sa palivo dostane do oddelenia kogenerácie, kde sa elektrina vyrába pomocou plynových piestových generátorov. V iných variantoch staníc sa plyn pomocou kompresorov privádza na požadovaný prevádzkový tlak a vstupuje do distribučnej siete.

Časť energie sa odoberá na ohrev biomasy v reaktore na 41–43 ° С.

Sediment sa pri hromadení odstráni.

V modeloch pre domácnosť neexistuje kogeneračný systém, všetok plyn sa používa na účely výroby tepla. Nakladanie a vykladanie reaktora sa vykonáva ručne.

Suché

Umožňuje získať plyn zo surovín s nízkym obsahom vlhkosti. Riedenie substrátu vodou nie je zabezpečené, ale fermentácia nastáva na 50% vlhkosť v reakčnej zóne.

Postupom fermentácie sa kvapalná frakcia zhromažďuje v drenážnom systéme a pomocou cirkulačných čerpadiel sa rozprašuje na polosuchý substrát.Nedochádza k miešaniu a otáčaniu, čo znižuje energetickú náročnosť na výrobu.

Fermentácia prebieha pri teplote 34–37 ° С. Vonkajšie vykurovanie je minimálne, teplo sa uvoľňuje pri chemických reakciách organických surovín.

Pri prevádzkovaní vlastnej bioplynovej stanice je možné použiť obidve metódy.

Pôsobnosť

Ciele spracovania sa líšia pre veľké priemyselné odvetvia a súkromné ​​farmy.

Pre súkromný dom

V súkromných domácnostiach spravidla nie je dostatok organického odpadu na zabezpečenie vykurovania obytnej budovy. Hnoj jednej kravy a pár ošípaných však stačí na to, aby ste dostali benzín. na vykurovanie miest, kde sa chovajú zvieratá, a na prípravu krmiva... Na spaľovanie sa používajú plynové infračervené horáky.

Fermentovaná hmota sa distribuuje po záhrade alebo záhrade.

Na farmárčenie

Na farme bude dosť plynu na vykurovanie všetkých miestností plynovými kotlamiktoré sú bezpečnejšie ako horáky a môžu pracovať nepretržite.

Náklady na továrenské inštalácie s generátorom elektrickej energie sa blížia k 1 miliónu rubľov, takže sa zriedka kupujú.

Spracovanie hnoja na fermentovanú hmotu je pre poľnohospodára výhodné, pretože sa tak znižujú náklady na dodávku výsledného hnojiva na polia.

Pre podnik

Veľké poľnohospodárske podniky dostávajú suroviny pre zariadenia na výrobu bioplynu po celý rok.

Výsledný bioplyn sa používa na výrobu elektriny a paliva pre kotly. Odpad sa granuluje a distribuuje na ornú pôdu. Niektoré podniky vyrábajú tekuté hnojivá, ktoré sa predávajú v malých nádobách s objemom 5 litrov alebo viac.

Súčasne s výrobou plynu riešia poľnohospodárske podniky problém využívania hnoja a trusu hydiny.

DIY bioplynová stanica

Pri nedostatku skúseností s budovaním zložitých inžinierskych systémov sa snažia dodržiavať zásadu: jednoduchší dizajn, tým spoľahlivejší a odolnejší... Zahŕňa návod na výrobu zariadenia na výrobu bioplynu pre domácich majstrov niekoľko etáp:

• dizajn berúc do úvahy množstvo dostupných surovín a produktivitu;
• výber a príprava miesta umiestnenie vybavenia;
• prázdne zariadenia, zostavy, zostavy;
• inštalácia nádoby;
• spojenie pomocné zariadenie;
• inštalácia plynovodu;
• uvedenie do prevádzky, nastavenie a prispôsobenie.

Po úspešnom spustení sú zistené nedostatky odstránené a systém je uvedený do prevádzky pri plnom zaťažení.

Dizajn

Domáce jednoduché bioplynové stanice sa nelíšia vo vysokej účinnosti kvôli skutočnosti, že reakcie sú v nesprávnom režime.

Na základe toho sa predpokladá, že jeden kubický meter fermentačná nádrž emituje dostatočné množstvo plynu na vykurovanie 10 m² bývania... Na vykurovanie vidieckeho domu s rozlohou 50 m² budete potrebovať 5 m³ nádrže.

Nakladanie a vykladanie surovín v domácich inštaláciách vyrobených súčasne, približne raz za 15-25 dní, v závislosti od spotreby. Vstup do prevádzkového režimu môže trvať až 5 dní.

V súčasnosti zabezpečujú vykurovanie domu inými spôsobmi alebo budujú nádrž s objemom 1–2 m³.

Poloha

Miesto pre nádobu fermentácia sa vyberá na základe niekoľkých podmienok:

• jednoduchosť dodávok surovín a likvidácia odpadu;
• bezpečné skladovanie surovín a odpadu mimo domov;
• minimálne náklady na dodávku inžinierskych sietí.

Správne umiestnenie by malo byť pohodlne umiestnené, berúc do úvahy infraštruktúru miesta.

Materiály na výrobu bioreaktora

Základom bioplynovej stanice v súkromných domácnostiach je bunker... Používa sa ako rezervoár:

• betónový alebo tehlový bunker;
• nádoby z plastu a sklenených vlákien;
• polyetylénové, polypropylénové a polyvinylchloridové rukávy;
• oceľové sudy, kocky, stĺpy.

Požiadavky na reaktor:

• vodotesnosť;
• dostatočne silné, aby odolali hmotnosti mokrého podkladu a efektívnemu tlaku pôdy;
• jednoduchosť obsluhy;
• odolnosť voči agresívnemu prostrediu.

Na výrobu systému dodávky surovín vyberte plastové rúrkyktoré sa používajú v kanalizácii. Jeho použitie je výhodnejšie HDPE rúry - sú spojené bez použitia plynového zvárania.

Systém zberu a odvádzania plynu

V najvyššom bode fermentačného zásobníka urobte spojovacie potrubie pre výfukové plyny... Pokiaľ je to možné, potrubie je namontované vo vzduchu, ale chránené pred slnkom. Poskytnite malý nárast o 1–2%. V tomto prípade je výstupom chladnička a kondenzát sa usadzuje na vnútorných stenách a prúdi do nádrže.

Odbočka vedúca k zásobníku plynu je spojená s výstupným potrubím.

V malých staniciach sú držiaky plynu vyrobené zo zosilneného polymérneho filmu.

Čistenie od nečistôt

Na prevádzku kotlov alebo varných dosiek na teplú vodu pre domácnosť je potrebný vyčistený plyn.

V domácnosti sa čistenie a odvlhčovanie vykonáva prietokom paliva nádrž s vodným uzáverom... Ďalším spôsobom je použitie puzdrá z domácich vodných filtrov naleje sa do nich silikagél. Druhý filter je naplnený kovovými pilinami alebo žinkami - to je spoľahlivá ochrana pred prebytočnou sírou.

Miešacie zariadenie

Továrensky vyrobené elektrické miešadlá so zložitými prevodovkami sa v domácich k bioplynových staniciach používajú zriedka kvôli vysokej cene a nákladom na elektrinu.

Platia ďalšie spôsoby:

• ručné miešanie;
• periodické zapínanie fekálnych čerpadiel, čerpanie kvapalnej frakcie zo dna na povrch;
• použitie kompresora, ktorý pumpuje plyn spod viečka nádrže do substrátu, posúva spodné vrstvy.

Nie je potrebné miešať nepretržite; pre automatizáciu procesu spustenia sú čerpadlá, kompresory alebo miešačky pripojené cez časovače vhodného výkonu.

Kúrenie a izolácia

Fermentačná reakcia prebieha aktívne pri teplotách od 34 do 43 ° C. Žiadna zo známych metód výroby bioplynu nebude schopná udržiavať tieto parametre nezávisle po celý rok. Aj v najjužnejších regiónoch externé kúrenie a kvalitná izolácia.

Metódy konzervácie teplom:

• prehĺbenie reaktora do zeme so súčasnou izoláciou stien;
• izolácia vonkajšieho bunkra modernými materiálmi - polystyrén, expandovaný polystyrén, kamenná vlna, fóliou potiahnutá pena.

Niekedy je zariadenie inštalované v hospodárskych budovách alebo okolo reaktorov sú rozmiestnené pavilóny vyrobené z dreva alebo polykarbonátu. Kúrenie sa vykonáva elektrickými vykurovacími telesami alebo sa spustí kotol, ktorý spotrebúva časť vyrobeného plynu.

Keď teplota substrátu klesne pod 30 ° C, môže fermentácia trvať až 30 dní alebo sa môže úplne zastaviť.

Výpočet odhadovaných nákladov

Pred pokračovaním v návrhu inštalácie je potrebné starostlivo vypočítať všetky súvisiace náklady. V niektorých prípadoch - drsné podnebie, málo surovín k dispozícii - je výhodnejšie opustiť stavbu.

Náklady na výrobu bioplynu

Náklady na výrobu bioplynu pozostávajú z náklady na zariadenie, náklady na inštaláciu a údržbu... Ak sa použijú zakúpené suroviny, zohľadňujú sa náklady na doručenie.

Samotná inštalácia je kúpená vyrobené vo výrobe alebo si to urobte sami... Vyrobené produkty inštalujú, konfigurujú a opravujú špecializované organizácie. U niektorých modelov si budete musieť kúpiť Spotrebný materiál - fermentačné aktivátory alebo baktérie.

Počas prevádzky náklady pozostávajú z náklady na elektrinu na miešanie substrátu a zahrievanie reaktora.

Náklady na hotovú a domácu bioplynovú stanicu

Priemysel vyrába bioplynové stanice pre farmy. Objem bioreaktora sa líši od 0,5 až 30 m3... Kompletný systém so zapnutým zásobníkom 1 m³napríklad BUG-M, ktorý obsahuje všetky potrebné komponenty, stojí okolo 180 tisíc rubľov... Zariadenia pre farmy so stádami dobytka 12 hláv alebo 1 000 vtákov bude stáť 2 milióny rubľov.

Len málo domácností si môže dovoliť kúpiť takéto zariadenie, preto si inštaláciu radšej urobia sami.

Domáce generátory môže stáť čiastku od 50 tisíc rubľov, čo vám umožní výrazne ušetriť na nákupe.