Завод за биогаз: рециклиране на органични отпадъци изгодно

Съдържанието на статията

• Как се получава биогаз
• Какви суровини са подходящи за производство
• Конструкция на биореактор
• Отстраняване и обогатяване на газове
• Използване на биогаз: специфичност и оборудване

Повишаването на цените на енергията принуждава търсенето на алтернативни варианти за отопление. Добри резултати могат да бъдат постигнати чрез самостоятелно производство на биогаз от налични органични суровини. В тази статия ще говорим за производствения цикъл, устройството за биореактор и свързаното с него оборудване..

При спазване на основните правила за работа, газовият реактор е напълно безопасен и способен да осигури гориво и електричество дори на малка къща, дори на целия агропромишлен комплекс. Резултатът от работата на биореактора е не само газ, но и един от най-ценните видове торове, основният компонент на естествения хумус.

Как се получава биогаз

За да се получи биогаз, органичните суровини се поставят в условия, благоприятни за развитието на няколко вида бактерии, които отделят метан по време на жизнената си дейност. Биомасата преминава през три цикъла на трансформация, като на всеки етап участват различни щамове на анаеробни организми. Кислородът не е необходим за жизнените им функции, но съставът на суровината и нейната консистенция, както и температурата и вътрешното налягане са от голямо значение. Условията с температура 40–60 ° C при налягане до 0,05 атм се считат за оптимални. Заредената суровина започва да произвежда газ след продължително активиране, което отнема от няколко седмици до шест месеца.

Началото на отделянето на газ в изчисления обем показва, че бактериалните колонии са вече доста многобройни, поради което след 1-2 седмици прясна суровина се дозира в реактора, който почти веднага се активира и навлиза в производствения цикъл.

За да се поддържат оптимални условия, суровините периодично се смесват, като се използва част от топлината от загряване на газ за поддържане на температурата. Полученият газ съдържа от 30 до 80% метан, 15-50% въглероден диоксид, малки примеси от азот, водород и сероводород. За използване в домакинството газът се обогатява чрез отстраняване на въглероден диоксид от него, след което горивото може да се използва в широк спектър от енергийно оборудване: от двигатели на електроцентрали до отоплителни котли..

Какви суровини са подходящи за производство

Противно на общоприетото мнение, оборският тор не е най-добрата суровина за производството на биогаз. Производството на гориво от тон чист оборски тор е само 50-70 m³ с концентрация 28-30%. Въпреки това именно в животинските отпадъци се съдържат повечето бактерии, необходими за бързото стартиране и поддържане на ефективната работа на реактора..

По тази причина оборският тор се смесва с отпадъците от реколтата и храните в съотношение 1: 3. Като растителни суровини се използват следните:

Сурови материали	Производство от 1 тон суровини	Концентрация на СН4
Силаж на царевични стъбла и кочани	400 м3	50-56%
Трева и зърнен силаж	200-230 м3	49-54%
Фуражни картофи, цвекло, зърно	500-600 m3	50-65%
Отпадъци от пекарни и хранително-вкусова промишленост (соя, овес)	700-750 m3	55-58%
Растителни масла, мазнини, глицерин	8500-1200 м3	65-68%

Суровините не могат просто да се наливат в реактора, необходимо е известно приготвяне. Оригиналният субстрат се натрошава до фракция от 0,4–0,7 mm и се разрежда с вода в количество от около 25–30% от сухото тегло. В големи обеми сместа изисква по-щателно смесване в хомогенизиращи устройства, след което е готова за зареждане в реактора.

Конструкция на биореактор

Изискванията за условията за поставяне на реактора са същите като за пасивната септична яма. Основната част на биореактора е дигестерът – контейнер, в който протича целият процес на ферментация. За да се намалят разходите за загряване на масата, реакторът се вкопава в земята. По този начин температурата на средата не пада под 12-16 ° С, а топлинният поток, образуван по време на реакцията, остава минимален.

Диаграма за инсталация за биогаз: 1 – бункер за зареждане на суровини; 2 – биогаз; 3 – биомаса; 4 – компенсатор на резервоара; 5 – люк за извличане на отпадъци; 6 – клапан за намаляване на налягането; 7 – газова тръба; 8 – водно уплътнение; 9 – за потребителите

За копачи до 3 m³ позволено е да се използват найлонови контейнери. Тъй като дебелината и материалът на стените им не пречат на изтичането на топлина, контейнерите са покрити със слоеве от експандиран полистирол или устойчива на влага минерална вата. Дъното на ямата е бетонирано със замазка от 7-10 см с армировка, за да не се изтръгне реакторът от земята.

Най-подходящият материал за изграждането на големи реактори е армиран керамичен бетон. Има достатъчна якост, ниска топлопроводимост и дълъг експлоатационен живот. Преди да излеете стените на камерата, е необходимо да монтирате наклонена тръба за подаване на сместа в реактора. Диаметърът му е 200-350 мм, долният край трябва да е на 20-30 см от дъното.

В горната част на дигера има газов резервоар – купол или конична структура, която концентрира газ в горната точка. Газовият държач може да бъде направен от ламарина, но при малки инсталации арката е направена с тухлена зидария и след това покрита със стоманена мрежа и измазана. При изграждането на газов резервоар е необходимо в горната му част да се осигури запечатан проход от две тръби: за всмукване на газ и монтаж на клапан за намаляване на налягането. Друга тръба с диаметър 50-70 мм се полага за изпомпване на отпадъчната маса.

Съдът на реактора трябва да бъде запечатан и да издържа на налягане от 0,1 атм. За да направите това, вътрешната повърхност на дизела е покрита с непрекъснат слой покрита битумна хидроизолация, а на върха на резервоара за газ е монтиран запечатан люк..

Отстраняване и обогатяване на газове

Изпод купола на газодържателя газът се пренасочва през тръбопровод в контейнер с водно уплътнение. Дебелината на водния слой над изхода на тръбата определя работното налягане в реактора и обикновено е 250–400 mm.

След уплътнението на водата газът може да се използва в отоплително оборудване и за готвене. Двигателите с вътрешно горене обаче изискват по-високо съдържание на метан, за да работят, така че газът се обогатява.

Първият етап на обогатяване е намаляване на концентрацията на въглероден диоксид в газа. За да направите това, можете да използвате специално оборудване, работещо на принципа на абсорбция на химикали, или върху полупропускливи мембрани. В домашни условия обогатяването е възможно и чрез преминаване на газ през водния стълб, в който се разтваря до половината CO₂. Газът се разпръсква на малки мехурчета чрез тръбни аератори, газираната вода трябва периодично да се отстранява и да се пръска при нормални атмосферни условия. В комплексите за отглеждане на растения такава вода се използва успешно в хидропонните системи.

На втория етап на обогатяване съдържанието на влага в газа се намалява. Тази функция се среща в повечето от фабрично изработените превръзки. Домашните сушилни изглеждат като Z-тръба, напълнена със силикагел.

Използване на биогаз: специфичност и оборудване

Повечето съвременни модели отоплителни съоръжения са проектирани да работят с биогаз. Остарелите котли могат да бъдат сравнително лесно преоборудвани чрез подмяна на горелката и устройството за подготовка на въздух и газ.

За получаване на газ под работно налягане се използва конвенционален възвратно-постъпателен компресор с приемник, настроен да работи при налягане 1,2 пъти по-голямо от проектното налягане. Налягането се нормализира от газов регулатор, което помага да се избегнат капки и да се поддържа равномерен пламък.

Производителността на биореактора трябва да бъде поне 50% по-висока от консумацията. При производството не се генерира излишък от газ: когато налягането надвишава 0,05-0,065 атм, реакцията е почти напълно забавена и се възстановява едва след изпомпване на част от газа.