Nezávislá výroba bioplynu

Rostoucí ceny energie nás nutí přemýšlet o možnosti, jak se sami s nimi zajistit.Jednou z možností je zařízení na výrobu bioplynu.Bioplyn se s pomocí získává z hnoje, podestýlky a zbytků rostlin, které lze po vyčištění použít pro plynová zařízení (kamna, kotle), čerpané do lahví a použít jako palivo pro automobily nebo elektrické generátory.Obecně platí, že zpracování hnoje na bioplyn může zajistit veškeré energetické potřeby domu nebo farmy.

Výstavba zařízení na výrobu bioplynu - způsob, jak samostatně poskytovat energii

Obecné zásady

Bioplyn je produkt, kterýzískaný rozkladem organických látek.V procesu rozpadu /kvašení se uvolňují plyny a jejich shromažďováním můžete vyhovět potřebám vlastní farmy.Zařízení, ve kterém k tomuto procesu dochází, se nazývá „zařízení na výrobu bioplynu“.

V některých případech je výstup plynu nadměrný, pak je uložen v plynových nádržích pro použití během nedostatečného množství.S příslušnou organizací plynárenského procesu může být příliš mnoho, pak může být jeho přebytek prodán.Dalším zdrojem příjmu jsou fermentované zbytky.Jedná se o vysoce efektivní a bezpečné hnojivo - většina mikroorganismů během fermentačního procesu zemře, semena rostlin ztratí schopnost klíčení, vajíčka parazitů se stanou životaschopnými.Odstranění takových hnojiv na pole má pozitivní vliv na produktivitu.

Podmínky pro výrobu plynu

Proces tvorby bioplynu nastává v důsledku zásadní činnosti různých bakterií, které jsou obsaženy v samotném odpadu.Ale aby mohli aktivně „pracovat“, musí si vytvořit určité podmínky: vlhkost a teplotu.Pro jejich vytvoření je postavena bioplynová stanice.Jedná se o komplex zařízení, jejichž základem je bioreaktor, ve kterém dochází k rozkladu odpadu, který je doprovázen tvorbou plynu.

​​

Organizace cyklu zpracování hnoje a rostlinného odpadu na bioplyn

Existují tři způsoby zpracování hnoje na bioplyn:

  • Psychofilní režim.Teplota v bioplynové stanici je od + 5 ° C do + 20 ° C.Za těchto podmínek je proces rozkladu pomalý, tvoří se velké množství plynu a jeho kvalita je nízká.
  • Mesofilní.Jednotka přejde do tohoto režimu při teplotách od + 30 ° C do + 40 ° C.V tomtopouzdro aktivně propaguje mezofilní bakterie.V tomto případě se vytvoří více plynu, proces zpracování zabere méně času - od 10 do 20 dnů.
  • Termofilní.Tyto bakterie se množí při teplotách od + 50 ° C.Tento proces je nejrychlejší (3–5 dní), největší plynový výstup (za ideálních podmínek lze získat až 4,5 litru plynu z 1 kg dodávky).Většina referenčních tabulek na výstupu plynu ze zpracování je uvedena pro tento konkrétní režim, takže při použití jiných režimů se vyplatí provést úpravu směrem dolů.

Nejtěžší v bioplynových stanicích je termofilní režim.Vyžaduje vysoce kvalitní tepelnou izolaci zařízení na výrobu bioplynu, vytápění a systém regulace teploty.Ale na výstupu dostaneme maximální množství bioplynu.Dalším rysem termofilního zpracování je nemožnost znovu načíst.Zbývající dva režimy - psychofilní a mezofilní - vám umožňují denně přidávat čerstvou porci připravených surovin.V termofilním režimu však krátká doba zpracování umožňuje rozdělit bioreaktor do zón, ve kterých bude zpracován jeho vlastní podíl surovin s různými dobami načítání.

Schéma zařízení na výrobu bioplynu

Základem zařízení na výrobu bioplynu je bioreaktor nebo bunkr.Probíhá fermentační proces a získaný plyn se v něm hromadí.K dispozici je také nakládací a vykládací násypka, generovaný plyn je vypouštěn potrubím vloženým do horní části.Další je systém rafinace plynu - jeho čištění a zvýšení tlaku v plynovodu k funkčnímu.

Schéma závodu na zpracování hnoje na bioplyn

Pro mezofilní a termofilní režimy je také zapotřebí topný systém pro bioreaktory - k dosažení požadovaných režimů.K tomu se obvykle používají plynové kotle, které běží na vyrobené palivo.Z toho vede potrubní systém do bioreaktoru.Obvykle se jedná o polymerní trubky, protože nejlépe vydrží v agresivním prostředí.

Další zařízení na výrobu bioplynu potřebuje systém pro míchání látky.Během kvašení se na vrcholu tvoří tvrdá kůra, těžké částice se usazují.To vše společně zhoršuje proces tvorby plynu.Pro udržení homogenního stavu zpracované hmoty a míchačů je nutné.Mohou být mechanické nebo dokonce manuální.Lze je spustit časovačem nebo ručně.Vše záleží na tom, jak je vyrobena bioplynová stanice.Instalace automatizovaného systému je dražší, ale během provozu vyžaduje minimální pozornost.

Nejjednodušší zařízení na výrobu bioplynu z plastového válce

Zařízení na výrobu bioplynu podle typu umístění může být:

  • Nadzemní.
  • Semi-Depth.
  • Do hloubky.

Instalace pochovaných je dražší - vyžaduje se velké množství práce na zemi.Ale při provozu v našich podmínkách jsou lepší - je snazší uspořádat izolaci, snížit náklady na vytápění.

Co lze zpracovat

Zařízení na výrobu bioplynu je v zásadě všežravé - lze zpracovat jakoukoli organickou hmotu.Jakýkoli hnůj a moč, zeleninazbytky.Prací prostředky, antibiotika, chemie negativně ovlivňují proces.Jejich příjem je žádoucí minimalizovat, protože ničí flóru, která se zabývá zpracováním.

Kolik bioplynu lze získat z různých odpadů

Hnůj je považován za ideální, protože obsahuje velké množství mikroorganismů.Pokud na farmě nejsou krávy, je vhodné při plnění bioreaktoru přidat část podestýlky, aby se substrát naplnil požadovanou mikroflórou.Zbytky rostlin jsou předem rozdrceny a zředěny vodou.Bioreaktor mísí rostlinné materiály a exkrementy.Zpracování takového „doplňování paliva“ trvá déle, ale na výstupu se správným režimem máme nejvyšší výnos produktu.

Umístění

Aby se minimalizovaly náklady na organizaci procesu, má smysl umístit zařízení na výrobu bioplynu poblíž zdroje odpadu - poblíž budov, kde se chová drůbež nebo zvířata.Je žádoucí vyvinout konstrukci tak, aby zatížení probíhalo gravitací.Ze stodoly nebo prasat může být potrubí položeno ve svahu, skrze který bude hnoje teče gravitací do násypky.To výrazně zjednodušuje úkol údržby reaktoru a také čištění hnoje.

Je nejvhodnější uspořádat zařízení na výrobu bioplynu tak, aby odpad z farmy mohl vytékat gravitačně

Budovy se zvířaty se obvykle nacházejí v určité vzdálenosti od činžovního domu.Proto bude muset být vyrobený plyn převeden dospotřebitelům.Roztahování jednoho plynového potrubí je však levnější a snazší než uspořádání linky pro přepravu a nakládání hnoje.

Bioreaktor

Na nádrž na zpracování hnoje jsou kladeny poměrně přísné požadavky:

  • Musí být nepropustná pro vodu a plyny.Odpor vody by měl působit v obou směrech: kapalina z bioreaktoru by neměla kontaminovat půdu a podzemní voda by neměla měnit stav fermentované hmoty.
  • Bioreaktor musí mít vysokou pevnost.Musí odolávat hmotnosti polotekutého substrátu, tlaku plynu uvnitř nádrže a vnějšímu tlaku působícímu na vnější stranu.Obecně musí být při konstrukci bioreaktoru věnována zvláštní pozornost jeho síle.

    Pro domácí použití a sezónní výrobu biopaliv (v teplejších měsících) v malých objemech je vhodná plastová nádrž s víkem

  • Použitelnost.Výhodnější použití válcových kontejnerů - horizontálních nebo vertikálních.Míchání je v nich možné organizovat v celém objemu, netvoří stojaté zóny. Obdélníkové kontejnery se během stavby snadněji realizují vlastníma rukama, ale v rozích se v nich často tvoří praskliny a tam substrát stagnuje.Zamíchání v rozích je velmi problematické.

Všechny tyto požadavky na výstavbu zařízení na výrobu bioplynu musí být splněny, protože zajišťují bezpečnost a vytvářejí normální podmínky pro zpracování hnoje na bioplyn.

Z kterých materiálůlze vyrobit

Odolnost vůči agresivním médiím je hlavním požadavkem na materiály, z nichž lze vyrobit kapacitu.Substrát v bioreaktoru může mít kyselou nebo alkalickou reakci.Materiál, ze kterého je nádoba vyrobena, musí tedy tolerovat různá média.

Na tyto žádosti neodpovídá mnoho materiálů.První věc, která přijde na mysl, je kov.Je odolný, z něhož můžete vyrobit kontejner jakéhokoli tvaru.Co je dobré, že můžete použít hotový tank - nějaký starý tank.V tomto případě bude výstavba zařízení na výrobu bioplynu trvat velmi málo času.Nedostatek kovu - reaguje s chemicky aktivními látkami a začíná se zhroutit.K neutralizaci tohoto mínus je kov potažen ochranným povlakem.

Vynikající možností je kapacita polymerního bioreaktoru.Plast je chemicky neutrální, nehnije, nehrdzaví.Stačí si vybrat z materiálů, které tolerují mrznutí a zahřívání na dostatečně vysoké teploty.Stěny reaktoru by měly být silné, nejlépe vyztužené skelným vláknem.Takové kontejnery nejsou levné, ale slouží po dlouhou dobu.

Je možné postavit bioreaktor pro výrobu bioplynu z cihel, ale musí být dobře omítnutý za použití přísad, které poskytují nepropustnost pro vodu a plyn

Levnější varianta- zařízení na výrobu bioplynu s kapacitou cihel, betonových tvárnic, kamene.Aby zdivo odolávalo vysokému zatížení, je nutné zdivo vyztužit (v každé 3-5 řádcíchv závislosti na tloušťce stěny a materiálu).Po dokončení procesu konstrukce stěn, aby byla zajištěna nepropustnost pro vodu a plyn, je vyžadováno následné vícevrstvé zpracování stěn zevnitř i zvenku.Stěny jsou omítnuty směsí cementu a písku s přísadami (přísadami), které poskytují požadované vlastnosti.

Stanovení velikosti reaktoru

Objem reaktoru závisí na zvolené teplotě pro zpracování hnoje na bioplyn.Nejčastěji je vybrán mezofilní - je snazší udržovat a navrhuje možnost denního doplňování reaktoru.Produkce bioplynu po dosažení normálního režimu (asi 2 dny) je stabilní, bez prasknutí a poklesů (za normálních podmínek).V tomto případě má smysl vypočítat objem zařízení na výrobu bioplynu v závislosti na množství hnoje generovaného v hospodářství za den.Vše lze snadno vypočítat na základě průměrných údajů.

Prase
Plemeno zvířat Denní objem exkrementů Původní vlhkost
Skot 55 kg 86%
4,5 kg 86%
Slepice 0,17 kg 75%

Rozklad hnoje přiMezofilní teploty se pohybují od 10 do 20 dnů.Objem se tedy vypočítá vynásobením 10 nebo 20. Při výpočtu je nutné vzít v úvahu množství vody, které je nezbytné pro uvedení substrátu do jeho ideálního stavu - jeho vlhkost by měla být 85 až 90%.Zjištěný objem se od maximálního zatížení zvýší o 50%nesmí překročit 2/3 objemu nádrže - plyn se musí hromadit pod stropem.

Například na farmě je například 5 krav, 10 prasat a 40 kuřat.V podstatě se vytvoří 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg.Aby se kuřecí trus dostal do 85% vlhkosti, musíte přidat trochu více než 5 litrů vody (to je dalších 5 kg).Celková hmotnost je 331,8 kg.Pro zpracování do 20 dnů je nutné: 331,8 kg * 20 = 6636 kg - asi 7 metrů krychlových pouze pro substrát.Násobíme nalezenou hodnotu 1,5 (nárůst o 50%), dostaneme 10,5 metrů krychlových.Toto bude vypočítaná hodnota objemu reaktoru bioplynové stanice.

Nakládka a vykládka

Nakládací a vykládací poklopy vedou přímo do nádrže bioreaktoru.Aby byl substrát rovnoměrně rozložen po celé ploše, vytvořte je na opačných koncích nádoby.

Schéma bioplynového reaktoru bez podlahového vytápění

Při hloubkové instalaci zařízení na výrobu bioplynu se nakládací a vykládací potrubí přibližují k lodi v ostrém úhlu.Kromě toho by spodní konec trubky měl být pod hladinou kapaliny v reaktoru.Tím se zabrání vstupu vzduchu do nádrže.Na trubkách jsou také nainstalovány otočné nebo uzavírací ventily, které jsou v normální poloze uzavřeny.Otvírají se pouze v době nakládky nebo vykládky.

Protože hnůj může obsahovat velké fragmenty (prvky steliva, stonky trávy atd.), Často se ucpají trubky malého průměru.Proto pro nakládku a vykládku musí mít průměr 20–30 cmzahájení prací na izolaci zařízení na výrobu bioplynu, ale po instalaci nádrže na místo.

Formy bioreaktorů a možnosti umístění pro nakládací a vykládací poklopy

Nejvhodnějším způsobem provozu zařízení na výrobu bioplynu je pravidelné nakládání a vykládání substrátu.Tuto operaci lze provést jednou denně nebo jednou za dva dny.Hnůj a další komponenty jsou předem smontovány ve skladovací nádrži, kde jsou uvedeny do požadovaného stavu - v případě potřeby jsou rozdrceny, zvlhčeny a smíseny.Pro větší pohodlí může mít tento kontejner mechanické míchadlo.Připravený substrát se nalije do přijímacího otvoru.Pokud umístíte přijímací nádobu na slunce, substrát se předehřeje, což sníží náklady na udržování požadované teploty.

Je žádoucí vypočítat hloubku instalace přijímací násypky tak, aby do ní odpad vpustil gravitací.Totéž platí pro vypouštění do bioreaktoru.Nejlepší případ je, pokud se připravený substrát bude pohybovat gravitací.A závěrka ji během přípravy zablokuje.

Zařízení na výrobu bioplynu s míchadlem a zahříváním

Pro zajištění těsnosti zařízení na výrobu bioplynu musí mít otvory na přijímací násypce a ve vypouštěcí oblasti těsnicí gumové těsnění.Čím menší je vzduchová kapacita, tím čistší bude výstupní plyn.

Sběr a odstraňování bioplynu

K odstraňování bioplynu z reaktoru se používá potrubí, jehož jeden konec je pod střechou, druhý obvyklesnížena do těsnění.Jedná se o zásobník vody, do kterého se vypouští výsledný bioplyn.Ve vodním uzávěru je druhá trubka - je umístěna nad hladinou kapaliny.Čistší bioplyn již do něj vstupuje.Na výstupu z jejich bioreaktoru je nainstalován plynový uzavírací ventil.Nejlepší volbou je míč.

Jaké materiály lze použít pro přepravu plynu?Potrubí z pozinkovaného kovu a plynové potrubí z PND nebo PPR.Musí zajistit těsnost, švy a spoje jsou kontrolovány pomocí mýdlové pěny.Celý potrubí je sestaveno z trubek a tvarovek stejného průměru.Bez zúžení a rozšíření.

Čištění od nečistot

Přibližné složení získaného bioplynu je:

Přibližné složení bioplynu

  • methan - až 60%;
  • oxid uhličitý - 35%;
  • jiné plynné látky (včetně sirovodíku, které dodávají plynu nepříjemný zápach) - 5%.

Aby byl bioplyn bez zápachu a dobře hořil, je nutné z něj odstranit oxid uhličitý, sirovodík a vodní páru.Odstranění oxidu uhličitého se provádí ve vodní pasti, pokud se do spodní části jednotky přidá hasené vápno.Taková záložka bude muset být pravidelně měněna (protože plyn začne hořet horší - je čas na změnu).

Plyn lze vypustit dvěma způsoby - vytvořením zámků vody v plynovodním potrubí - vložením zakřivených úseků do potrubí pod zámky, ve kterých se bude hromadit kondenzát.Nevýhodou této metody je nutnost pravidelného vyprazdňování hydraulického zámku - s velkým množstvím sebrané vodymůže blokovat průchod plynu.

Druhým způsobem je vložit filtr se silikagelem.Princip je stejný jako v hydraulickém zámku - plyn je přiváděn na silikagel, vypuštěný z krytu je odstraněn.Při tomto způsobu vypouštění bioplynu je třeba periodicky vypouštět silikagel.Chcete-li to provést, musíte ji na chvíli zahřát v mikrovlnné troubě.Zahřívá se, vlhkost se odpařuje.Můžete usnout a znovu použít.

Filtr pro čištění bioplynu ze sirovodíku

K odstranění sirovodíku se používá filtr s náplní z kovových hoblin.Do kontejneru můžete vložit staré kovové žínky.Čištění probíhá přesně stejným způsobem: plyn je dodáván do spodní části nádrže naplněné kovem.Při průchodu se očistí od sirovodíku, shromážděného v horní volné části filtru, odkud se vypouští jinou trubkou /hadicí.

Držák plynu a kompresor

Vyčištěný bioplyn přechází do skladovací nádrže - držáku plynu.Může to být uzavřený plastový sáček, plastová nádoba.Hlavní podmínkou je nepropustnost pro plyn, nezáleží na tvaru a materiálu.V palivové nádrži jsou skladovány zásoby bioplynu.Odtud je plyn pomocí kompresoru dodáván spotřebiteli pod určitým tlakem (nastaveným kompresorem) - do plynového sporáku nebo kotle.Tento plyn lze také použít k výrobě elektřiny pomocí generátoru.

Jedna z možností pro držáky plynu

Pro vytvoření stabilního tlaku v systému po kompresoru je žádoucínainstalujte přijímač - malé zařízení pro vyrovnávání tlakových rázů.

Míchací zařízení

Aby zařízení na výrobu bioplynu fungovalo normálně, je nezbytné pravidelné míchání kapaliny v bioreaktoru.Tento jednoduchý proces řeší mnoho problémů:

​​
  • mísí čerstvou část náplně s kolonií bakterií;
  • podporuje uvolňování produkovaného plynu;
  • vyrovnává teplotu kapaliny, s výjimkou teplejších a chladnějších oblastí;
  • udržuje uniformitu substrátu a zabraňuje poklesu nebo výstupu některých složek.

Obvykle malá domácí bioplynová stanice má mechanická míchadla, která jsou poháněna svalovou silou.V systémech s velkým objemem mohou míchačky pohánět motory, které jsou aktivovány časovačem.

Druhy míchadel pro bioreaktory

Druhým způsobem je smíchat kapalinu jejím průchodem částí produkovaného plynu.Za tímto účelem je po opuštění metatheonu umístěno tričko a část plynu proudí do spodní části reaktoru, kde vystupuje trubicí s otvory.Tuto část plynu nelze považovat za průtok, protože stále znovu vstupuje do systému a v důsledku toho končí v plynové nádrži.

Třetím způsobem míchání je načerpání substrátu z jejich spodní části pomocí fekálních čerpadel a nalití do horní části.Nevýhodou této metody je závislost na dostupnosti elektřiny.

Vytápěcí systém a tepelná izolace

Bez zahřívání zpracované kaše se psychofilní bakterie množí.Proces zpracování v tomto případě bude trvat 30 dní a výstup plynu bude malý.V létě, s tepelnou izolací a předehřevem zátěže, je možné dosáhnout teploty až 40 stupňů, když začíná vývoj mezofilních bakterií, ale v zimě je taková instalace prakticky nefunkční - procesy probíhají velmi pomalu.Při teplotách pod + 5 ° C prakticky zamrznou.

Teplotní závislost zpracování hnoje na bioplyn

Jak zahřívat a kam jej umístit

Pro lepší výsledkypoužijte topení.Nejracionálnější je ohřev vody z kotle.Kotel může pracovat s elektřinou, pevným nebo kapalným palivem, můžete jej také provozovat na generovaném bioplynu.Maximální teplota, na kterou je třeba ohřát vodu, je + 60 ° C.Horké trubky mohou způsobit, že částice ulpívají na povrchu, což vede ke snížené účinnosti ohřevu.

Můžete použít přímý ohřev - vložte topné články, ale za prvé, je obtížné uspořádat míchání, a za druhé, substrát se přilepí na povrch, sníží přenos tepla, topné prvky rychle vyhoří

Zařízení na výrobu bioplynu lze vytápět pomocí standardních topných radiátorů, jednoduše trubkami stočenými do svitku, pomocí svařovaných registrů.Potrubí je lepší použít polymer - kov-plast nebo polypropylen.Potrubí zvlnité nerezové oceli, je snazší je naskládat, zejména ve válcových vertikálních bioreaktorech, ale vlnitý povrch vyvolává nahromadění sedimentu, což není příliš dobré pro přenos tepla.

Aby se snížila možnost nanášení částic na topné články, jsou tyto umístěny do zóny směšovače.Pouze v tomto případě je nutné vše navrhnout tak, aby se směšovač nemohl dotknout potrubí.Často se zdá, že je lepší umístit topná tělesa níže, ale praxe ukázala, že takové zahřívání je neúčinné kvůli sedimentu na dně.Proto je racionálnější umísťovat ohřívače na stěny metatank bioplynové stanice.

Způsoby ohřevu vody

Podle způsobu uspořádání potrubí může být ohřev externí nebo interní.Ve vnitřním umístění je vytápění efektivní, ale oprava a údržba ohřívačů není možná bez vypnutí a vyčerpání systému.Proto je výběru materiálů a kvalitě kloubů věnována zvláštní pozornost.

Vytápění zvyšuje produktivitu zařízení na výrobu bioplynu a zkracuje dobu zpracování surovin

S externím uspořádáním ohřívačů je zapotřebí více tepla (náklady na ohřev obsahu zařízení na výrobu bioplynu jsou mnohem vyšší),protože na vytápění stěn se spotřebuje velké množství tepla.Systém je však vždy k dispozici pro opravu a topení je rovnoměrnější, protože prostředí se otepluje ze stěn.Další výhodou tohoto řešení je, že míchadla nemohou poškodit topný systém.

Jak izolovat

Nejprve se na dno jímky nalije vyrovnávací vrstva.písek, pak tepelně izolační vrstva.Může být hlína smíchaná se slámou a expandovanou hlínou, struska.Všechny tyto složky mohou být smíchány, mohou být nality do samostatných vrstev.Jsou vyrovnány v horizontu, nastavují kapacitu zařízení na výrobu bioplynu.

Strany bioreaktoru mohou být izolovány moderními materiály nebo klasickými metodami dědictví.Ze staromódních metod - jílový povlak se slámou.Nanáší se v několika vrstvách.

K zahřívání bioreaktorů se používají moderní materiály

Extrudovaná polystyrenová pěna s vysokou hustotou, pórobetonové tvárnice s nízkou hustotou, expandovaná polyuretanová pěna může být použita z moderních materiálů.Nej technologičtějším v tomto případě je polyuretanová pěna (PPU), ale služby pro její použití nejsou levné.Ukazuje se však bezproblémová tepelná izolace, která minimalizuje náklady na vytápění.Existuje ještě další tepelně izolační materiál - pěnové sklo.V deskách je velmi drahá, ale její boj nebo drobenka stojí docela dost, a podle svých charakteristik je téměř dokonalá: neabsorbuje vlhkost, nebojí se zmrazení, toleruje statické zatížení, má nízkou tepelnou vodivost.