Как да получите биогаз от оборски тор: преглед на основните принципи и дизайн на производствена инсталация

Стопаните ежегодно се сблъскват с проблема с изхвърлянето на оборския тор. Значителни средства, необходими за организирането на износа и погребението му, не отиват никъде. Но има начин, който не само ви спестява пари, но и ви кара да обслужвате този натурален продукт за ваше добро.

Ревностните собственици отдавна използват екотехнологии на практика, което им позволява да добиват биогаз от оборския тор и да използват резултата като гориво.

Следователно, нашият материал ще се фокусира върху технологията на производство на биогаз, ще говорим и за това как да изградим биоенергийна инсталация.

Плюсове на използването на биотехнологии

технология производство на биогорива от различни природни източници не е ново. Изследванията в тази област започват в края на 18 век и успешно се развиват през 19 век. В Съветския съюз първата биоенергийна централа е създадена през 40-те години на миналия век.

Биотехнологиите отдавна се използват в много страни, но днес те придобиват специално значение. Поради влошаването на екологичната ситуация на планетата и високата цена на енергията, мнозина насочват погледа си към алтернативни източници на енергия и топлина.

Технологията за преработка на оборски тор в биогаз позволява намаляване на количеството вредни емисии на метан в атмосферата и получаване на допълнителен източник на топлинна енергия

Разбира се, оборският тор е много ценен тор и ако фермата има две крави, тогава няма проблеми с използването му. Друго нещо, когато става дума за стопанства с едър и среден добитък, където се образуват тонове плодороден и гниещ биологичен материал годишно.

За да се превърне оборският тор в висококачествен тор, имате нужда от зони с определен температурен режим, а това е допълнителен разход. Затова много фермери го съхраняват там, където е необходимо, и след това го отвеждат на нивите.

В зависимост от обема на генерираните суровини на ден, трябва да се изберат размерите на инсталацията и степента на нейната автоматизация

Ако не се спазват условията за съхранение, до 40% от азота и основната част от фосфор изчезват от оборския тор, което значително влошава показателите му за качество. Освен това в атмосферата се отделя газ метан, което оказва негативно влияние върху екологичната ситуация на планетата.

Съвременната биотехнология позволява не само да неутрализира вредното въздействие на метана върху околната среда, но и да го накара да служи в полза на човека, като същевременно извлича значителни икономически ползи. В резултат на това образува се тор за биогазслед което можете да получите хиляди кВт енергия, а отпадъчните продукти са много ценен анаеробен тор.

Механизмът на газообразуване от органични суровини

Биогазът е летливо вещество без цвят или мирис, което съдържа до 70% метан. По своите показатели за качество тя се доближава до традиционния вид гориво - природен газ. Има добра калоричност, 1м³ биогазът отделя толкова топлина, колкото се получава чрез изгарянето на един и половина килограма въглища.

Дължимо образуването на биогаз на анаеробни бактерии, които активно работят върху разграждането на органични суровини, които се използват за тор на селскостопански животни, птичи отпадъци, отпадъци от всякакви растения.

При независимо производство на биогаз могат да се използват птичи изхвърляния и отпадъчни продукти от дребен и голям добитък. Суровините могат да се използват в чист вид и под формата на смес с включване на трева, зеленина, стара хартия

За да се активира процеса, е необходимо да се създадат благоприятни условия за живота на бактериите. Те трябва да са подобни на тези, в които микроорганизмите се развиват в естествен резервоар - в стомаха на животните, където има топлина и няма кислород.

Всъщност това са двете основни условия, които допринасят за чудотворната трансформация на гниещия тор в екологично чисто гориво и ценни торове.

За получаване на биогаз е необходим запечатан реактор без достъп на въздух, където ще се извърши процесът на ферментация на оборския тор и неговото разлагане на компоненти:

• метан (до 70%);
• въглероден диоксид (приблизително 30%);
• други газообразни вещества (1-2%).

Образуваните газове се издигат нагоре в резервоара, откъдето след това се изпомпват, а остатъчният продукт се утаява - висококачествен органичен тор, който задържа всички ценни вещества, намиращи се в оборския тор - азот и фосфор и губи значителна част от патогенни микроорганизми в резултат на преработката.

Реакторът за биогаз трябва да има напълно запечатана структура, в която няма кислород, в противен случай процесът на разлагане на оборския тор ще бъде изключително бавен

Второто важно условие за ефективното разлагане на оборския тор и образуването на биогаз е спазването на температурния режим. Бактериите, участващи в процеса, се активират при температура от +30 градуса.

Освен това в оборския тор се съдържат два вида бактерии:

• Мезофилната. Жизнената им активност се проявява при температура от +30 - +40 градуса;
• термофилни. За тяхното възпроизвеждане е необходимо да се спазва температурния режим от +50 (+60) градуса.

Времето за обработка на суровините в растения от първи тип зависи от състава на сместа и варира от 12 до 30 дни. В същото време 1 литър полезна площ на реактора дава 2 литра биогориво. При използване на инсталации от втори тип, времето за производство на крайния продукт се намалява до три дни, а количеството биогаз нараства до 4,5 литра.

Ефективността на термофилните инсталации е видима с просто око, обаче, разходите за тяхната поддръжка са много високи, така че преди да изберете този или онзи метод за производство на биогаз, трябва внимателно да изчислите всичко

Въпреки факта, че ефективността на термофилните инсталации е десет пъти по-висока, те се използват много по-рядко, тъй като поддържането на високи температури в реактора е свързано с високи разходи.

Поддръжката и поддръжката на мезофилни инсталации е по-евтина, така че повечето стопанства ги използват за производство на биогаз.

Според критериите за енергиен потенциал, биогазът е малко по-нисък от конвенционалното газово гориво. Той обаче съдържа сулфатни изпарения, чието присъствие трябва да се вземе предвид при избора на материали за изграждането на инсталацията

Изчисления на ефективността на биогаз

За да оцените всички ползи от използването на алтернативни биогорива, ще помогнат прости изчисления. Една крава с тегло 500 кг произвежда около 35-40 кг оборски тор на ден. Това количество е достатъчно, за да получите около 1,5 m³ биогаз, от който на свой ред е възможно да се генерира 3 kW / h електроенергия.

Използвайки данните от таблицата, е лесно да се изчисли колко m³ биогаз може да се получи на изхода в съответствие с добитъка, който се предлага във фермата

За получаване на биогорива можете да използвате или един вид органична суровина или смес от няколко компонента със съдържание на влага 85-90%. Важно е те да не съдържат външни химически примеси, които влияят неблагоприятно на процеса на обработка.

Най-простата рецепта за сместа е измислена през 2000 г. от един руски селянин от Липецкия регион, който построил със собствените си ръце най-простият завод за производство на биогаз. Той смеси 1500 кг краве тор с 3500 кг отпадъци от различни растения, добави вода (около 65% от теглото на всички съставки) и нагрее сместа до 35 градуса.

Две седмици по-късно безплатно гориво е готово. Тази малка инсталация произведе 40 m³ газ на ден, което беше достатъчно за отопление на къщата и домакинските сгради в продължение на шест месеца.

Опции за инсталации за биогорива

След извършване на изчисленията е необходимо да се определи как да се направи инсталацията, за да се получи биогаз в съответствие с нуждите на нейната икономика. Ако броят на добитъка е малък, тогава е подходящ най-простият вариант, който е лесно да направите от импровизирани средства със собствените си ръце.

Препоръчително е големи ферми, които имат постоянен източник на голямо количество суровини, да изграждат индустриална автоматизирана система за биогаз. В този случай едва ли е възможно без участието на специалисти, които да разработят проекта и да монтират инсталацията на професионално ниво.

Диаграмата ясно показва как работи индустриалният автоматизиран комплекс за производство на биогаз. Изграждането на такъв мащаб може да бъде организирано наведнъж от няколко ферми, разположени наблизо

Днес има десетки компании, които могат да предложат много възможности: от готови решения до разработване на индивидуален проект.За да намалите разходите за строителство, можете да си сътрудничите със съседни ферми (ако има такива наблизо) и да изградите едно звено за цялото производство на биогаз.

Трябва да се отбележи, че за изграждането на дори малка инсталация е необходимо да се изготвят съответните документи, да се направи схема на потока, да се планира поставянето на оборудване и вентилация (ако оборудването е инсталирано в помещението), да се подлагат на процедури за одобрение с SES, пожарна и газова проверка.

Мини завод за производство на газ за задоволяване нуждите на малка частна икономика може да се направи със собствена ръка, като се съсредоточи върху дизайна и спецификата на устройствата, произведени в индустриален мащаб.

Проектирането на инсталации за преработка на оборски тор и растителна органика в биогаз не се различава по сложност. Оригиналът, издаден от индустрията, е доста подходящ като шаблон за изграждането на собствена мини-фабрика

Независимите занаятчии, които решат да започнат да изграждат собствена инсталация, трябва да се запасят с резервоар за вода, пластмасови тръби за вода или канализация, ъглови завои, уплътнения и цилиндър за съхранение на получения в инсталацията газ.

Характеристики на системата за биогаз

Пълноценна инсталация за биогаз е сложна система, състояща се от:

1. Биореактор, където процесът на разлагане на оборски тор;
2. Автоматизирана система за подаване на органични отпадъци;
3. Устройства за смесване на биомаса;
4. Оборудване за поддържане на оптимални температурни условия;
5. Резервоар за газ - резервоари за съхранение на газ;
6. Приемник на твърди отпадъци.

Всички горепосочени елементи са инсталирани в промишлени предприятия, работещи в автоматичен режим. По принцип домашните реактори имат по-опростен дизайн.

Диаграмата показва основните компоненти на автоматизирана система за биогаз. Обемът на реактора зависи от дневния прием на органични суровини. За пълноценното функциониране на инсталацията реакторът трябва да бъде напълнен на две трети от обема

Принципът на работа на инсталацията

Основният елемент на системата е биореактор.Има няколко варианта за неговото изпълнение, основното е да се осигури плътността на конструкцията и да се предотврати навлизането на кислород. Тя може да бъде направена под формата на метален контейнер с различни форми (обикновено цилиндричен), разположен на повърхността. Често за тези цели се използват празни резервоари за 50 куб. См.

Можете да закупите готови контейнери със сгъваем дизайн. Предимството им е възможността за бързо разглобяване и, ако е необходимо, транспортиране до друго място. Препоръчително е да се използват промишлени повърхностни инсталации в големи ферми, където има постоянен приток на голямо количество органични суровини.

За по-малките ферми е по-подходящ вариантът за поставяне на подземни резервоари. Подземният бункер е изграден от тухла или бетон. Можете да копаете готови контейнери, например, бъчви от метал, неръждаема стомана или PVC, в земята. Възможно е също да ги нанесете на повърхността на улицата или в специално обозначено помещение с добра вентилация.

За производството на биогаз инсталация, готови PVC контейнери могат да бъдат закупени и инсталирани в помещение, оборудвано с вентилационна система

Без значение къде и как се намира реакторът, той е оборудван с бункер за зареждане на оборския тор. Преди да заредите суровината, тя трябва да премине предварителна подготовка: тя се натрошава на фракции не повече от 0,7 мм и се разрежда с вода. В идеалния случай съдържанието на влага в субстрата трябва да бъде около 90%.

Автоматичните инсталации от индустриален тип са оборудвани със система за захранване, включваща приемник, в който сместа се довежда до необходимата влага, тръбопровод за подаване на вода и помпено устройство за изпомпване на масата в биореактора.

В домашните инсталации се използват отделни контейнери за приготвяне на субстрата, където отпадъците се смачкват и се смесват с вода. След това масата се зарежда в приемното отделение. В реактори, разположени под земята, бункерът за приемане на субстрата се извежда, подготвената смес чрез гравитация тече през тръбопровода в камерата за ферментация.

Ако реакторът е разположен на земята или на закрито, входящата тръба с приемното устройство може да бъде разположена в долната страна на резервоара. Възможно е също така да приведете тръбата в горната част и да поставите камбана на врата си. В този случай биомасата ще трябва да се изпомпва.

В биореактора е необходимо също така да се осигури изход, който се прави почти на дъното на резервоара от противоположната страна на входящия бункер. При подземно разположение изпускателната тръба е монтирана наклонено нагоре и води до контейнер за отпадъци, оформен като кутия с правоъгълна форма. Горният му ръб трябва да е под нивото на входа.

Входните и изпускателните тръби са разположени наклонено нагоре от различни страни на резервоара, докато компенсиращият резервоар, в който влизат отпадъците, трябва да бъде по-нисък от приемащия бункер

Процесът протича по следния начин: входният бункер получава нова партида субстрат, който постъпва в реактора, като в същото време същото количество изразходвана маса се изправя до приемника за отпадъци, откъдето по-късно се извлича и се използва като висококачествен биологичен тор.

Съхранението на биогаз се извършва в резервоар за газ. Най-често той е разположен директно на покрива на реактора и има формата на купол или конус. Той е направен от покривно желязо, а след това, за да се предотвратят корозивни процеси, се боядисва с няколко слоя маслена боя.

В промишлени предприятия, проектирани да приемат голямо количество газ, газовият резервоар често се прави под формата на отделен резервоар, свързан с реактора чрез тръбопровод.

Газът, получен в резултат на ферментация, не е подходящ за употреба, тъй като съдържа голямо количество водна пара и в тази форма няма да гори. За да се почисти от фракции вода, газът се пропуска през водно уплътнение.За целта се отстранява тръба от резервоара за газ, през която биогазът влиза в резервоара с вода, а от там се доставя на потребителите чрез пластмасова или метална тръба.

Схема на инсталацията, разположена под земята. Входът и изходът трябва да бъдат разположени от противоположните страни на резервоара. Над реактора е разположен воден затвор, през който произвежданият газ се предава за източване

В някои случаи се използват специални газови торбички, изработени от поливинилхлорид за съхранение на газ. Чантите се поставят до агрегата и постепенно се пълнят с газ. С напълването еластичният материал се надува и обемът на торбичките се увеличава, което ви позволява временно да спестите по-голямо количество от крайния продукт.

Условия за ефективната работа на биореактора

За ефективната работа на инсталацията и интензивното отделяне на биогаз е необходима равномерна ферментация на органичния субстрат. Сместа трябва да е в постоянно движение. В противен случай върху него се образува кора, процесът на разлагане се забавя, което води до по-малко количество газ от първоначално изчисленото.

За да се осигури активно смесване на биомаса, потопяеми или наклонени бъркалки, оборудвани с електрическо задвижване, са инсталирани в горната или страничната част на типичния реактор. В занаятчийските инсталации смесването се извършва механично с помощта на устройство, наподобяващо домакински смесител. Може да се управлява ръчно или да е снабден с електрическо задвижване.

При вертикално разположение на реактора дръжката на смесителя се показва в горната част на инсталацията. Ако контейнерът е монтиран хоризонтално, шнекът също е разположен в хоризонтална равнина, а дръжката е разположена отстрани на биореактора

Едно от най-важните условия за производството на биогаз е поддържането на необходимата температура в реактора. Отоплението може да се извърши по няколко начина. В стационарни инсталации се използват автоматизирани отоплителни системи, които се включват, когато температурата падне под предварително определено ниво и се изключват, когато е зададена необходимата температура.

За отопление можете да използвате газови котли, извършете директно отопление с електрически нагреватели или интегрирайте нагревателен елемент в основата на резервоара.

За да намалите топлинните загуби, се препоръчва да изградите малка рамка около реактора със слой от стъклена вата или да покриете инсталацията с топлоизолация. Има добри топлоизолационни свойства. полистиролова пяна и други нейни разновидности.

За да се оборудва отоплителна система от биомаса, е възможно да се направи тръбопровод от отопление на къщата, който се захранва от реактор

Определяне на необходимия обем

Обемът на реактора се определя въз основа на дневното количество тор, произведено във фермата. Необходимо е също така да се вземе предвид видът на суровината, температурата и времето на ферментация. За да може инсталацията да работи напълно, резервоарът се напълва до 85-90% от обема, поне 10% трябва да останат свободни, за да излезе газ.

Процесът на разлагане на органични вещества в мезофилна инсталация при средна температура 35 градуса продължава от 12 дни, след което ферментиралите остатъци се отстраняват и реакторът се напълва с нова част от субстрата. Тъй като отпадъците се разреждат с вода до 90% преди да бъдат изпратени в реактора, количеството течност също трябва да се вземе предвид при определяне на дневния товар.

Въз основа на горните показатели обемът на реактора ще бъде равен на дневното количество от подготвения субстрат (оборски тор с вода), умножено по 12 (времето, необходимо за разграждането на биомасата) и увеличено с 10% (свободен обем на резервоара).

Подземно строителство

Сега нека поговорим за най-простата инсталация, която ви позволява да получите биогаз у дома на най-ниска цена. Помислете за изграждането на подземна система.За да го направите, трябва да изкопаете дупка, основата и стените му се изсипват с подсилен експандиран глинен бетон.

От противоположните страни на камерата се вкарват входните и изходните отвори, където се монтират наклонени тръби за подаване на субстрата и изпомпване на изразходваната маса.

Изходната тръба с диаметър около 7 см трябва да бъде почти в самата дъна на бункера, другият му край е монтиран в компенсиращ съд с правоъгълна форма, в който ще се изпомпват отпадъците. Тръбопроводът за подаване на субстрата е разположен на приблизително 50 см от дъното и е с диаметър 25-35 см. Горната част на тръбата влиза в отделението за приемане на суровини.

Реакторът трябва да бъде напълно запечатан. За да се изключи възможността за навлизане на въздух, контейнерът трябва да бъде покрит със слой битумна хидроизолация

Горната част на бункера представлява газов държач с купол или конична форма. Изработена е от метални листове или покривно желязо. Възможно е също така конструкцията да бъде завършена с зидария, която след това е покрита със стоманена мрежа и измазана. Отгоре на резервоара за газ трябва да направите запечатан люк, да извадите газовата тръба, преминаваща през уплътнението на водата, и да инсталирате клапан, за да освободите налягането на газа.

За смесване на субстрата е възможно инсталацията да се оборудва с дренажна система, работеща на принципа на разпръскване. За да направите това, вертикално закрепете пластмасови тръби вътре в конструкцията, така че горният им ръб да е по-висок от субстратния слой. Направете много дупки в тях. Газът под налягане ще падне, а нагоре, газовите мехурчета ще смесват биомасата в резервоара.

Ако не искате да изградите бетонен бункер, можете да си купите готов PVC контейнер. За да се поддържа топлината, тя трябва да бъде заобиколена около слой топлоизолация - полистиролова пяна. Дъното на ямата се излива от стоманобетон със слой от 10 см. Могат да се използват резервоари, изработени от поливинилхлорид, ако обемът на реактора не надвишава 3 m3.

Изводи и полезно видео по темата

Как да направите най-простата инсталация от обикновена цев, ще научите, ако гледате видеоклипа:

Как е изграждането на подземен реактор, можете да видите във видеото:

Как торът се зарежда в подземната инсталация е показано в следното видео:

Едно предприятие за производство на биогаз от оборски тор значително ще спести от заплащането на топлина и електроенергия и ще постави за добра работа органичен материал, който е в изобилие във всяка ферма. Преди да започнете строителството, е необходимо внимателно да се изчисли и подготви всичко.

Най-простият реактор може да се направи за няколко дни със собствените си ръце, като се използват импровизирани инструменти. Ако фермата е голяма, най-добре е да закупите готова инсталация или да се консултирате със специалист.

Ако имате някакви въпроси, когато се запознаете с представената информация или имате предложения, които искате да споделите с посетителите на сайта, моля, оставете коментари в полето по-долу.