Kako pridobiti plin iz gnoja. Bioplin iz gnoja - načini pridobivanja, prednosti tehnologije

Eden od problemov, ki jih je treba rešiti v kmetijstvu, je odlaganje gnoja in rastlinskih odpadkov. In to je precej resen problem, ki zahteva stalno pozornost. Recikliranje ne zahteva le časa in truda, ampak tudi znatne zneske. Danes obstaja vsaj en način, kako ta glavobol spremeniti v vir dohodka: predelava gnoja v bioplin. Tehnologija temelji na naravnem procesu razgradnje gnoja in rastlinskih ostankov zaradi bakterij, ki jih vsebujejo. Celotna naloga je ustvariti posebne pogoje za najbolj popolno razgradnjo. Ti pogoji so odsotnost dostopa kisika in optimalna temperatura (40-50 o C).

Vsi vedo, kako se gnoj najpogosteje odlaga: naložijo ga na kupe, nato pa ga po fermentaciji odnesejo na polja. V tem primeru se nastali plin sprosti v ozračje, tam pa uide tudi 40% dušika, ki ga vsebuje izhodiščna snov, in večina fosforja. Dobljeno gnojilo je daleč od idealnega.

Za pridobivanje bioplina je potrebno, da proces razgradnje gnoja poteka brez dostopa kisika, v zaprtem prostoru. V tem primeru tako dušik kot fosfor ostaneta v ostanku produkta, plin pa se kopiči v zgornjem delu posode, od koder ga je mogoče enostavno izčrpati. Obstajata dva vira dobička: sam plin in učinkovito gnojilo. Poleg tega je gnojilo najvišje kakovosti in 99% varno: večina patogenih mikroorganizmov in jajčec helmintov umre, semena plevela v gnoju pa izgubijo sposobnost preživetja. Obstajajo celo linije za pakiranje teh ostankov.

Drugi pogoj za proces predelave gnoja v bioplin je vzdrževanje optimalne temperature. Bakterije v biomasi so pri nizkih temperaturah neaktivne. Začnejo delovati pri temperaturi okolja +30 o C. Poleg tega gnoj vsebuje dve vrsti bakterij:

Toploljubne rastline s temperaturami od +43 o C do +52 o C so najučinkovitejše: v njih se gnoj predeluje 3 dni, iz 1 litra uporabne površine bioreaktorja pa dobimo do 4,5 litra bioplina (to je največja moč). Toda vzdrževanje temperature +50 o C zahteva znatno porabo energije, kar ni donosno v vsakem podnebju. Zato bioplinarne pogosto delujejo pri mezofilnih temperaturah. V tem primeru je lahko čas predelave 12-30 dni, izkoristek je približno 2 litra bioplina na 1 liter prostornine bioreaktorja.

Sestava plina se razlikuje glede na surovine in pogoje predelave, vendar je približno naslednja: metan - 50-70%, ogljikov dioksid - 30-50%, vsebuje pa tudi majhno količino vodikovega sulfida (manj kot 1 %) in zelo majhne količine amoniaka, vodikovih in dušikovih spojin. Odvisno od zasnove naprave lahko bioplin vsebuje precejšnjo količino vodne pare, ki bo zahtevala sušenje (sicer preprosto ne bo gorel). Kako izgleda industrijska instalacija, prikazuje video.

To je lahko celoten obrat za proizvodnjo plina. Toda za zasebno kmetijo ali majhno kmetijo so takšne količine neuporabne. Najpreprostejšo bioplinarno je enostavno narediti z lastnimi rokami. Toda vprašanje je: "Kam naj bi bioplin poslali naslednjič?" Zgorevalna toplota nastalega plina je od 5340 kcal/m3 do 6230 kcal/m3 (6,21 - 7,24 kWh/m3). Zato ga lahko dovajamo v plinski kotel za pridobivanje toplote (ogrevanje in topla voda), ali v napravo za proizvodnjo električne energije, v plinsko peč itd. Tako Vladimir Rashin, projektant bioplinarne, uporablja gnoj iz svoje farme prepelic.

Izkazalo se je, da če imate vsaj dostojno količino živine in perutnine, lahko v celoti zadovoljite potrebe svoje kmetije po toploti, plinu in elektriki. In če na avtomobile namestite plinske napeljave, bo to zagotovilo tudi gorivo za vozni park. Glede na to, da je delež energentov v proizvodnih stroških 70-80%, lahko prihranite le na bioreaktorju in nato zaslužite veliko denarja. Spodaj je posnetek zaslona ekonomskega izračuna rentabilnosti bioplinarne za majhno kmetijo (stanje september 2014). Kmetije ne moremo imenovati majhna, vsekakor pa tudi ni velika. Opravičujemo se za terminologijo - to je avtorjev slog.

To je približna razčlenitev potrebnih stroškov in možnih shem prihodkov za domače bioplinske naprave

Sheme domačih bioplinarn

Najenostavnejša shema bioplinarne je zaprta posoda - bioreaktor, v katero se vlije pripravljena brozga. V skladu s tem je loputa za nakladanje gnoja in loputa za razkladanje predelanih surovin.

Najenostavnejša shema bioplinarne brez naborov

Posoda ni popolnoma napolnjena s substratom: 10-15% prostornine mora ostati prosto za zbiranje plina. V pokrov rezervoarja je vgrajena odvodna cev za plin. Ker nastali plin vsebuje precej veliko količino vodne pare, v tej obliki ne bo zgorel. Zato ga je treba prenesti skozi vodno tesnilo, da se posuši. V tej preprosti napravi se bo večina vodne pare kondenzirala, plin pa bo dobro zgorel. Nato je priporočljivo plin očistiti iz nevnetljivega vodikovega sulfida in šele nato ga je mogoče dovajati v plinovod - posodo za zbiranje plina. In od tam se lahko razdeli potrošnikom: napaja v kotel ali plinsko pečico. Oglejte si video, kako narediti filtre za bioplinarno z lastnimi rokami.

Na površini so postavljeni veliki industrijski obrati. In to je načeloma razumljivo - obseg zemljiškega dela je prevelik. Toda na majhnih kmetijah je posoda bunkerja zakopana v zemljo. To, prvič, vam omogoča zmanjšanje stroškov vzdrževanja zahtevane temperature, in drugič, na zasebnem dvorišču je že dovolj vseh vrst naprav.

Posodo lahko vzamete že pripravljeno ali jo izdelate iz opeke, betona ipd. v izkopani jami. Toda v tem primeru boste morali poskrbeti za tesnost in neprepustnost zraka: proces je anaeroben - brez dostopa zraka, zato je treba ustvariti plast, neprepustno za kisik. Struktura se izkaže za večplastno in izdelava takšnega bunkerja je dolg in drag proces. Zato je ceneje in lažje zakopati že pripravljeno posodo. Prej so bili to nujno kovinski sodi, pogosto iz nerjavečega jekla. Danes, s prihodom PVC posod na trg, jih lahko uporabite. So kemično nevtralni, imajo nizko toplotno prevodnost, dolgo življenjsko dobo in so nekajkrat cenejši od nerjavnega jekla.

Toda zgoraj opisana bioplinarna bo imela nizko produktivnost. Za aktiviranje procesa obdelave je potrebno aktivno mešanje mase, ki se nahaja v lijaku. V nasprotnem primeru na površini ali v debelini substrata nastane skorja, ki upočasni proces razgradnje, na izhodu pa nastane manj plina. Mešanje se izvede na kateri koli razpoložljiv način. Na primer, kot je prikazano v videu. V tem primeru je mogoče narediti kateri koli pogon.

Obstaja še en način mešanja plasti, vendar je nemehanski - barbitacija: nastali plin se pod pritiskom dovaja v spodnji del posode z gnojem. Plinski mehurčki, ki se dvigajo navzgor, razbijejo skorjo. Ker je dobavljen isti bioplin, ne bo sprememb v pogojih predelave. Tudi tega plina ni mogoče šteti za porabo - spet bo končal v rezervoarju za plin.

Kot je navedeno zgoraj, so za dobro delovanje potrebne povišane temperature. Da ne bi porabili preveč denarja za vzdrževanje te temperature, morate poskrbeti za izolacijo. Katero vrsto toplotnega izolatorja izbrati, je seveda odvisno od vas, vendar je danes najbolj optimalna polistirenska pena. Ne boji se vode, ne vpliva na glive in glodavce, ima dolgo življenjsko dobo in odlično toplotno izolacijo.

Oblika bioreaktorja je lahko različna, najpogostejša pa je cilindrična. Ni idealen z vidika kompleksnosti mešanja substrata, vendar se uporablja pogosteje, ker so ljudje nabrali veliko izkušenj pri gradnji takšnih posod. In če je tak valj razdeljen s pregrado, se lahko uporabljata kot dva ločena rezervoarja, v katerih se proces premakne v času. V tem primeru lahko v predelno steno vgradimo grelni element in tako rešimo problem vzdrževanja temperature v dveh komorah hkrati.

V najpreprostejši različici so domače bioplinarne pravokotna jama, katere stene so izdelane iz betona, za tesnost pa so obdelane s plastjo steklenih vlaken in poliestrske smole. Ta posoda je opremljena s pokrovom. Uporaba je izjemno neprijetna: segrevanje, mešanje in odstranjevanje fermentirane mase je težko izvesti, nemogoče pa je doseči popolno predelavo in visoko učinkovitost.

Nekoliko boljše je stanje pri jarkovskih bioplinskih obratih za predelavo gnoja. Imajo poševne robove, kar olajša nalaganje svežega gnoja. Če naredite dno na pobočju, se bo fermentirana masa zaradi gravitacije premaknila na eno stran in jo bo lažje izbrati. Pri takšnih inštalacijah je treba zagotoviti toplotno izolacijo ne le sten, ampak tudi pokrova. Takšne bioplinske naprave ni težko izvesti z lastnimi rokami. Toda v njem ni mogoče doseči popolne predelave in največje količine plina. Tudi z ogrevanjem.

Osnovne tehnične zadeve ste obravnavali in zdaj poznate več načinov za izgradnjo naprave za proizvodnjo bioplina iz gnoja. Še vedno obstajajo tehnološke nianse.

Kaj je mogoče reciklirati in kako doseči dobre rezultate

Gnoj katere koli živali vsebuje organizme, potrebne za njegovo predelavo. Ugotovljeno je bilo, da je v procesu fermentacije in nastajanju plinov udeleženih več kot tisoč različnih mikroorganizmov. Najpomembnejšo vlogo imajo snovi, ki tvorijo metan. Menijo tudi, da so vsi ti mikroorganizmi v optimalnem razmerju v govejem gnoju. Vsekakor se pri predelavi tovrstnih odpadkov v kombinaciji z rastlinskimi snovmi sprosti največ bioplina. Tabela prikazuje povprečne podatke za najpogostejše vrste kmetijskih odpadkov. Upoštevajte, da je to količino plina mogoče dobiti v idealnih pogojih.

Za dobro produktivnost je potrebno vzdrževati določeno vlažnost substrata: 85-90%. Vendar je treba uporabiti vodo, ki ne vsebuje tujih kemikalij. Topila, antibiotiki, detergenti itd. negativno vplivajo na procese. Da bi postopek potekal normalno, tekočina ne sme vsebovati velikih drobcev. Največje velikosti fragmentov: 1*2 cm, boljši so manjši. Zato, če nameravate dodati zeliščne sestavine, jih morate zmleti.

Za normalno predelavo v substratu je pomembno vzdrževati optimalno raven pH: znotraj 6,7-7,6. Običajno ima okolje normalno kislost in le občasno se bakterije, ki tvorijo kislino, razvijejo hitreje od bakterij, ki tvorijo metan. Nato se okolje zakisa, proizvodnja plina se zmanjša. Da bi dosegli optimalno vrednost, substratu dodajte navadno apno ali sodo.

Zdaj pa malo o času, ki je potreben za predelavo gnoja. Na splošno je čas odvisen od ustvarjenih pogojev, vendar lahko prvi plin začne teči že tretji dan po začetku fermentacije. Najbolj aktivno nastajanje plina se pojavi, ko se gnoj razgradi za 30-33%. Za lažji občutek časa povejmo, da se po dveh tednih substrat razgradi za 20-25 %. To pomeni, da bi optimalno trajala obdelava en mesec. V tem primeru je gnojilo najvišje kakovosti.

Izračun prostornine posode za obdelavo

Za majhne kmetije je optimalna namestitev stalna - to je, ko se svež gnoj dovaja v majhnih količinah dnevno in se odstrani v enakih količinah. Da proces ne bi bil moten, naj delež dnevne obremenitve ne presega 5 % predelane prostornine.

Domače naprave za predelavo gnoja v bioplin niso vrhunec popolnosti, vendar so precej učinkovite

Na podlagi tega lahko enostavno določite potrebno prostornino rezervoarja za domačo bioplinarno. Dnevno količino gnoja iz vaše kmetije (že v razredčenem stanju z vlažnostjo 85-90%) morate pomnožiti z 20 (to velja za mezofilne temperature, za termofilne temperature boste morali pomnožiti s 30). Dobljeni številki morate dodati še 15-20% - prosti prostor za zbiranje bioplina pod kupolo. Glavni parameter poznate. Vsi nadaljnji stroški in sistemski parametri so odvisni od tega, katero shemo bioplinarne boste izbrali za izvedbo in kako boste vse izvedli. Povsem mogoče je, da se zadovoljite z improviziranimi materiali ali pa naročite namestitev na ključ. Tovarniški razvoj bo stal od 1,5 milijona evrov, namestitve iz Kulibinov bodo cenejše.

Pravna registracija

Namestitev bo treba uskladiti s SES, inšpektoratom za plin in gasilci. Boste potrebovali:

• Tehnološki diagram namestitve.
• Načrt postavitve opreme in sestavnih delov s sklicevanjem na samo namestitev, lokacijo namestitve toplotne enote, lokacijo cevovodov in energetskih vodov ter priključkov črpalk. Na diagramu naj bodo prikazani strelovod in dostopne ceste.
• Če bo instalacija v zaprtih prostorih, bo potreben tudi načrt prezračevanja, ki bo zagotavljal vsaj osemkratno izmenjavo vsega zraka v prostoru.

Kot vidimo, brez birokracije tukaj ne gre.

Za konec še nekaj o zmogljivosti namestitve. V povprečju na dan bioplinarna proizvede količino plina, ki je dvakrat večja od uporabne prostornine rezervoarja. To pomeni, da bo 40 m 3 gnojevke proizvedlo 80 m 3 plina na dan. Približno 30% bo porabljenih za zagotavljanje samega procesa (glavna postavka stroškov je ogrevanje). Tisti. na izhodu boste prejeli 56 m 3 bioplina na dan. Po statističnih podatkih je za pokrivanje potreb tričlanske družine in ogrevanje povprečno velike hiše potrebnih 10 m 3. V neto bilanci imate 46 m3 na dan. In to z majhno namestitvijo.

Rezultati

Z vlaganjem določene vsote denarja v postavitev bioplinarne (lastno ali na ključ) ne boste zadovoljili le lastnih potreb in potreb po toploti in plinu, ampak boste plin lahko tudi prodajali, kot tudi visokokakovostna gnojila, ki nastanejo pri predelavi.

Ekologija porabe Posestvo: Ali se splača proizvajati biogorivo doma v majhnih količinah na zasebni parceli? Če imate več kovinskih sodov in druge železne smeti, pa tudi veliko prostega časa in ne veste, kako z njim upravljati - ja.

Recimo, da v vaši vasi ni bilo zemeljskega plina in ga nikoli ne bo. In tudi če obstaja, stane. Čeprav je za red velikosti cenejši od dragega ogrevanja z elektriko in tekočim gorivom. Najbližja delavnica za proizvodnjo peletov je nekaj sto kilometrov stran, prevoz pa je drag. Drva je iz leta v leto težje kupiti, težavno pa je tudi kuriti z njimi. Na tem ozadju je ideja o pridobivanju brezplačnega bioplina na lastnem dvorišču iz plevela, piščančjih iztrebkov, gnoja vašega najljubšega prašiča ali vsebine lastnikovega zunanjega poslopja videti zelo mamljiva. Vse kar morate storiti je, da naredite bioreaktor! Na televiziji govorijo o tem, kako se varčni nemški kmetje grejejo z "gnojnimi" viri in zdaj ne potrebujejo nobenega "Gazproma". Tukaj velja rek "odstrani film z blata". Internet je poln člankov in video posnetkov na temo "bioplin iz biomase" in "naredi sam bioplinarna". A o praktični uporabi tehnologije vemo malo: vsi govorijo o proizvodnji bioplina doma, le malo ljudi je videlo konkretne primere v vasi, pa tudi legendarni Yo-Mobile na cesti. Poskusimo ugotoviti, zakaj je tako in kakšne so možnosti za napredne tehnologije bioenergije na podeželju.

Kaj je bioplin + malo zgodovine

Bioplin nastane kot posledica zaporedne tristopenjske razgradnje (hidroliza, tvorba kisline in metana) biomase s pomočjo različnih vrst bakterij. Koristna gorljiva komponenta je metan, lahko pa je prisoten tudi vodik.

Proces bakterijske razgradnje, ki proizvaja vnetljiv metan

Pri razgradnji morebitnih ostankov živalskega in rastlinskega izvora v večji ali manjši meri nastajajo vnetljivi plini.

Približna sestava bioplina, specifični deleži komponent so odvisni od uporabljenih surovin in tehnologije.

Ljudje že dolgo poskušajo uporabiti to vrsto naravnega goriva; srednjeveške kronike vsebujejo sklicevanja na dejstvo, da so prebivalci nižinskih predelov današnje Nemčije pred tisočletjem pridobivali bioplin iz gnijoče vegetacije s potapljanjem usnjenih kožuhov v močvirsko gnojevko. V temačnem srednjem veku in celo razsvetljenih stoletjih so najbolj nadarjeni meteoristi, ki so zaradi posebej izbrane prehrane znali pravočasno sprostiti in zanetiti obilen metan, vzbujali nenehno veselje javnosti ob veselih sejemskih predstavah. Industrijske bioplinarne so z različnimi stopnjami uspeha začeli graditi sredi 19. stoletja. V ZSSR v 80. letih prejšnjega stoletja je bil sprejet državni program za razvoj industrije, vendar ni bil izveden, čeprav je bilo zagnanih ducat proizvodnih obratov. V tujini se tehnologija za proizvodnjo bioplina izboljšuje in relativno aktivno promovira, skupno število delujočih naprav je v desettisočih. V razvitih državah (EGS, ZDA, Kanada, Avstralija) so to visoko avtomatizirani veliki kompleksi, v državah v razvoju (Kitajska, Indija) - pol-obrtne bioplinarne za domove in majhne kmetije.

Odstotek števila bioplinarn v Evropski uniji. Jasno je razvidno, da se tehnologija aktivno razvija le v Nemčiji, razlog pa so solidne državne subvencije in davčne spodbude.

Kakšna je uporaba bioplina?

Jasno je, da se uporablja kot gorivo, saj gori. Ogrevanje industrijskih in stanovanjskih objektov, proizvodnja električne energije, kuhanje. Vendar ni vse tako preprosto, kot prikazujejo videoposnetki, razpršeni na YouTubu. Bioplin mora v napravah za proizvodnjo toplote goreti stabilno. Da bi to dosegli, je treba njegove parametre plinskega okolja prilagoditi dokaj strogim standardom. Vsebnost metana mora biti najmanj 65% (optimalno 90-95%), vodik mora biti odsoten, vodna para je odstranjena, ogljikov dioksid odstranjen, preostale komponente so inertne na visoke temperature.

V stanovanjskih zgradbah je nemogoče uporabljati bioplin, ki izvira iz "živalskih iztrebkov", brez nečistoč neprijetnega vonja.

Normalizirani tlak je 12,5 bara; če je vrednost manjša od 8-10 barov, avtomatizacija v sodobnih modelih ogrevalne opreme in kuhinjske opreme ustavi oskrbo s plinom. Zelo pomembno je, da so lastnosti plina, ki vstopa v generator toplote, stabilne. Če tlak skoči čez normalne meje, bo ventil deloval in ga boste morali ročno ponovno odpreti. Slabo je, če uporabljate zastarele plinske naprave, ki niso opremljene s sistemom za nadzor plina. V najboljšem primeru lahko pride do okvare gorilnika kotla. Najslabši možni scenarij je, da bo plin ugasnil, vendar njegova dobava ne bo prenehala. In to je že polno tragedije. Naj povzamemo povedano: lastnosti bioplina je treba spraviti na zahtevane parametre in dosledno upoštevati varnostne ukrepe. Poenostavljena tehnološka veriga za proizvodnjo bioplina. Pomembna faza je separacija in ločevanje plina

Katere surovine se uporabljajo za proizvodnjo bioplina

Rastlinske in živalske surovine

• Rastlinske surovine so odlične za proizvodnjo bioplina: iz sveže trave lahko dobite največji donos goriva - do 250 m3 na tono surovine, vsebnost metana do 70%. Nekoliko manj, do 220 m3 lahko pridobimo iz koruzne silaže, do 180 m3 iz pesnih vršičkov. Primerne so vse zelene rastline, dobre so alge in seno (100 m3 na tono), vendar je dragoceno krmo za gorivo smiselno uporabiti le, če je očiten presežek. Izkoristek metana iz pulpe, ki nastane pri proizvodnji sokov, olj in biodizla, je nizek, vendar je material tudi prost. Pomanjkanje rastlinskih surovin je dolg proizvodni cikel, 1,5-2 meseca. Bioplin je mogoče pridobiti iz celuloze in drugih počasi razgradljivih rastlinskih odpadkov, vendar je izkoristek izredno nizek, nastaja malo metana, proizvodni cikel pa je zelo dolg. Na koncu povemo, da je treba rastlinske surovine drobno sesekljati.
• Primerne so tudi surovine živalskega izvora: tradicionalni rogovi in ​​kopita, odpadki iz mlekarn, klavnic in predelovalnic in tudi v zdrobljeni obliki. Najbogatejša »ruda« so živalske maščobe, izkoristek visokokakovostnega bioplina s koncentracijo metana do 87% doseže 1500 m3 na tono. Živalskih surovin pa primanjkuje in se jim praviloma najdejo druge uporabe.

Vnetljiv plin iz iztrebkov

• Gnoj je poceni in ga je na voljo v izobilju na številnih kmetijah, vendar sta donos in kakovost bioplina bistveno nižja kot pri drugih vrstah. Gravje polpetke in konjska jabolka se lahko uporabljajo v čisti obliki, fermentacija se začne takoj, izkoristek bioplina je 60 m2 na tono surovine z nizko vsebnostjo metana (do 60%). Proizvodni cikel je kratek, 10-15 dni. Prašičji gnoj in piščančji iztrebki so strupeni – da se lahko razvijejo koristne bakterije, jih mešajo z rastlinskimi odpadki in silažo. Velik problem predstavljajo detergentne sestave in površinsko aktivne snovi, ki se uporabljajo pri čiščenju živinorejskih prostorov. Skupaj z antibiotiki, ki v velikih količinah pridejo v gnoj, zavirajo bakterijsko okolje in zavirajo nastajanje metana. Popolnoma nemogoče je, da ne bi uporabljali razkužil, zato so kmetijska podjetja, ki so investirala v proizvodnjo plina iz gnoja, prisiljena iskati kompromis med higieno in nadzorom nad živalskimi boleznimi na eni strani ter ohranjanjem produktivnosti bioreaktorjev na eni strani. drugo.
• Primerni so tudi človeški iztrebki, popolnoma brezplačni. Toda uporaba običajnih odplak je nerentabilna, koncentracija iztrebkov je prenizka, koncentracija razkužil in površinsko aktivnih snovi pa visoka. Tehnologi trdijo, da bi jih lahko uporabili le, če »izdelki« tečejo le iz stranišča v kanalizacijo, pod pogojem, da se posoda splakne le z enim litrom vode (standardno 4/8 l). In seveda brez detergentov.

Dodatne zahteve za surovine

Resen problem, s katerim se soočajo kmetije, ki imajo nameščeno sodobno opremo za proizvodnjo bioplina, je, da surovina ne sme vsebovati trdnih vključkov; kamen, oreh, kos žice ali deske, ki slučajno zaidejo v maso, bodo zamašili cevovod in onemogočili drag fekal črpalko ali mešalnik. Povedati je treba, da navedeni podatki o največjem izkoristku plina iz surovine ustrezajo idealnim laboratorijskim pogojem. Da bi se v realni proizvodnji približali tem številkam, je treba izpolniti številne pogoje: vzdrževati zahtevano temperaturo, občasno mešati fino mlete surovine, dodajati dodatke, ki aktivirajo fermentacijo itd. V začasni napravi, sestavljeni v skladu s priporočili člankov o "proizvodnji bioplina z lastnimi rokami", je komaj mogoče doseči 20% najvišje ravni, medtem ko visokotehnološke naprave omogočajo doseganje vrednosti 60- 95 %

Precej objektivni podatki o največjem izkoristku bioplina za različne vrste surovin

Zasnova bioplinarne

Se splača pridobivati ​​bioplin?

Omenili smo že, da v razvitih državah gradijo velike industrijske obrate, medtem ko v državah v razvoju gradijo predvsem majhne za majhne kmetije. Pojasnimo, zakaj je tako:

Ali je smiselno biogoriva proizvajati doma?

Ali je donosno proizvajati biogorivo doma v majhnih količinah na zasebni parceli? Če imate več kovinskih sodov in druge železne smeti, pa tudi veliko prostega časa in ne veste, kako z njim upravljati - ja. Toda prihranki so, žal, skromni. In vlaganje v visokotehnološko opremo z majhnimi količinami surovin in proizvodnjo metana v nobenem primeru ni smiselno.

Še en video iz domačega Kulibina

NAROČITE SE na NAŠ YouTube kanal Ekonet.ru, ki vam omogoča ogled na spletu, brezplačen prenos videov z YouTuba o zdravju ljudi in pomlajevanju..

VŠEČKAJTE in delite s PRIJATELJI!

https://www.youtube.com/channel/UCXd71u0w04qcwk32c8kY2BA/videos

Brez mešanja surovin in aktiviranja procesa fermentacije donos metana ne bo večji od 20% možnega. To pomeni, da lahko v najboljšem primeru s 100 kg (polnjenje lijaka) izbrane trave dobite 5 m3 plina brez upoštevanja kompresije. In dobro bo, če vsebnost metana presega 50% in ni dejstvo, da bo zgorel v generatorju toplote. Kot pravi avtor, se surovine nalagajo dnevno, to pomeni, da je njegov proizvodni cikel en dan. Pravzaprav je zahtevani čas 60 dni. Količina bioplina, ki jo je izumitelj pridobil v 50-litrski jeklenki, ki jo je uspel napolniti, v mrazu za ogrevalni kotel s kapaciteto 15 kW (stanovanjska stavba približno 150 m2) zadostuje za 2 minuti. .

Tistim, ki jih zanima možnost proizvodnje bioplina, svetujemo, da natančno preučijo problem, zlasti s finančnega vidika, in se s tehničnimi vprašanji obrnejo na strokovnjake z izkušnjami na tem področju. Zelo dragocene bodo praktične informacije, pridobljene s tistih kmetij, kjer se tehnologije bioenergije že nekaj časa uporabljajo. objavljeno

Tipična oblika

V zadnjih letih je postalo moderno za lastne potrebe uporabljati različne bioplinarne, ki omogočajo pridobivanje energije iz odpadkov. Takšna zasnova je praviloma zaprta posoda, kjer pri določeni temperaturi pride do fermentacije organskih sestavin odpadne vode, raznih odpadkov itd. Naredi sam bioplinarno je težko, a izvedljivo. Glavna stvar je poznati vrste teh naprav in načelo njihovega delovanja ter razumeti risbe.

Načelo delovanja namestitve

Proces pridobivanja bioplina iz gnoja ali drugih surovin imenujemo fermentacija, fermentacija pa poteka z delovanjem posebnih bakterij. V tem primeru se na površini surovine oblikuje skorja, ki jo je treba nenehno uničevati. To je treba storiti s temeljitim mešanjem vsebine ročno ali s posebnimi napravami v reaktorju. Kot rezultat takšnih manipulacij se sprošča bioplin.

Nastali bioplin se po čiščenju zbira v posebni posodi – plinholderju, iz katerega se po plinovodih vodi do mesta uporabe. Predelane surovine se spremenijo v biognojilo. Razkladamo ga skozi posebno odprtino, nato pa ga lahko nanesemo v zemljo ali uporabimo kot krmni dodatek za živali, kar je odvisno od surovine.

Za pridobivanje bioplina z lastnimi rokami je poleg upoštevanja režima brez kisika treba izpolniti tudi več pogojev:

• Razpoložljivost hranil za bakterije.
• Ohranjanje temperaturnih pogojev.
• Izbira pravega časa za fermentacijo.
• Ohranjanje kislinskega in bazičnega ravnovesja.
• Ohranjanje razmerja trdnih delcev v surovinah in pravočasno mešanje.

Vrste bioplinarn

Opomba! Danes obstaja veliko število zasnov bioplinarn, s katerimi je proizvodnja bioplina ne le priročna, ampak tudi učinkovita.

Odlikujejo jih tako videz, kot tudi sestavni elementi konstrukcije in materiali, uporabljeni pri izdelavi.

Po vrsti prenosa

Glede na vrsto nalaganja surovin obstajata dve vrsti nakladanja - neprekinjeno nalaganje in serijsko nalaganje.

Med seboj se razlikujejo po času fermentacije surovin in rednosti nalaganja. Najučinkovitejša z vidika pridobivanja bioplina je naprava za neprekinjeno polnjenje.

Po videzu

Videz naprave je odvisen od načina kopičenja in shranjevanja bioplina. Lahko se zbira v posebnem plinskem rezervoarju, na vrhu reaktorja ali pod gibljivo kupolo, lebdi ali stoji ločeno od reaktorja.

Ustvarjanje DIY namestitve

Gradnja strukture bioplina z lastnimi rokami je precej zapleten in dolgotrajen proces. Zaradi takšne naprave je proizvodnja bioplina alternativna možnost, ki vam omogoča prihranek pri nakupu goriva in električne energije.

Kaj morate vedeti?

Splošna shema

Strukturo lahko izdelate iz tistih materialov, ki so na voljo na kmetiji, vendar se ne uporabljajo. Na primer, reaktor za takšno instalacijo je mogoče enostavno zgraditi iz starih loncev, vrelišč in bazenov, vendar je bolje uporabiti cilindrične predmete.

Tukaj je nekaj pomembnih zahtev, ki jih mora izpolnjevati reaktor:

• Dobra toplotna izolacija.
• Prepustnost zraka in vode. Konec koncev, ko se bioplin in kisik pomešata, pride do reakcije, njena uničujoča sila pa lahko ne le zlomi reaktor, ampak ga tudi eksplodira.
• Zanesljivost in vzdržljivost, saj se pri reakciji sprosti ogromna količina energije.

Če želite zgraditi kakovostno in učinkovito biološko instalacijo, se morate držati naslednjega zaporedja:

• Izberite lokacijo za postavitev prihodnjega reaktorja. In ne pozabite izračunati količine odpadkov, potrebnih za 1 dan. To je potrebno za določitev dimenzij strukture.
• Pripravite bazen, nato namestite razkladalne in nakladalne cevi.
• Namestite in čim trdneje pritrdite nakladalni koš in odvodno cev za plin.
• Za uporabo ter naknadno vzdrževanje in popravilo bioplinarne je potrebno vgraditi pokrov jaška.
• Previdno preverite toplotno izolacijo in tesnost reaktorja.

Stene bodoče instalacije bi morale biti idealno betonske, saj je trdnost konstrukcije ključ do vaše varnosti. Poleg tega je zelo pomembno, da je razdalja od reaktorja do najbližje stavbe vsaj 500 metrov. Navsezadnje se med fermentacijo sprosti strupen plin, ki škodljivo vpliva na človeka in ga lahko ubije v nekaj minutah.

Za pridobivanje bioplina boste potrebovali:

Načelo ogrevanja hiše

• Zmešajte 2 toni kravjega gnoja in približno 4,5 tone humusa iz gnilih odpadkov, vršičkov in listov.
• Mešanici dodajte vodo, tako da je vlaga v reaktorju 70%.
• Nastalo maso razložite v jamo in jo segrejte z grelno enoto na +40 stopinj. Ko mešanica začne fermentirati, bo njena temperatura dosegla +70 stopinj.
• Na kupolo pritrdimo protiutež, ki naj bo 2x težja od zmesi, da kupola zaradi sproščenega plina ne odleti iz jame.

Ne smemo pozabiti, da masa, naložena v reaktor, ne sme vsebovati antibiotikov, topil ali drugih sintetičnih snovi. Reakcijo ne bodo samo motili, temveč jo celo popolnoma zaustavili, povzročili pa bodo tudi uničenje sten reaktorja.

Možnosti opreme

Domače naprave so danes redka vrsta alternativnega vira energije na kmetijah. Toda glede na učinkovitost in povračilnost takšne zasnove so številni kmetje začeli razmišljati o samostojni gradnji bioplinarne, da bi si na ta način zagotovili električno in toplotno energijo.

Danes obstaja veliko možnosti za to vrsto opreme za proizvodnjo bioplina. Ob upoštevanju podnebnih razmer v Rusiji je priporočljivo ustvariti naslednje vrste naprav.

Ročno polnjenje reaktorja brez mešanja

To je najpreprostejša namestitev za dom, katere prostornina se lahko giblje od 1 do 10 kubičnih metrov. Sposoben je predelati do 200 kg gnoja na dan.

Možnost ročnega nalaganja

Sestavljen je iz minimalnega števila delov:

• Bunker za sveže surovine.
• Reaktor.
• Naprava za selekcijo bioplina.
• Kapaciteta za razkladanje fermentiranih surovin.

Ta naprava se lahko uporablja za južne regije, saj deluje brez mešanja ali segrevanja, zasnovana pa je tudi za delovanje v psihofilnem načinu. Uporabljene surovine se odstranijo iz reaktorja skozi razkladalno cev med nakladanjem naslednje porcije gnoja. To se zgodi zaradi tlaka bioplina v reaktorju.

Pri izdelavi takšne strukture z lastnimi rokami je priporočljivo slediti naslednjemu zaporedju:

• Po izračunu dnevne količine gnoja in izbiri reaktorja zahtevane velikosti je treba določiti lokacijo bodoče strukture in pripraviti materiale za namestitev.
• Nato morate zgraditi nakladalno in razkladalno cev ter narediti jamo za namestitev.
• Po namestitvi reaktorja v jamo je potrebno namestiti nakladalni lijak in odvod plina ter pokrov jaška.
• Preverite tesnjenje strukture, jo pobarvajte in izolirajte.
• Zaženite.

Zasnova ročnega polnjenja, ogrevanja in mešanja

Bioplinarno je mogoče zgraditi z ročnim nalaganjem surovin in občasnim mešanjem. Hkrati od lastnika ne bo zahteval velikih finančnih naložb. Zasnova je primerna za manjšo kmetijo, saj je njena zmogljivost predelava do 200 kg gnoja na dan. Risbe takšne namestitve so podobne risbam prejšnje različice in jih je mogoče narediti tako, da se obrnete na strokovnjaka.

Ta enota lahko deluje v mezofilnem in termofilnem načinu

Za stabilen in maksimalno intenziven proces fermentacije je vgrajen poseben sistem ogrevanja reaktorja. Bioplinarna lahko deluje na dva načina. Reaktor se ogreva s toplovodnim kotlom, ki deluje na proizvedeni bioplin. Preostanek bioplina se lahko uporabi za delovanje gospodinjskih aparatov.

Predelane surovine se shranijo v posebni posodi, dokler se ne nanesejo v zemljo ali uporabijo kot gojišče kalifornijskih črvov.

Inštalacija z držalom za plin, pnevmatsko polnjenje, ogrevanje in mešanje surovin

Podobna naprava je namenjena malim in srednje velikim kmetijam s predelavo do 1,5 tone gnoja na dan v bioplin. Surovine se segrevajo preko toplotnega izmenjevalnika z vodogrelnim kotlom, ki deluje na nastali plin. Cevovod za množično razkladanje je opremljen s posebno vejo za zbiranje biognojila v skladišču in za nalaganje v vozila z naknadnim odvozom na polja.

Zasnova takšne domače naprave vključuje pnevmatsko polnjenje gnoja v reaktor, pa tudi mešanje z bioplinom, katerega izbira se izvede samodejno. Bioplin je shranjen v posebnem prekatu – plinholderju.

Zaključek

Bioplin je razmeroma nov vir energije. Z njegovo uporabo lahko za vedno pozabite na tarife za električno energijo in celo rešite težave, kot je proizvodnja metana. Pravilno razvite risbe in napori pri izdelavi namestitve bodo znatno prihranili denar več kot enemu kmetu, kar je danes še posebej pomembno.

Sorodne objave

Sodobni svet je zgrajen na vedno večji potrošnji, zato se mineralni in surovinski viri še posebej hitro izčrpavajo. Hkrati se na številnih živinorejskih farmah letno nabere na milijone ton smrdljivega gnoja, za njegovo odstranjevanje pa se porabijo znatna sredstva. Tudi ljudje sledimo proizvodnji bioloških odpadkov. Na srečo je bila razvita tehnologija, ki nam omogoča sočasno reševanje teh težav: z uporabo bioloških odpadkov (predvsem gnoja) kot surovine, proizvajamo okolju prijazno obnovljivo gorivo - bioplin. Uporaba takšnih inovativnih tehnologij je povzročila novo obetavno industrijo - bioenergijo.

Kaj je bioplin

Bioplin je hlapna plinasta snov, ki je brezbarvna in popolnoma brez vonja. Sestavljen je iz 50-70 odstotkov metana, do 30 odstotkov je ogljikov dioksid CO2 in še 1-2 odstotka so plinaste snovi - nečistoče (pri čiščenju iz njih dobimo najčistejši biometan).

Kakovostne fizikalne in kemijske lastnosti te snovi so podobne lastnostim običajnega visokokakovostnega zemeljskega plina. Po raziskavah znanstvenikov ima bioplin zelo visoke kalorične lastnosti: na primer, toplota, ki se sprosti pri zgorevanju enega kubičnega metra tega naravnega goriva, je enakovredna toploti enega in pol kilograma premoga.

Sproščanje bioplina nastane zaradi vitalne aktivnosti posebne vrste bakterij - anaerobnih, medtem ko se mezofilne bakterije aktivirajo, ko se okolje segreje na 30-40 stopinj Celzija, termofilne bakterije pa se razmnožujejo pri višjih temperaturah - do +50 stopinj.

Pod vplivom njihovih encimov se organske surovine razgradijo s sproščanjem biološkega plina.

Surovine za bioplin

Niso vsi organski odpadki primerni za predelavo v bioplin. Na primer, gnoja s perutninskih in prašičjih farm ni mogoče uporabiti v čisti obliki, ker ima visoko stopnjo toksičnosti. Za pridobivanje bioplina iz njih je treba takim odpadkom dodajati razredčila: silažno maso, zeleno travno maso, pa tudi kravji gnoj. Zadnja komponenta je najprimernejša surovina za proizvodnjo okolju prijaznega goriva, saj se krave prehranjujejo izključno z rastlinsko hrano. Vendar pa je treba spremljati tudi vsebnost primesi težkih kovin, kemičnih sestavin in površinsko aktivnih snovi, ki jih v surovini načeloma ne bi smelo biti. Zelo pomembna točka je nadzor nad antibiotiki in razkužili. Njihova prisotnost v gnoju lahko prepreči proces razgradnje surovinske mase in nastajanje hlapnih plinov.

Dodatne informacije. Popolnoma brez dezinfekcijskih sredstev ni mogoče, saj se v nasprotnem primeru na biomasi pod vplivom visokih temperatur začne tvoriti plesen. Prav tako morate spremljati in sproti čistiti gnoj pred mehanskimi nečistočami (žeblji, sorniki, kamni itd.), ki lahko hitro poškodujejo bioplinsko opremo. Vlažnost surovin, ki se uporabljajo za proizvodnjo bioplina, mora biti vsaj 80-90 %.

Mehanizem nastajanja plina

Da se pri brezzračni fermentaciji (znanstveno anaerobna fermentacija) iz organskih surovin začne sproščati bioplin, so potrebni ustrezni pogoji: zaprta posoda in povišana temperatura. Če se izvede pravilno, se proizvedeni plin dvigne na vrh, kjer se izbere za uporabo, ostanek trdnih snovi pa je odlično bioorgansko kmetijsko gnojilo, bogato z dušikom in fosforjem, vendar brez škodljivih mikroorganizmov. Temperaturni pogoji so zelo pomembni za pravilne in popolne procese.

Celoten cikel pretvorbe gnoja v okoljsko gorivo traja od 12 dni do enega meseca, odvisno od sestave surovin. Iz enega litra uporabne prostornine reaktorja nastane približno dva litra bioplina. Če uporabljate naprednejše posodobljene naprave, se postopek proizvodnje biogoriva pospeši na 3 dni, proizvodnja bioplina pa se poveča na 4,5-5 litrov.

Tehnologijo pridobivanja biogoriv iz organskih naravnih virov so ljudje začeli preučevati in uporabljati že od konca 18. stoletja, v nekdanji ZSSR pa je bila prva naprava za proizvodnjo bioplina razvita že v 40. letih prejšnjega stoletja. Dandanes postajajo te tehnologije vse bolj pomembne in priljubljene.

Prednosti in slabosti bioplina

Bioplin kot vir energije ima nesporne prednosti:

• služi izboljšanju okoljske situacije na območjih, kjer se široko uporablja, saj poleg zmanjševanja uporabe onesnaževalnega goriva poteka zelo učinkovito uničevanje bioloških odpadkov in dezinfekcija odpadne vode, tj. bioplinska oprema deluje kot čistilna postaja;
• surovine za proizvodnjo tega ekološkega goriva so obnovljive in praktično brezplačne – dokler bodo živali na kmetijah dobivale hrano, bodo proizvajale biomaso in s tem gorivo za bioplinarne;
• nabava in uporaba opreme sta ekonomsko rentabilna - bioplinarna po nakupu ne zahteva več vlaganj, vzdrževanje pa je preprosto in poceni; Tako se bioplinarna za uporabo na kmetiji začne povrniti v treh letih po zagonu; ni potrebe po gradnji komunalnih in energetskih daljnovodov, stroški zagona biološke postaje se zmanjšajo za 20 odstotkov;
• ni potrebe po namestitvi naprav, kot so električni vodi in plinovodi;
• proizvodnja bioplina na postaji z uporabo lokalnih organskih surovin je podjetje brez odpadkov, v nasprotju s podjetji, ki uporabljajo tradicionalne vire energije (plinovodi, kotlovnice itd.), odpadki ne onesnažujejo okolja in ne potrebujejo skladiščnega prostora;
• pri uporabi bioplina se v ozračje sprosti določena količina ogljikovega dioksida in žvepla, vendar so te količine v primerjavi z enakim zemeljskim plinom minimalne in jih zelene površine absorbirajo med dihanjem, zato je prispevek bioetanola k učinku tople grede minimalen ;
• V primerjavi z drugimi alternativnimi viri energije je proizvodnja bioplina vedno stabilna; oseba lahko nadzoruje aktivnost in produktivnost naprav za njegovo proizvodnjo (za razliko od na primer sončnih kolektorjev), tako da zbere več naprav v eno ali jih, nasprotno, razdeli na ločene odseke. zmanjšati tveganje nesreč;
• v izpušnih plinih pri uporabi biogoriv se vsebnost ogljikovega monoksida zmanjša za 25 odstotkov, dušikovih oksidov pa za 15;
• poleg gnoja lahko uporabite tudi nekatere vrste rastlin za pridobivanje biomase za gorivo, na primer sirek bo pomagal izboljšati stanje tal;
• Ko bencinu dodamo bioetanol, se njegovo oktansko število poveča, samo gorivo pa postane bolj odporno proti detonaciji, njegova temperatura samovžiga pa se znatno zniža.

Bioplin– ni idealno gorivo, pa tudi tehnologija za njegovo proizvodnjo nista brez pomanjkljivosti:

• hitrost predelave organskih surovin v opremi za proizvodnjo bioplina je šibka točka tehnologije v primerjavi s tradicionalnimi viri energije;
• Bioetanol ima nižjo kalorično vrednost kot naftno gorivo – sprosti 30 odstotkov manj energije;
• proces je precej nestabilen, za njegovo vzdrževanje je potrebna velika količina encimov določene kakovosti (npr. sprememba v prehrani krav močno vpliva na kakovost gnoja);
• brezobzirni proizvajalci biomase za predelovalne postaje lahko znatno izčrpajo tla s povečanim sejanjem, kar poruši ekološko ravnovesje ozemlja;
• v ceveh in posodah z bioplinom se lahko zmanjša tlak, kar bo povzročilo močno zmanjšanje kakovosti biogoriva.

Kje se uporablja bioplin?

To ekološko biogorivo se v prvi vrsti uporablja za gospodinjske potrebe prebivalstva, kot nadomestilo za zemeljski plin, za ogrevanje in kuhanje. Podjetja lahko uporabljajo bioplin za zagon zaprtega proizvodnega cikla: zlasti učinkovita je njegova uporaba v plinskih turbinah. Ob pravilni prilagoditvi in ​​popolni kombinaciji takšne turbine z obratom za proizvodnjo biogoriv se njena cena kosa z najcenejšo jedrsko energijo.

Učinkovitost rabe bioplina je zelo enostavno izračunati. Na primer, iz ene goveda lahko pridobite do 40 kilogramov gnoja, iz katerega nastane en in pol kubičnega metra bioplina, ki zadostuje za proizvodnjo 3 kilovatov/ure električne energije.

Po določitvi potreb gospodinjstva po električni energiji je mogoče določiti, kakšno vrsto bioplinarne uporabiti. Pri majhnem številu krav je najboljša proizvodnja bioplina doma z enostavno bioplinarno majhne moči.

Če je kmetija zelo velika in nenehno ustvarja velike količine bioloških odpadkov, je koristno namestiti avtomatiziran industrijski bioplinski sistem.

Opomba! Pri načrtovanju in postavitvi boste potrebovali pomoč kvalificiranih strokovnjakov.

Zasnova bioplinarne

Vsaka biološka instalacija je sestavljena iz naslednjih glavnih delov:

• bioreaktor, kjer pride do biorazgradnje mešanice gnoja;
• sistem za oskrbo z organskim gorivom;
• enota za mešanje bioloških mas;
• naprave za ustvarjanje in vzdrževanje zahtevane ravni temperature;
• rezervoarji za odlaganje nastalega bioplina vanje (plinski rezervoarji);

• posode za postavitev nastalih trdnih frakcij tja.

To je popoln seznam elementov za industrijske avtomatizirane naprave, medtem ko je bioplinska naprava za zasebno hišo zasnovana veliko preprosteje.

Bioreaktor mora biti popolnoma zaprt, tj. dostop kisika je nesprejemljiv. To je lahko kovinska posoda v obliki valja, nameščena na površini zemlje, za te namene so primerni nekdanji rezervoarji za gorivo s prostornino 50 kubičnih metrov. Pripravljeni razstavljivi bioreaktorji se hitro namestijo/razstavijo in enostavno premaknejo na novo lokacijo.

Če je načrtovana majhna bioplinska postaja, je priporočljivo reaktor postaviti pod zemljo in ga izdelati v obliki opečnega ali betonskega rezervoarja ter kovinskih ali PVC sodov. Takšen bioenergijski reaktor lahko postavite v zaprtih prostorih, vendar je treba zagotoviti stalno prezračevanje.

Bunkerji za pripravo bioloških surovin so nujen element sistema, saj jih je treba pred vstopom v reaktor pripraviti: zdrobiti na delce do 0,7 milimetra in namočiti v vodi, da se vlažnost surovine dvigne na 90 odstotkov. .

Sistemi za dovod surovin so sestavljeni iz sprejemnika surovin, vodovodnega sistema in črpalke za dovajanje pripravljene mase v reaktor.

Če je bioreaktor pod zemljo, se posoda za surovine postavi na površino tako, da pripravljen substrat samostojno teče v reaktor pod vplivom gravitacije. Možna je tudi postavitev sprejemnika surovin na vrh bunkerja, v tem primeru je potrebna uporaba črpalke.

Izhodna luknja za odpadke se nahaja bližje dnu, nasproti vhoda surovine. Sprejemnik trdnih frakcij je izdelan v obliki pravokotne škatle, v katero vodi odvodna cev. Ko v bioreaktor vstopi nova porcija pripravljenega biosubstrata, se v sprejemnik dovaja serija trdnih odpadkov enake prostornine. Kasneje se uporabljajo na kmetijah kot odlična biognojila.

Nastali bioplin se shrani v posodah za plin, ki so običajno nameščene na vrhu reaktorja in imajo stožčasto ali kupolasto obliko. Rezervoarji za plin so izdelani iz železa in pobarvani z oljno barvo v več plasteh (to pomaga preprečiti korozivno uničenje). V velikih industrijskih bioinstalacijah so posode za bioplin izdelane v obliki ločenih rezervoarjev, povezanih z reaktorjem.

Da bi nastali plin dobil vnetljive lastnosti, ga je treba znebiti vodne pare. Biogorivo je speljano skozi rezervoar za vodo (hidravlično tesnilo), nato pa se lahko dovaja po plastičnih ceveh neposredno za porabo.

Včasih lahko najdete posebne posode za plin v obliki vrečke iz PVC-ja. Nahajajo se v neposredni bližini instalacije. Ko se vreče napolnijo z bioplinom, se odprejo in njihova prostornina se dovolj poveča, da sprejme ves proizvedeni plin.

Za potek učinkovitih biofermentacijskih procesov je potrebno nenehno mešanje substrata. Da bi preprečili nastanek skorje na površini biomase in upočasnili procese fermentacije, jo je potrebno nenehno aktivno mešati. Za to so na strani reaktorja nameščeni potopni ali poševni mešalniki v obliki mešalnika za mehansko mešanje mase. Za majhne postaje so ročne, za industrijske avtomatsko krmiljene.

Temperaturo, potrebno za vitalno aktivnost anaerobnih bakterij, vzdržujemo s pomočjo avtomatiziranih ogrevalnih sistemov (za stacionarne reaktorje), ki začnejo segrevati, ko toplota pade pod normalno in se samodejno izklopijo, ko je dosežena normalna temperatura. Uporabite lahko tudi kotlovske sisteme, električne grelnike ali namestite poseben grelec na dno posode s surovinami. Hkrati je treba zmanjšati toplotne izgube iz bioreaktorja, za to ga ovijemo s plastjo steklene volne ali pa zagotovimo drugo toplotno izolacijo, na primer iz polistirenske pene.

Bioplin naredi sam

Za zasebne domove je uporaba bioplina zdaj zelo pomembna - iz praktično brezplačnega gnoja lahko dobite plin za domače potrebe in ogrevanje doma in kmetije. Lastna bioplinska naprava je zagotovilo pred izpadom električne energije in naraščajočimi cenami plina ter odličen način recikliranja bioloških odpadkov, pa tudi nepotrebnega papirja.

Za prvo gradnjo je najbolj logično uporabiti preproste sheme, takšne strukture bodo bolj zanesljive in bodo trajale dlje. V prihodnosti se lahko namestitev dopolni z bolj zapletenimi deli. Za hišo s površino 50 kvadratnih metrov dobimo zadostno količino plina s prostornino fermentacijske posode 5 kubičnih metrov. Za zagotovitev stalne temperature, potrebne za pravilno fermentacijo, lahko uporabite grelno cev.

Na prvi stopnji gradnje izkopljejo jarek za bioreaktor, katerega stene morajo biti utrjene in zatesnjene s plastičnimi, betonskimi ali polimernimi obroči (po možnosti imajo trdno dno - občasno jih bo treba zamenjati, ker so rabljen).

Druga stopnja je sestavljena iz namestitve plinske drenaže v obliki polimernih cevi s številnimi luknjami. Pri montaži je treba upoštevati, da morajo vrhovi cevi presegati načrtovano globino polnjenja reaktorja. Premer odvodnih cevi ne sme biti večji od 7-8 centimetrov.

Naslednja faza je izolacija. Po tem lahko reaktor napolnite s pripravljenim substratom, nato pa ga zavijete v film, da povečate pritisk.

Na četrti stopnji so nameščene kupole in odvodna cev, ki je nameščena na najvišji točki kupole in povezuje reaktor s plinskim rezervoarjem. Posoda za plin je lahko obložena z opeko, na vrhu je nameščena mreža iz nerjavečega jekla in prekrita z ometom.

V zgornjem delu hranilnika plina je nameščena loputa, ki se hermetično zapira, iz nje pa je odstranjena plinska cev z ventilom za izravnavo tlaka.

Pomembno! Nastali plin je treba nenehno odstranjevati in porabljati, saj lahko njegovo dolgotrajno shranjevanje v prostem delu bioreaktorja povzroči eksplozijo zaradi visokega tlaka. Zagotoviti je treba vodno tesnilo, da se bioplin ne meša z zrakom.

Za ogrevanje biomase lahko namestite tuljavo, ki prihaja iz ogrevalnega sistema hiše - to je veliko bolj ekonomsko donosno kot uporaba električnih grelnikov. Zunanje ogrevanje je mogoče zagotoviti s paro, kar bo preprečilo pregrevanje surovin nad normalno.

Na splošno bioplinarna, ki jo naredite sami, ni tako zapletena struktura, vendar morate biti pri njeni ureditvi pozorni na najmanjše podrobnosti, da se izognete požarom in uničenju.

Dodatne informacije. Gradnja celo najpreprostejše biološke naprave mora biti formalizirana z ustreznimi dokumenti, imeti morate tehnološki diagram in zemljevid namestitve opreme, pridobiti morate soglasje sanitarne in epidemiološke postaje, požarne in plinske službe.

V današnjem času postaja uporaba alternativnih virov energije vse bolj priljubljena. Med njimi je zelo obetaven podsektor bioenergije - proizvodnja bioplina iz organskih odpadkov, kot sta gnoj in silaža. Postaje za proizvodnjo bioplina (industrijske ali majhne hiše) lahko rešijo probleme odstranjevanja odpadkov, pridobivanja okoljskega goriva in toplote ter visokokakovostnih kmetijskih gnojil.

Video

Recimo, da v vaši vasi ni bilo zemeljskega plina in ga nikoli ne bo. In tudi če obstaja, stane. Čeprav je za red velikosti cenejši od dragega ogrevanja z elektriko in tekočim gorivom. Najbližja delavnica za proizvodnjo peletov je nekaj sto kilometrov stran, prevoz pa je drag. Drva je iz leta v leto težje kupiti, težavno pa je tudi kuriti z njimi. Na tem ozadju je ideja o pridobivanju brezplačnega bioplina na lastnem dvorišču iz plevela, piščančjih iztrebkov, gnoja vašega najljubšega prašiča ali vsebine lastnikovega zunanjega poslopja videti zelo mamljiva. Vse kar morate storiti je, da naredite bioreaktor! Na televiziji govorijo o tem, kako se varčni nemški kmetje grejejo z "gnojnimi" viri in zdaj ne potrebujejo nobenega "Gazproma". Tukaj velja rek "odstrani film z blata". Internet je poln člankov in video posnetkov na temo "bioplin iz biomase" in "naredi sam bioplinarna". A o praktični uporabi tehnologije vemo malo: vsi govorijo o proizvodnji bioplina doma, le malo ljudi je videlo konkretne primere v vasi, pa tudi legendarni Yo-Mobile na cesti. Poskusimo ugotoviti, zakaj je tako in kakšne so možnosti za napredne tehnologije bioenergije na podeželju.

Kako čudovito bi bilo: malo sem sanjaril na stranišču, kotliček pa je že vrel

Kaj je bioplin + malo zgodovine

Bioplin nastane kot posledica zaporedne tristopenjske razgradnje (hidroliza, tvorba kisline in metana) biomase s pomočjo različnih vrst bakterij. Koristna gorljiva komponenta je metan, lahko pa je prisoten tudi vodik.

Proces bakterijske razgradnje, ki proizvaja vnetljiv metan

Pri razgradnji morebitnih ostankov živalskega in rastlinskega izvora v večji ali manjši meri nastajajo vnetljivi plini.

Približna sestava bioplina, specifični deleži komponent so odvisni od uporabljenih surovin in tehnologije.

Ljudje že dolgo poskušajo uporabiti to vrsto naravnega goriva; srednjeveške kronike vsebujejo sklicevanja na dejstvo, da so prebivalci nižinskih predelov današnje Nemčije pred tisočletjem pridobivali bioplin iz gnijoče vegetacije s potapljanjem usnjenih kožuhov v močvirsko gnojevko. V temačnem srednjem veku in celo razsvetljenih stoletjih so najbolj nadarjeni meteoristi, ki so zaradi posebej izbrane prehrane znali pravočasno sprostiti in zanetiti obilen metan, vzbujali nenehno veselje javnosti ob veselih sejemskih predstavah. Industrijske bioplinarne so z različnimi stopnjami uspeha začeli graditi sredi 19. stoletja. V ZSSR v 80. letih prejšnjega stoletja je bil sprejet državni program za razvoj industrije, vendar ni bil izveden, čeprav je bilo zagnanih ducat proizvodnih obratov. V tujini se tehnologija za proizvodnjo bioplina izboljšuje in relativno aktivno promovira, skupno število delujočih naprav je v desettisočih. V razvitih državah (EGS, ZDA, Kanada, Avstralija) so to visoko avtomatizirani veliki kompleksi, v državah v razvoju (Kitajska, Indija) - pol-obrtne bioplinarne za domove in majhne kmetije.

Odstotek števila bioplinarn v Evropski uniji. Jasno je razvidno, da se tehnologija aktivno razvija le v Nemčiji, razlog pa so solidne državne subvencije in davčne spodbude.

Kakšna je uporaba bioplina?

Jasno je, da se uporablja kot gorivo, saj gori. Ogrevanje industrijskih in stanovanjskih objektov, proizvodnja električne energije, kuhanje. Vendar ni vse tako preprosto, kot prikazujejo videoposnetki, razpršeni na YouTubu. Bioplin mora v napravah za proizvodnjo toplote goreti stabilno. Da bi to dosegli, je treba njegove parametre plinskega okolja prilagoditi dokaj strogim standardom. Vsebnost metana mora biti najmanj 65% (optimalno 90-95%), vodik mora biti odsoten, vodna para je odstranjena, ogljikov dioksid odstranjen, preostale komponente so inertne na visoke temperature. V stanovanjskih zgradbah je nemogoče uporabljati bioplin, ki izvira iz "živalskih iztrebkov", brez nečistoč neprijetnega vonja.

Normalizirani tlak je 12,5 bara; če je vrednost manjša od 8-10 barov, avtomatizacija v sodobnih modelih ogrevalne opreme in kuhinjske opreme ustavi oskrbo s plinom. Zelo pomembno je, da so lastnosti plina, ki vstopa v generator toplote, stabilne. Če tlak skoči čez normalne meje, bo ventil deloval in ga boste morali ročno ponovno odpreti. Slabo je, če uporabljate zastarele plinske naprave, ki niso opremljene s sistemom za nadzor plina. V najboljšem primeru lahko pride do okvare gorilnika kotla. Najslabši možni scenarij je, da bo plin ugasnil, vendar njegova dobava ne bo prenehala. In to je že polno tragedije. Naj povzamemo povedano: lastnosti bioplina je treba spraviti na zahtevane parametre in dosledno upoštevati varnostne ukrepe.

Poenostavljena tehnološka veriga za proizvodnjo bioplina. Pomembna faza je separacija in ločevanje plina

Katere surovine se uporabljajo za proizvodnjo bioplina

• Rastlinske surovine so odlične za proizvodnjo bioplina: iz sveže trave lahko dobite največji donos goriva - do 250 m3 na tono surovine, vsebnost metana do 70%. Nekoliko manj, do 220 m3 lahko pridobimo iz koruzne silaže, do 180 m3 iz pesnih vršičkov. Primerne so vse zelene rastline, dobre so alge in seno (100 m3 na tono), vendar je dragoceno krmo za gorivo smiselno uporabiti le, če je očiten presežek. Izkoristek metana iz pulpe, ki nastane pri proizvodnji sokov, olj in biodizla, je nizek, vendar je material tudi prost. Pomanjkanje rastlinskih surovin je dolg proizvodni cikel, 1,5-2 meseca. Bioplin je mogoče pridobiti iz celuloze in drugih počasi razgradljivih rastlinskih odpadkov, vendar je izkoristek izredno nizek, nastaja malo metana, proizvodni cikel pa je zelo dolg. Na koncu povemo, da je treba rastlinske surovine drobno sesekljati.
• Primerne so tudi surovine živalskega izvora: tradicionalni rogovi in ​​kopita, odpadki iz mlekarn, klavnic in predelovalnic in tudi v zdrobljeni obliki. Najbogatejša »ruda« so živalske maščobe, izkoristek visokokakovostnega bioplina s koncentracijo metana do 87% doseže 1500 m3 na tono. Živalskih surovin pa primanjkuje in se jim praviloma najdejo druge uporabe.

Vnetljiv plin iz iztrebkov

• Gnoj je poceni in ga je na voljo v izobilju na številnih kmetijah, vendar sta donos in kakovost bioplina bistveno nižja kot pri drugih vrstah. Gravje polpetke in konjska jabolka se lahko uporabljajo v čisti obliki, fermentacija se začne takoj, izkoristek bioplina je 60 m2 na tono surovine z nizko vsebnostjo metana (do 60%). Proizvodni cikel je kratek, 10-15 dni. Prašičji gnoj in piščančji iztrebki so strupeni – da se lahko razvijejo koristne bakterije, jih mešajo z rastlinskimi odpadki in silažo. Velik problem predstavljajo detergentne sestave in površinsko aktivne snovi, ki se uporabljajo pri čiščenju živinorejskih prostorov. Skupaj z antibiotiki, ki v velikih količinah pridejo v gnoj, zavirajo bakterijsko okolje in zavirajo nastajanje metana. Popolnoma nemogoče je, da ne bi uporabljali razkužil, zato so kmetijska podjetja, ki so investirala v proizvodnjo plina iz gnoja, prisiljena iskati kompromis med higieno in nadzorom nad živalskimi boleznimi na eni strani ter ohranjanjem produktivnosti bioreaktorjev na eni strani. drugo.
• Primerni so tudi človeški iztrebki, popolnoma brezplačni. Toda uporaba običajnih odplak je nerentabilna, koncentracija iztrebkov je prenizka, koncentracija razkužil in površinsko aktivnih snovi pa visoka. Tehnologi trdijo, da bi jih lahko uporabili le, če »izdelki« tečejo le iz stranišča v kanalizacijo, pod pogojem, da se posoda splakne le z enim litrom vode (standardno 4/8 l). In seveda brez detergentov.

Dodatne zahteve za surovine

Resen problem, s katerim se soočajo kmetije, ki imajo nameščeno sodobno opremo za proizvodnjo bioplina, je, da surovina ne sme vsebovati trdnih vključkov; kamen, oreh, kos žice ali deske, ki slučajno zaidejo v maso, bodo zamašili cevovod in onemogočili drag fekal črpalko ali mešalnik.

Povedati je treba, da navedeni podatki o največjem izkoristku plina iz surovine ustrezajo idealnim laboratorijskim pogojem. Da bi se v realni proizvodnji približali tem številkam, je treba izpolniti številne pogoje: vzdrževati zahtevano temperaturo, občasno mešati fino mlete surovine, dodajati dodatke, ki aktivirajo fermentacijo itd. V začasni napravi, sestavljeni v skladu s priporočili člankov o "proizvodnji bioplina z lastnimi rokami", je komaj mogoče doseči 20% najvišje ravni, medtem ko visokotehnološke naprave omogočajo doseganje vrednosti 60- 95 %

Precej objektivni podatki o največjem izkoristku bioplina za različne vrste surovin

Zasnova bioplinarne

• »Domača« bioplinarna. Minimalno je treba imeti dve zaprti posodi, bioreaktor in hranilnik, v katerega se po cevi odvaja plin. Priporočljivo je imeti tretjo posodo, v katero se bo bioplin črpal pod pritiskom, nato pa se bo vlaga delno usedla v drugo. Zasnova se ne razlikuje veliko od destilarne. Dobro bi bilo surovine stalno mešati, za to potrebujete mešalnik in elektromotor ali zdravega, vzdržljivega človeka. Na visoko produktivnost in dobro kakovost bioplina nima smisla računati.
• Industrijska naprava za proizvodnjo bioplina. Ne bomo šli v podrobnosti, bolje je dati shematski diagram:

Oprema vključuje najmanj reaktor in rezervoar za plin, separator, mešalnike, črpalke, kompresorsko postajo, sistem za vzdrževanje stalne temperature, varnostne naprave in krmiljenje. Za intenziviranje procesov se uporabljajo tudi kavitatorji, naprave za analizo okolja in dodajanje aktivatorjev itd.

Sestavo nastalega bioplina je treba normalizirati, po skladiščenju se dovaja v ločevalne in sorpcijske kolone, nato se v plinskem rezervoarju dvigne na zahtevani tlak in šele nato vstopi v cevovod, ki vodi do generatorjev toplote.

Proizvodnja bioenergije kot del sodobnega živinorejskega kompleksa. Vključitev rastlinjakov in delavnice za proizvodnjo gnojil poveča donosnost.

Se splača pridobivati ​​bioplin?

Omenili smo že, da v razvitih državah gradijo velike industrijske obrate, medtem ko v državah v razvoju gradijo predvsem majhne za majhne kmetije. Pojasnimo, zakaj je tako:

• Revne države. V improvizirani namestitvi je zaradi njene pošastne neučinkovitosti vse delo mogoče opraviti ročno. Za države, kjer so kmetje za svoje trdo delo plačani le peni, ima to koristi. Še več, v toplih predelih se pridelek lahko pobira večkrat na leto, poceni rastlinskih surovin pa je na voljo v izobilju. Investicije v enostaven sistem so relativno majhne, ​​ljudje so se pripravljeni sprijazniti z nizko kakovostjo bioplina. Za lastnika je ceneje dodeliti "nadzornika" predpotopnemu kotlu ali peči kot nakup opreme za normalizacijo bioplina.

Kitajski kmetje nabirajo surovine za proizvodnjo bioplina

• Bogate države. V Nemčiji, vodilni svetovni proizvajalci bioplina, skoraj polovica perutninskih in velikih živinorejskih farm proizvaja lasten metan. Procesi so popolnoma avtomatizirani, kakovost bioplina je visoka, proizvodna zmogljivost pa velika. Odpadne surovine se dodatno predelajo, mineralizirajo in posledično kmetija prejme razkuženo, neagresivno kompleksno gnojilo. Kljub visokim stopnjam izkoristka metana iz surovin in precejšnjim cenam energije strokovnjaki trdijo, da je za kmete energija bioplina upravičena le zato, ker država subvencionira 50 % stroškov opreme. Dodatne koristi lahko pridobimo s proizvodnjo električne energije iz plina. Prvič, vlada ga kupuje po napihnjenih cenah; drugič, na ta način se lahko zmanjšajo posledice neenakomerne sezonske proizvodnje bioplina. Država tudi dodatno plačuje za izboljšanje ekološkega stanja zemljišč zaradi uporabe "mehkega" gnojila namesto agresivnega gnoja.

Proizvodnja bioplina v Nemčiji: okolju prijazna, estetska, mogoča le s finančno pomočjo zvezne vlade

• Rusija. Vsaj bioplinska energetika se razvija tudi pri nas. Mediji občasno poročajo o začetku naslednje proizvodnje, vesel znanstvenik, oblikovalec ali direktor kmetije v intervjuju poroča, da je vračilna doba za namestitev eno leto. Toda življenje naredi svoje prilagoditve. Sčasoma se je izkazalo, da pri izdelavi poslovnega načrta niso bili upoštevani obratovalni stroški, v praksi je izkoristek plina precej nižji od načrtovanega, čas fermentacije pa precej daljši. Tisti, ki so delali že šest mesecev, pravijo, da je doba vračila naložb 5 let. In po tem času ljudje na splošno poskušajo ne dajati intervjujev. Na žalost našo bioenergetsko industrijo izvajajo različne ekipe in ni zanesljivih podatkov o donosnosti v ruskih razmerah. Na splošno lahko domnevamo, da je ob upoštevanju nižjih cen energije kot na Zahodu in razpoložljivosti lokalnih goriv proizvodnja bioplina pri nas na meji rentabilnosti, kar pa brez državne podpore ne prispeva k njenemu razvoju.

Ali je smiselno biogoriva proizvajati doma?

Ali je donosno proizvajati biogorivo doma v majhnih količinah na zasebni parceli? Če imate več kovinskih sodov in druge železne smeti, pa tudi veliko prostega časa in ne veste, kako z njim upravljati - ja. Toda prihranki so, žal, skromni. In vlaganje v visokotehnološko opremo z majhnimi količinami surovin in proizvodnjo metana v nobenem primeru ni smiselno.

Še en video iz domačega Kulibina

Brez mešanja surovin in aktiviranja procesa fermentacije donos metana ne bo večji od 20% možnega. To pomeni, da lahko v najboljšem primeru s 100 kg (polnjenje lijaka) izbrane trave dobite 5 m3 plina brez upoštevanja kompresije. In dobro bo, če vsebnost metana presega 50% in ni dejstvo, da bo zgorel v generatorju toplote. Kot pravi avtor, se surovine nalagajo dnevno, to pomeni, da je njegov proizvodni cikel en dan. Pravzaprav je zahtevani čas 60 dni. Količina bioplina, ki jo je izumitelj pridobil v 50-litrski jeklenki, ki jo je uspel napolniti, v mrazu za ogrevalni kotel s kapaciteto 15 kW (stanovanjska stavba približno 150 m2) zadostuje za 2 minuti. .

Tistim, ki jih zanima možnost proizvodnje bioplina, svetujemo, da natančno preučijo problem, zlasti s finančnega vidika, in se s tehničnimi vprašanji obrnejo na strokovnjake z izkušnjami na tem področju. Zelo dragocene bodo praktične informacije, pridobljene s tistih kmetij, kjer se tehnologije bioenergije že nekaj časa uporabljajo.