Co je to bioplyn a jak vyrobit bioplynovou stanici vlastními rukama

Zařízení na výrobu bioplynu vám umožní využívat odpad ze soukromých farem a zároveň získat levnou elektřinu nebo palivo pro vytápění domů a další potřeby domácnosti. Zařízení je sestaveno ze šrotu nebo z továrních komponent.

Popis a vlastnosti bioplynu

Bioplyn vzniká, když anaerobní (bez vzduchu) trávení metanu biomasou... Směs obsahuje až 55-75% metanu, 25-45% oxid uhličitý, jiné množství nečistoty sirovodík, oxidy dusíku, amoniak a další sloučeniny.

Vlastnosti směsi závisí na složkách komponenty:

• metan výbušné a extrémně hořlavé, bezbarvé a bez zápachu, vlastnosti spotřebitele jsou spojeny s velkým uvolňováním tepla během spalování;
• oxid uhličitý (oxid uhličitý) vdechovaný způsobuje ztrátu pozornosti a únavu a snižuje saturaci krve kyslíkem;
• sirovodík v koncentraci, která se vyskytuje v hotovém výrobku, nepodléhá výbuchu, ale je toxický pro lidské tělo;
• amoniak Voní nepříjemně, ale v nebezpečných množstvích, která mohou poškodit sliznice očí a dýchacích orgánů, se v instalacích zřídka vyrábí.

Fyzikální vlastnosti:

• energetická rezerva 5–6,5 kW / h na jeden metr krychlový;
• výhřevnost až 7500 kcal / m³;
• teplota vznícení - 680–750 ° С;
• tlak v reaktoru od 0,05 atm.

Rozpětí parametrů je předurčeno rozdílným složením surovin, výběrem technologie zpracování a klimatickými podmínkami během reakce.

Suroviny pro výrobu bioplynu

Bioplynová stanice pro soukromý dům používá jako surovinu širokou škálu zemědělského odpadu. Bioplynová stanice zpracovává:

• hnůj jakékoli frakce, trus ptáků;
• zbytky rostlin - plevel, sláma, siláž;
• buničina a buničina;
• výpalky z piva;
• nestandardní obilniny;
• odpad z produkce ryb;
• melasa různého původu;
• pozůstatky jatek;
• Tlustý;
• kořenové plodiny, které ztratily svou nutriční hodnotu.

Přesné množství biopaliva pro každý typ suroviny závisí na technologii zpracování.

Způsoby těžby

Surovina prochází přípravnou fází, aby byl proces fermentace aktivnější a produktivnější.

Hnůj mohou být dvou typů: přírodní a samo legované. První druh je odebrán zpod zvířete spolu s podestýlkou. Autoslitiny jsou z farmy odstraňovány proudem vody.

Buničina a buničina - jedná se o drcené části zeleniny, ovoce a okopanin, ze kterých je vytlačována šťáva.

Pivní výpalky, melasa - vedlejší produkt pivovarů, cukrovarů, jsou cennou potravinářskou přídatnou látkou, a proto je proveditelnost použití pro výrobu plynu určena cenou produktu.

Zbytky rostlin vystaven řezání nebo silážování.

Jak dlouho to stačí

Přibližný výtěžek plynu z různých substrátů je uveden v tabulce.

Následující tabulka shrnuje množství surovin, které lze získat ze zvířat a z jednoho hektaru orné půdy.

Údaje uvedené v tabulkách nemohou sloužit jako základ pro přesné výpočty, ukazatele se zprůměrují za celé odvětví.

Účinnost

Výhody bioplynu se posuzují podle výhod jeho použití a výstup tepelné nebo elektrické energie.

Ukazatel účinnosti závisí na množství metanu ve směsi, které může obsahovat 45–75%. V průměru lze při spalování 1 m³ bioplynu, při zohlednění ztrát a účinnosti generátoru, získat 1,5–2 kW / elektřinu.

Srovnání s jinými zdroji energie

Díky svým spotřebitelským vlastnostem lze bioplyn srovnávat s jinými zdroji energie: přírodním a zkapalněným plynem, stlačeným metanem.

Princip fungování bioplynové stanice

Biochemické principy, na nichž je založena technologie výroby plynu, jsou vitální aktivita tří skupin bakterií... Použití hydrolýza, tvorba kyselin a metanu bakterie. Během víceúrovňového zpracování se vyrábí konečný produkt - plynná hořlavá směs.

V praxi se rozšířily dva typy výroby biopaliv: „suché“ a „mokré“.

Mokré

Tato metoda je nejrozšířenější, protože je vhodná pro výrobu biopaliv ze surovin s vysokým obsahem vlhkosti... Takto se získává plyn z hnoje.

Suroviny jsou nasyceny vodou až do 90% vlhkosti. Samolegující hnoj (odstraněný z farem proudem vody) je již připraven ke zpracování. V průmyslových zařízeních se látka přivádí do reaktorů šnekovými dopravníky nebo fekálními čerpadly. Nádrž je izolovaná a biomasa je neustále míchána.

Jak postupuje rozklad, vzniká směs plynů, která se vypouští do úložiště. Obsah síry snižují speciální bakterie, které kolonizují stěny nádrže. Po vyčištění vstupuje palivo do kogeneračního oddělení, kde je elektřina generována plynovými pístovými generátory. V jiných variantách stanic je plyn přiváděn na požadovaný provozní tlak kompresory a vstupuje do distribuční sítě.

Část energie se odebírá na ohřev biomasy v reaktoru na 41–43 ° С.

Usazenina se při hromadění odstraňuje.

V modelech pro domácnost neexistuje kogenerační systém, veškerý plyn se používá pro potřeby výroby tepla. Nakládání a vykládání reaktoru se provádí ručně.

Suchý

Umožňuje získat plyn ze surovin s nízkým obsahem vlhkosti. Ředění podkladu vodou se neposkytuje, ale fermentace probíhá na 50% vlhkost v reakční zóně.

Postupem fermentace se kapalná frakce shromažďuje v drenážním systému a pomocí cirkulačních čerpadel se nastříká na polosuchý substrát.Nedochází k míchání a převracení, což snižuje spotřebu energie na výrobu.

Fermentace probíhá při teplotě 34–37 ° С. Vnější ohřev je minimální, teplo se uvolňuje při chemických reakcích organických surovin.

Obě metody lze použít při provozu vlastní bioplynové stanice.

Rozsah použití

Cíle zpracování se u velkých průmyslových odvětví a soukromých farem liší.

Pro soukromý dům

V soukromých domácnostech zpravidla není dostatek organického odpadu k zajištění vytápění obytné budovy. Hnoj jedné krávy a pár prasat je však dost na to, aby nabral benzín. pro vytápění míst, kde jsou chována zvířata, a pro přípravu krmiva... Ke spalování se používají plynové infračervené hořáky.

Fermentovaná hmota je distribuována po zahradě nebo zahradě.

Pro zemědělství

Na farmě bude dost plynu pro vytápění všech místností plynovými kotlikteré jsou bezpečnější než hořáky a mohou pracovat nepřetržitě.

Náklady na tovární instalace s generátorem elektřiny se blíží 1 milionu rublů, takže se zřídka nakupují.

Zpracování hnoje na kvašenou hmotu je pro zemědělce výhodné, protože snižuje náklady na dodávku výsledného hnojiva na pole.

Pro podnik

Velké zemědělské podniky dostávají suroviny pro bioplynové stanice po celý rok.

Výsledný bioplyn se používá k výrobě elektřiny a paliva pro kotle. Odpad je granulován a distribuován na ornou půdu. Některé podniky vyrábějí kapalná hnojiva, která se prodávají v malých nádobách o objemu 5 litrů nebo více.

Souběžně s těžbou plynu zemědělské podniky řeší problém využití hnoje a drůbežího trusu.

DIY bioplynová stanice

S nedostatkem zkušeností s budováním komplexních inženýrských systémů se snaží dodržovat zásadu: čím jednodušší konstrukce, tím spolehlivější a odolnější... Pokyny pro výrobu bioplynu pro vlastní potřebu zahrnují několik fází:

• design s přihlédnutím k množství dostupných surovin a produktivitě;
• výběr a příprava staveniště umístění vybavení;
• prázdný zařízení, sestavy, sestavy;
• instalace kontejnery;
• spojení pomocné vybavení;
• instalace plynovodu;
• spuštění, nastavení a seřízení.

Po úspěšném spuštění jsou zjištěné nedostatky odstraněny a systém je uveden do provozu při plném zatížení.

Design

Domácí jednoduché bioplynové stanice se neliší vysokou účinností vzhledem k tomu, že reakce jsou ve špatném režimu.

Na základě toho se předpokládá, že jeden metr krychlový fermentační nádrž vydává dostatek plynu pro ohřev 10 m² bydlení... K vytápění venkovského domu o rozloze 50 m² tedy budete potřebovat 5 m³ nádrže.

Nakládka a vykládka surovin v domácích instalacích vyrobených současně, přibližně jednou za 15-25 dní, v závislosti na spotřebě. Vstup do provozního režimu může trvat až 5 dní.

V této době zajišťují vytápění domu jinými způsoby nebo staví nádrž o velikosti 1–2 m³.

Umístění

Místo pro kontejner fermentace je volena na základě několika podmínek:

• snadnost dodávek surovin a likvidace odpadu;
• bezpečné skladování surovin a odpadu mimo bydlení;
• minimální náklady na dodávku inženýrských sítí.

Správné umístění by mělo být pohodlně umístěno s ohledem na infrastrukturu webu.

Materiály pro výrobu bioreaktoru

Základem bioplynové stanice v domácnostech je bunkr... Používá se jako zásobník:

• betonový nebo cihlový bunkr;
• nádoby uzavřené z plastu a skleněných vláken;
• polyetylénové, polypropylenové a polyvinylchloridové rukávy;
• ocelové sudy, kostky, sloupy.

Požadavky na reaktor:

• vodotěsnost;
• dostatečně silné, aby odolaly hmotnosti mokrého podkladu a účinnému tlaku půdy;
• snadnost servisu;
• odolnost vůči agresivnímu prostředí.

Pro výrobu systému zásobování surovinou zvolte plastové trubkykteré se používají v kanalizaci. Je výhodnější používat HDPE trubky - jsou spojeny bez použití plynového svařování.

Systém sběru a odběru plynu

V nejvyšším bodě fermentační násypky udělejte koncovka výfukového plynu... Pokud je to možné, je potrubí namontováno ve vzduchu, ale chráněno před sluncem. Zajistěte malý 1–2% nárůst. V tomto případě je výstupem chladnička a kondenzát se usazuje na vnitřních stěnách a proudí do nádrže.

Odbočka vedoucí k zásobníku plynu je připojena k výstupnímu potrubí.

Na malých stanicích jsou plynojemy vyrobeny ze zesíleného polymerního filmu.

Čištění od nečistot

Pro provoz kotlů nebo varných desek na teplou užitkovou vodu je zapotřebí vyčištěný plyn.

Doma se čištění a odvlhčování provádí průchodem paliva nádrž s vodním uzávěrem... Dalším způsobem je použití pouzdra z domácích vodních filtrů se do nich nalil silikagel. Druhý filtr je naplněn kovovými pilinami nebo žínkami - to je spolehlivá ochrana před přebytečnou sírou.

Míchací zařízení

Tovární elektrická míchadla se složitými převodovkami se v bioplynových stanicích pro svépomoc používají jen zřídka kvůli jejich vysoké ceně a nákladům na elektřinu.

Ostatní platí způsoby:

• ruční míchání;
• periodické zapínání fekálních čerpadel, čerpání kapalné frakce ze dna na povrch;
• použití kompresoru, který čerpá plyn zpod víka nádrže do substrátu, pohybuje spodní vrstvy.

Není třeba míchat nepřetržitě; k automatizaci procesu spouštění jsou čerpadla, kompresory nebo směšovače připojeny přes časovače vhodného výkonu.

Topení a tepelná izolace

Fermentační reakce aktivně probíhá při teplotách od 34 do 43 ° C. Žádná ze známých metod výroby bioplynu nebude schopna udržovat tyto parametry samostatně po celý rok. I v nejjižnějších oblastech, vnější topení a kvalitní izolace.

Metody uchování tepla:

• prohloubení reaktoru do země se současnou izolací stěn;
• izolace vnějšího bunkru moderními materiály - polystyren, expandovaný polystyren, kamenná vlna, pěnová pěna.

Někdy je zařízení instalováno v hospodářských budovách nebo kolem reaktorů jsou postaveny pavilony ze dřeva nebo polykarbonátu. Topení je prováděno elektrickými topnými tělesy nebo je spuštěn kotel, který spotřebovává část vyrobeného plynu.

Když teplota substrátu klesne pod 30 ° C, může fermentace trvat až 30 dní nebo se úplně zastaví.

Výpočet odhadovaných nákladů

Než budete pokračovat v návrhu instalace, je nutné pečlivě vypočítat všechny související náklady. V některých případech - drsné klima, málo surovin k dispozici - je výhodnější stavbu opustit.

Náklady na výrobu bioplynu

Náklady na výrobu bioplynu se skládají z náklady na vybavení, instalaci a údržbu... Pokud se použijí zakoupené suroviny, zohlední se náklady na dodání.

Samotná instalace je zakoupena vyrobeno v továrně nebo si to udělat sami... Vyrobené produkty instalují, konfigurují a opravují specializované organizace. U některých modelů budete muset zakoupit Spotřební materiál - fermentační aktivátory nebo bakterie.

Během provozu se náklady skládají z náklady na elektřinu pro míchání substrátu a ohřev reaktoru.

Náklady na hotovou a domácí bioplynovou stanici

Toto odvětví vyrábí bioplynové stanice pro farmy. Objem bioreaktoru se liší od 0,5 až 30 m³... Kompletní systém se zapnutým zásobníkem 1m³, například BUG-M, obsahující všechny potřebné komponenty, stojí asi 180 tisíc rublů... Zařízení pro farmy se stády dobytka 12 hlav nebo 1000 ptáků bude stát 2 miliony rublů.

Jen málo domácností si může dovolit nákup takového vybavení, a proto si instalaci raději udělají sami.

Domácí generátory může stát částku od 50 tisíc rublů, což vám umožní výrazně ušetřit na nákupu.