Kaj je bioplin in kako narediti bioplinarno z lastnimi rokami

Bioplinarna vam omogoča recikliranje odpadkov iz zasebnih kmetij, hkrati pa pridobivanje poceni električne energije ali goriva za ogrevanje vašega doma in druge gospodinjske potrebe. Naprava je sestavljena iz odpadnega materiala ali iz tovarniških komponent.

Opis in lastnosti bioplina

Bioplin nastane, ko anaerobna (brez zraka) metanska presnova biomase. Mešanica vsebuje do 55–75 % metana, 25–45 % ogljikov dioksid, različne količine nečistoče vodikov sulfid, dušikovi oksidi, amoniak in druge spojine.

Lastnosti mešanice so odvisne od sestavin komponente:

• metan eksplozivne in izjemno vnetljive, brez barve in vonja, potrošniške lastnosti so povezane z velikim sproščanjem toplote med zgorevanjem;
• ogljikov dioksid (ogljikov dioksid) pri vdihavanju povzroči izgubo pozornosti in utrujenost, zmanjša stopnjo nasičenosti krvi s kisikom;
• vodikov sulfid v koncentraciji, ki se pojavi v končnem izdelku, ni izpostavljen eksploziji, vendar je strupen za človeško telo;
• amoniak ima neprijeten vonj, vendar se redko proizvaja v obratih v nevarnih količinah, ki lahko poškodujejo sluznice oči in dihal.

Fizikalne lastnosti:

• rezerva energije 5–6,5 kW/h na kubični meter;
• kalorična vrednost do 7500 kcal/m³;
• temperatura vžiga - 680–750 ° C;
• tlak v reaktorju od 0,05 atm.

Razpon parametrov določajo različna sestava surovine, izbor tehnologije predelave in podnebne razmere med reakcijo.

Surovine za proizvodnjo bioplina

Bioplinarna za zasebni dom kot surovine uporablja široko paleto kmetijskih odpadkov. Bioplinarna procesira:

• gnoj katere koli frakcije, ptičji iztrebki;
• rastlinski ostanki - plevel, slama, silaža;
• pulpa in pulpa;
• pivski bard;
• podstandardne žitne kulture;
• ribiški odpadki;
• melasa različnega izvora;
• ostanki klavnice;
• maščoba;
• korenovke, ki so izgubile svojo hranilno vrednost.

Natančna količina biogoriva za vsako vrsto surovine je odvisna od tehnologije predelave.

Metode ekstrakcije

Surovine gredo skozi fazo priprave, tako da je proces fermentacije bolj aktiven in produktiven.

Gnoj Obstajata dve vrsti: naravna in samolegirana. Prva vrsta se vzame izpod živali skupaj s steljo. Samotopilni tip se s kmetije odstrani s tokom vode.

Celuloza in kaša - To so zdrobljeni deli zelenjave, sadja in korenaste zelenjave, iz katerih se iztisne sok.

Stillage, melasa - stranski proizvod pivovarn in sladkornih tovarn, so dragocen aditiv za živila, zato je izvedljivost njihove uporabe za proizvodnjo plina odvisna od stroškov izdelka.

Rastlinski ostanki podvrženi rezu ali siliranju.

Kako dolgo je dovolj?

Približen izkoristek plina iz različnih substratov je zbran v tabeli.

Naslednja tabela vsebuje podatke o količini surovin, ki jih lahko pridobimo iz živali in z enega hektarja obdelovalne zemlje.

Podatki v tabelah ne morejo služiti kot osnova za točne izračune; kazalniki so povprečni za panogo.

Učinkovitost

Koristi bioplina se ocenjujejo po prednostih njegove uporabe in proizvodnjo toplotne ali električne energije.

Indikator učinkovitosti je odvisen od količine metana v mešanici, ki lahko vsebuje 45–75%. V povprečju lahko pri kurjenju 1 m³ bioplina ob upoštevanju izgub in učinkovitosti generatorja pridobimo 1,5–2 kW/el.

Primerjava z drugimi viri energije

Po potrošniških lastnostih lahko bioplin primerjamo z drugimi energenti: zemeljskim in utekočinjenim plinom, stisnjenim metanom.

Princip delovanja bioplinarne

Biokemična načela, na katerih temelji tehnologija proizvodnje plina, so: vitalna aktivnost treh skupin bakterij. Uporaba hidrolitični, ki tvorijo kisline in tvorijo metan bakterije. Pri večnivojski obdelavi nastane končni produkt - plinasta gorljiva zmes.

V praksi sta se razširili dve vrsti proizvodnje biogoriv: "suha" in "mokra".

Mokra

Metoda je najbolj razširjena, saj je primerna za proizvodnjo biogoriv iz surovin z visoko vsebnostjo vlage. Tako se iz gnoja pridobiva plin.

Surovine so nasičene z vodo do 90% vlažnosti. Samoplavujoči gnoj (vodni tokovi ga odnesejo s kmetij) je pripravljen za predelavo. V industrijskih obratih se snov dovaja v reaktorje s pomočjo vijačnih transporterjev ali fekalnih črpalk. Rezervoar je izoliran, biomasa pa se v njem stalno meša.

Med razgradnjo nastaja mešanica plinov, ki se odvaja v zalogovnik.Vsebnost žvepla zmanjšajo posebne bakterije, ki se naselijo na stenah rezervoarja. Po čiščenju gorivo vstopi v oddelek za soproizvodnjo, kjer elektriko proizvajajo plinski batni generatorji. V drugih različicah postaje se plin s kompresorji dovede do zahtevanega delovnega tlaka in vstopi v distribucijsko omrežje.

Del energije porabimo za segrevanje biomase v reaktorju na 41–43°C.

Sediment odstranimo, ko se nabere.

V domačih modelih ni sistema soproizvodnje, ves plin se uporablja za proizvodnjo toplote. Reaktor se nalaga in razklada ročno.

Suha

Omogoča pridobivanje plina iz surovin z nizko vlažnostjo. Redčenje substrata z vodo ni predvideno, ampak fermentacija poteka pri 50% vlažnost v reakcijskem območju.

Med potekom fermentacije se tekoča frakcija zbira v drenažnem sistemu in se s pomočjo obtočnih črpalk razprši po polsuhem substratu. Ni mešanja ali obračanja, kar zmanjša stroške energije za proizvodnjo.

Fermentacija poteka pri temperaturi 34–37°C. Zunanje segrevanje je minimalno, toplota se sprošča pri kemičnih reakcijah organskih surovin.

Obe metodi se lahko uporabljata pri delovanju lastnozgrajene bioplinarne.

Področje uporabe

Cilji predelave se med velikimi industrijami in zasebnimi kmetijami razlikujejo.

Za zasebni dom

V zasebnih gospodinjstvih praviloma ni dovolj organskih odpadkov za ogrevanje stanovanjskega objekta. Vendar je gnoj ene krave in nekaj prašičev dovolj za proizvodnjo plina za ogrevanje bivališč za živali in za pripravo krme. Za zgorevanje se uporabljajo plinski infrardeči gorilniki.

Fermentirana masa se porazdeli po celotnem vrtu ali gospodinjski parceli.

Za kmetovanje

Proizvedeni plin bo zadostoval za kmetovanje za ogrevanje vseh prostorov s plinskimi kotli, ki so varnejši od gorilnikov in lahko delujejo 24 ur na dan.

Stroški tovarniških naprav z generatorjem električne energije se približajo 1 milijonu rubljev, zato jih redko kupujejo.

Predelava gnoja v fermentirano maso je koristna za kmeta, saj zmanjša stroške dostave nastalega gnojila na polja.

Za podjetje

Velika kmetijska podjetja dobivajo surovine za bioplinarne vse leto.

Nastali bioplin se uporablja za proizvodnjo električne energije in goriva za kotlovnice. Odpadke granuliramo in razporedimo po obdelovalnih površinah. Nekatera podjetja proizvajajo tekoča gnojila, ki se prodajajo v majhnih posodah po 5 litrov ali več.

Hkrati s pridobivanjem plina kmetijska gospodarstva rešujejo problem odlaganja gnoja in ptičjih iztrebkov.

DIY bioplinska postaja

Če pri gradnji kompleksnih inženirskih sistemov ni izkušenj, se poskušajo držati načela: Enostavnejša kot je zasnova, bolj zanesljiva in trajna je.. Navodila za izdelavo bioplinske naprave "naredi sam" vključujejo več stopenj:

• oblikovanje upoštevanje količine razpoložljivih surovin in produktivnosti;
• izbira in priprava mesta postavitev opreme;
• obdelovanec naprave, komponente, sklopi;
• namestitev posode;
• povezava pomožna oprema;
• montaža plinovoda;
• zagon, nastavitev in prilagoditev.

Po uspešnem zagonu se ugotovljene pomanjkljivosti odpravijo in sistem zažene s polno obremenitvijo.

Oblikovanje

Domače preproste bioplinske naprave nimajo visoke učinkovitosti zaradi dejstva, da reakcije potekajo v neustreznem načinu.

Na podlagi tega je sprejeto, da en kubični meter fermentacijski rezervoar sprosti količino plina, ki zadostuje za ogrevanje 10 m² stanovanja. Tako boste za ogrevanje podeželske hiše s površino 50 m² potrebovali 5 m³ rezervoar.

Nakladanje in razkladanje surovin v hišnih inštalacijah proizvajajo istočasno, pribl enkrat na 15-25 dni, odvisno od porabe. Preklop v delovni način lahko traja do 5 dni.

V tem času se hiša ogreva drugače ali pa se zgradi hranilnik 1–2 m³.

Lokacija

Prostor za posodo fermentacija je izbrana na podlagi več pogojev:

• udobje dostave surovin in odstranjevanja odpadkov;
• varno skladiščenje surovin in odpadkov stran od stanovanj;
• minimalni stroški za povezovanje komunalnih omrežij.

Pravilno izbrana lokacija mora biti na priročnem mestu ob upoštevanju infrastrukture mesta.

Materiali za izdelavo bioreaktorja

Osnova bioplinske postaje na zasebnih kmetijah je bunker. Kot rezervoar se uporablja:

• betonski ali opečni bunker;
• zaprte posode iz plastike in steklenih vlaken;
• polietilenske, polipropilenske in polivinilkloridne cevi;
• jekleni sodi, kocke, stebri.

Zahteve za reaktor:

• nepremočljiva;
• zadostna trdnost, da prenese maso mokre podlage in trenutni pritisk tal;
• enostavnost vzdrževanja;
• odpornost na agresivna okolja.

Za izdelavo sistema za oskrbo s surovinami izberite plastične ceviki se uporabljajo v kanalizaciji. Za odvajanje plina v rezervoar za plin je bolj donosno uporabljati HDPE cevi — so povezani brez uporabe plinskega varjenja.

Sistem za zbiranje in odstranjevanje plinov

Na najvišji točki fermentacijskega bunkerja, vstavitev odvodne cevi za izpušne pline. Če je možno, je cev nameščena na zraku, vendar zaščitena pred soncem. Zagotovite majhno 1-2% povečanje. V tem primeru izhod deluje kot hladilnik, kondenzat pa se usede na notranjih stenah in teče v rezervoar.

Na odvodno cev je priključen odcep, ki vodi do skladišča rezervoarja za plin.

V majhnih postajah so rezervoarji za plin izdelani iz ojačanega polimernega filma.

Čiščenje pred nečistočami

Za delovanje kotlov ali štedilnikov za toplo vodo za gospodinjstvo je potreben prečiščen plin.

Doma se čiščenje in sušenje izvaja s prehajanjem goriva posoda z vodnim tesnilom. Drugi način je uporaba ohišja gospodinjskih vodnih filtrov s silikagelom, vlitim vanje. Drugi filter je napolnjen s kovinskimi opilki ali gobami - to je zanesljiva zaščita pred presežkom žvepla.

Oprema za mešanje

Tovarniško izdelani električni mešalniki s kompleksnimi menjalniki se redko uporabljajo v bioplinarnah, ki jih naredi sam, zaradi visoke cene in stroškov električne energije.

Uporabljajo drugi načine:

• ročno mešanje;
• občasno vklop fekalnih črpalk, ki črpajo tekočo frakcijo od dna do površine;
• uporaba kompresorja, s katerim se plin črpa izpod pokrova rezervoarja v podlago, se spodnje plasti premikajo.

24-urnega mešanja ni treba avtomatizirati, črpalke, kompresorji ali mešalniki so priključeni preko časovnikov ustrezne moči.

Ogrevanje in toplotna izolacija

Reakcija fermentacije se aktivno odvija pri temperaturah od 34 do 43 °C. Nobena od znanih metod pridobivanja bioplina ne more samostojno vzdrževati takšnih parametrov vse leto.Tudi v najjužnejših krajih zunanji ogrevanje in kvalitetna izolacija.

Metode ohranjanja toplote:

• poglobitev reaktorja v zemljo ob hkratni izolaciji sten;
• izolacija zunanjega bunkerja s sodobnimi materiali - polistirenska pena, ekspandirani polistiren, kamena volna, izolacija iz folijske pene.

Včasih je oprema nameščena v gospodarskih poslopjih ali okoli reaktorjev postavljeni paviljoni iz lesa ali polikarbonata. Ogrevanje poteka z električnimi grelnimi telesi ali z zagonom kotla, ki del proizvedenega plina porabi.

Ko temperatura substrata pade pod 30°C, lahko fermentacija traja do 30 dni ali pa se popolnoma ustavi.

Približen izračun stroškov

Preden začnete načrtovati namestitev, morate natančno izračunati vse prihodnje stroške. V nekaterih primerih — ostro podnebje, majhna količina razpoložljivih surovin — bolj donosno je opustiti gradnjo.

Stroški proizvodnje bioplina

Strošek proizvodnje bioplina je sestavljen iz stroški opreme, stroški namestitve in vzdrževanja. Če so uporabljene kupljene surovine, se upoštevajo njihovi stroški in stroški dostave.

Kupite samo namestitev tovarniško ali samostojno izdelano. Tovarniške izdelke namestijo, konfigurirajo in vzdržujejo specializirane organizacije. Za nekatere modele boste morali kupiti potrošni material - aktivatorji fermentacije ali bakterije.

Med delovanjem so stroški sestavljeni iz stroški električne energije za mešanje substrata in segrevanje reaktorja.

Cena že pripravljene in domače bioplinarne

Industrija proizvaja bioplinske naprave za kmetije. Prostornina bioreaktorja se spreminja od 0,5 do 30 m³. Celoten sistem z vklopljenim rezervoarjem 1m³, na primer, BUG-M, ki vsebuje vse potrebne komponente, stane približno 180 tisoč rubljev. Naprave za kmetije z veliko čredo goveda 12 glav ali 1000 ptic bo stalo 2 milijona rubljev.

Le malo kmetij si lahko privošči nakup takšne opreme, zato si namestitev raje izdelajo sami.

Domači generatorji lahko stane vsoto od 50 tisoč rubljev, kar vam omogoča občutne prihranke pri nakupu.