Zariadenie na výrobu bioplynu: zisková recyklácia organického odpadu

Obsah článku

• Ako sa získava bioplyn
• Aké suroviny sú vhodné na výrobu
• Konštrukcia bioreaktora
• Odber a obohatenie plynu
• Využitie bioplynu: špecifickosť a vybavenie

Zvýšenie cien energie núti hľadať alternatívne možnosti vykurovania. Dobré výsledky sa dajú dosiahnuť vlastnou výrobou bioplynu z dostupných organických surovín. V tomto článku budeme hovoriť o výrobnom cykle, bioreaktorovom zariadení a súvisiacom vybavení..

Podľa základných prevádzkových pravidiel je plynový reaktor úplne bezpečný a schopný dodávať palivo a elektrinu aj malému domu, dokonca aj celému agropriemyselnému komplexu. Výsledkom práce bioreaktora nie je len plyn, ale aj jeden z najcennejších druhov hnojív, hlavný komponent prírodného humusu..

Ako sa získava bioplyn

Na získanie bioplynu sa organické suroviny umiestňujú do podmienok priaznivých pre vývoj niekoľkých druhov baktérií, ktoré počas svojho života emitujú metán. Biomasa prechádza tromi transformačnými cyklami a v každom štádiu sú zahrnuté rôzne kmene anaeróbnych organizmov. Kyslík sa nevyžaduje po celý život, ale zloženie suroviny a jej konzistencia, ako aj teplota a vnútorný tlak sú veľmi dôležité. Za optimálne sa považujú podmienky s teplotou 40 – 60 ° C a tlakom do 0,05 atm. Naplnená surovina začne produkovať plyn po dlhšej aktivácii, ktorá trvá niekoľko týždňov až šesť mesiacov.

Začiatok uvoľňovania plynu vo vypočítanom objeme naznačuje, že bakteriálne kolónie sú už dosť početné, preto sa do 1 až 2 týždňov dávkuje čerstvá surovina do reaktora, ktorý sa aktivuje takmer okamžite a vstupuje do výrobného cyklu..

Aby sa udržali optimálne podmienky, suroviny sa periodicky miešajú pomocou časti tepla z plynového ohrevu na udržanie teploty. Výsledný plyn obsahuje od 30 do 80% metánu, 15 až 50% oxidu uhličitého, malé nečistoty z dusíka, vodíka a sírovodíka. Pre použitie v domácnosti je plyn obohatený odstránením oxidu uhličitého z neho, potom môže byť palivo použité v širokom spektre energetických zariadení: od motorov elektrární po vykurovacie kotly..

Aké suroviny sú vhodné na výrobu

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia nie je hnoj najlepšou surovinou na výrobu bioplynu. Výstup paliva z tony čistého hnoja je iba 50 – 70 m³ s koncentráciou 28 až 30%. Avšak v živočíšnom odpade je obsiahnutá väčšina baktérií potrebných na rýchle spustenie a udržiavanie efektívnej prevádzky reaktora..

Z tohto dôvodu je hnoj zmiešaný s odpadom z rastlinného a potravinárskeho priemyslu v pomere 1: 3. Ako rastlinné suroviny sa používajú:

Suroviny	Produkcia z 1 tony surovín	СН koncentrácia4
Siláž z kukuričných stoniek a klasov	400 m3	50-56%
Tráva a siláž na zrno	200 – 230 m3	49-54%
Krmné zemiaky, repa, zrno	500 – 600 m3	50-65%
Odpad z pekárskeho a potravinárskeho priemyslu (sójové bôby, ovos)	700 – 750 m3	55-58%
Rastlinné oleje, tuk, glycerín	8500 – 1200 m3	65-68%

Suroviny sa nedajú jednoducho naliať do reaktora, je potrebná určitá príprava. Pôvodný substrát sa rozdrví na frakciu 0,4 až 0,7 mm a zriedi sa vodou v množstve asi 25 až 30% suchej hmotnosti. Vo veľkých objemoch vyžaduje zmes dôkladnejšie premiešanie v homogenizačných zariadeniach, po ktorých je pripravená na plnenie do reaktora.

Konštrukcia bioreaktora

Požiadavky na podmienky umiestnenia reaktora sú rovnaké ako na pasívne septiky. Hlavnou časťou bioreaktora je digestor – kontajner, v ktorom prebieha celý proces fermentácie. Aby sa znížili náklady na ohrev hmoty, je reaktor vykopaný do zeme. Teplota média teda neklesne pod 12 – 16 ° C a odtok tepla vznikajúci počas reakcie zostáva minimálny.

Schéma zariadenia na výrobu bioplynu: 1 – násypka na nakladanie surovín; 2 – bioplyn; 3 – biomasa; 4 – kompenzátor nádrže; 5 – prielez na odsávanie odpadu; 6 – pretlakový ventil; 7 – plynová trubica; 8 – vodotesnosť; 9 – spotrebiteľom

Pre digestory do 3 m3³ je povolené používať nylonové kontajnery. Pretože hrúbka a materiál ich stien nebránia odtoku tepla, sú nádoby pokryté vrstvami expandovaného polystyrénu alebo minerálnej vlny odolnej voči vlhkosti. Spodok jamy je betónovaný so 7 až 10 cm poterom so zosilnením, aby sa zabránilo vytlačeniu reaktora zo zeme..

Najvhodnejším materiálom pre stavbu veľkých reaktorov je železobetónový železobetón. Má dostatočnú pevnosť, nízku tepelnú vodivosť a dlhú životnosť. Pred naliatím na steny komory je potrebné namontovať šikmú rúrku, aby sa zmes priviedla do reaktora. Jeho priemer je 200 – 350 mm, spodný koniec by mal byť 20 – 30 cm od spodku.

V hornej časti digestora sa nachádza plynová nádrž – kupola alebo kónická štruktúra, ktorá koncentruje plyn v hornom bode. Držiak plynu môže byť vyrobený z plechu, avšak v malých inštaláciách je oblúk vyrobený z tehly a potom čalúnený oceľovou sieťou a omietnutý. Pri stavbe plynovej nádrže je potrebné v hornej časti zabezpečiť tesný priechod dvoch potrubí: na prívod plynu a inštaláciu poistného ventilu. Na odčerpanie spotrebovanej hmoty sa položí ďalšie potrubie s priemerom 50 – 70 mm.

Kapacita reaktora musí byť utesnená a musí odolať tlaku 0,1 atm. Za týmto účelom je vnútorný povrch vyhnívacieho zariadenia zakrytý súvislou vrstvou potiahnutej bitúmenovej hydroizolácie a na hornú časť plynovej nádrže je namontovaný utesnený poklop..

Odber a obohatenie plynu

Spod kupolou plynového držiaka sa plyn odvádza potrubím do nádoby s vodotesným uzáverom. Hrúbka vodnej vrstvy nad výstupom z trubice určuje prevádzkový tlak v reaktore a je obvykle 250 – 400 mm.

Po vodnom uzávere sa plyn môže použiť vo vyhrievacom zariadení a na varenie. Na prevádzku spaľovacích motorov je však potrebný vyšší obsah metánu, a preto je plyn obohatený.

Prvým stupňom obohatenia je zníženie koncentrácie oxidu uhličitého v plyne. Na tento účel môžete použiť špeciálne zariadenie fungujúce na princípe chemickej absorpcie alebo na polopriepustných membránach. Doma je obohatenie možné aj prechodom plynu cez vodný stĺpec, v ktorom je rozpustená až polovica CO₂. Plyn je rozprašovaný do malých bubliniek cez rúrkové prevzdušňovače, voda sýtená oxidom uhličitým musí byť pravidelne odstraňovaná a rozprašovaná za normálnych atmosférických podmienok. V komplexoch na pestovanie rastlín sa takáto voda úspešne používa v hydroponických systémoch.

V druhom stupni obohatenia sa zníži vlhkosť plynu. Táto vlastnosť sa vyskytuje vo väčšine obväzových zariadení vyrábaných vo výrobe. Domáce sušidlá vyzerajú ako Z-trubica naplnená silikagélom.

Využitie bioplynu: špecifickosť a vybavenie

Väčšina moderných modelov vykurovacích zariadení je navrhnutá pre prácu s bioplynom. Zastarané kotly sa dajú relatívne ľahko znovu vymeniť výmenou horáka a zariadenia na prípravu vzduchu a plynu.

Na získanie plynu pri prevádzkovom tlaku sa používa konvenčný piestový kompresor s prijímačom, nastavený tak, aby pracoval pri tlaku 1,2-násobku konštrukčného tlaku. Normalizáciu tlaku vykonáva regulátor tlaku plynu, čo pomáha predchádzať kvapkám a udržiavať rovnomerný plameň.

Výkonnosť bioreaktora by mala byť najmenej o 50% vyššia ako spotreba. Vo výrobe sa nevytvára žiadny prebytočný plyn: keď tlak prekročí 0,05 – 0,6565 atm, reakcia sa takmer úplne spomalí a obnoví sa až po vyčerpaní časti plynu..