Alternatywne Ogrzewanie - Biogaz

Spisu treści:

Alternatywne Ogrzewanie - Biogaz
Alternatywne Ogrzewanie - Biogaz

Wideo: Alternatywne Ogrzewanie - Biogaz

Wideo: Alternatywne Ogrzewanie - Biogaz
Wideo: Ogrzewanie magnetyczne - magnetic heater - free energy (3) 2024, Marzec
Anonim
  • Ogrzewanie biogazem - historia
  • Biogaz - co to jest
  • Jakie czynniki wpływają na uzysk biogazu o wyższej zawartości metanu
  • Biogazownie
  • DIY biogazownia

    • Kształt bioreaktora
    • Lokalizacja bioreaktora
    • Wyposażenie bioreaktora
    • Izolacja termiczna bioreaktora
    • Załadunek i rozładunek podłoża organicznego
    • Jak zbierać biogaz
    • Filtr gazu
    • Zawory odcinające i zawory
    • Mieszanie mechaniczne
    • Ogrzewanie substratu organicznego w bioreaktorze
    • Zbiorniki na gaz do odbioru biogazu
  • Powiązane wideo
Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Wśród ważnych składników naszego życia duże znaczenie mają nośniki energii, których ceny rosną niemal z miesiąca na miesiąc. Każdy sezon zimowy rujnuje rodzinne budżety, zmuszając je do ponoszenia kosztów ogrzewania, czyli paliwa do ogrzewania kotłów i pieców. Ale co zrobić, ponieważ elektryczność, gaz, węgiel czy drewno opałowe kosztują, a im dalej nasze domy znajdują się od głównych sieci energetycznych, tym droższe będzie ich ogrzewanie. Tymczasem alternatywne ogrzewanie, niezależne od dostawców i taryf, może być budowane na biogazie, którego produkcja nie wymaga badań geologicznych, wiercenia odwiertów ani drogich urządzeń pompujących.

Biogaz można zdobyć praktycznie w domu, ponosząc przy tym minimalne, szybko zwracane koszty - wiele informacji na ten temat znajdziesz w naszym artykule.

Ogrzewanie biogazem - historia

Zainteresowanie palnym gazem powstającym na bagnach w ciepłej porze roku pojawiło się nawet wśród naszych odległych przodków - rozwinięte kultury Indii, Chin, Persji i Asyrii eksperymentowały z biogazem ponad 3 tysiące lat temu. W tych samych czasach starożytnych w plemiennej Europie Alemanni Szwabowie zauważyli, że gaz emitowany na bagnach pali się doskonale - używali go do ogrzewania swoich chat, dostarczając im gaz przez skórzane rury i spalając je w paleniskach. Szwabowie uważali biogaz za „tchnienie smoków”, które ich zdaniem żyły na bagnach.

Wieki i tysiąclecia później biogaz doświadczył drugiego odkrycia - w XVII i XVIII wieku zwróciło na to od razu uwagę dwóch europejskich naukowców. Słynny chemik swoich czasów Jan Baptista van Helmont ustalił, że podczas rozkładu dowolnej biomasy powstaje gaz palny, a słynny fizyk i chemik Alessandro Volta ustalił bezpośredni związek między ilością biomasy, w której zachodzą procesy rozkładu, a ilością emitowanego biogazu. W 1804 roku angielski chemik John Dalton odkrył formułę metanu, a cztery lata później Anglik Humphrey Davy odkrył go w gazie bagiennym.

Jan Baptista van Helmont i Alessandro Volta
Jan Baptista van Helmont i Alessandro Volta

Po lewej: Jan Baptista van Helmont. Po prawej: Alessandro Volta

Zainteresowanie praktycznym zastosowaniem biogazu pojawiło się wraz z rozwojem gazowego oświetlenia ulicznego - pod koniec XIX wieku ulice jednej dzielnicy angielskiego miasta Exeter zostały oświetlone gazem pozyskiwanym z kanalizacji.

Formuła metanu
Formuła metanu

Formuła metanu

W XX wieku potrzeba surowców energetycznych spowodowana II wojną światową zmusiła Europejczyków do poszukiwania alternatywnych źródeł energii. Biogazownie, w których gaz był wytwarzany z obornika, rozprzestrzeniły się w Niemczech i Francji, częściowo w Europie Wschodniej. Jednak po zwycięstwie krajów koalicji antyhitlerowskiej zapomnieli o biogazie - energia elektryczna, gaz ziemny i produkty naftowe w pełni pokrywały potrzeby przemysłu i ludności.

W ZSRR technologia produkcji biogazu była rozważana głównie z naukowego punktu widzenia i nie była w żaden sposób uznawana za pożądaną.

Dziś stosunek do alternatywnych źródeł energii zmienił się diametralnie - stały się one interesujące, gdyż koszt konwencjonalnych źródeł energii rośnie z roku na rok. W istocie biogaz to realny sposób na oderwanie się od taryf i kosztów klasycznych źródeł energii, na zdobycie własnego źródła paliwa na dowolny cel iw wystarczającej ilości.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Największa liczba biogazowni powstających i eksploatowanych w Chinach: 40 mln średnich i małych elektrowni, ilość produkowanego metanu - ok. 27 mld m 3 rocznie.

Biogaz - co to jest

Jest to mieszanina gazowa składająca się głównie z metanu (zawartość od 50 do 85%), dwutlenku węgla (zawartość od 15 do 50%) oraz innych gazów w znacznie mniejszym procencie. Biogaz jest produkowany przez zespół trzech rodzajów bakterii odżywiających się biomasą - bakterii hydrolizujących, które wytwarzają pożywienie dla bakterii kwasotwórczych, które z kolei dostarczają pożywienie dla bakterii metanotwórczych, które tworzą biogaz.

Skład chemiczny biogazu
Skład chemiczny biogazu

Skład chemiczny biogazu

Fermentacja oryginalnego materiału organicznego (np. Obornika), którego produktem będzie biogaz, odbywa się bez dostępu do atmosfery zewnętrznej i nazywana jest beztlenową. Inny produkt takiej fermentacji, zwany humusem kompostowym, jest dobrze znany wieśniakom, którzy używają go do nawożenia pól i ogrodów warzywnych, ale biogaz i energia cieplna wytwarzana na pryzmach kompostu zwykle nie jest używana - i na próżno!

Jakie czynniki wpływają na uzysk biogazu o wyższej zawartości metanu

Przede wszystkim - od temperatury. Aktywność bakterii fermentujących materię organiczną jest tym większa, im wyższa jest temperatura ich otoczenia; w temperaturach ujemnych fermentacja spowalnia lub całkowicie się zatrzymuje. Z tego powodu produkcja biogazu występuje najczęściej w krajach Afryki i Azji położonych w strefie podzwrotnikowej i tropikalnej. W klimacie rosyjskim pozyskanie biogazu i całkowite przejście na niego jako paliwo alternatywne będzie wymagało izolacji termicznej bioreaktora i wprowadzenia ciepłej wody do masy materii organicznej, gdy temperatura atmosfery zewnętrznej spadnie poniżej zera.

Materiał organiczny umieszczony w bioreaktorze musi ulegać biodegradacji, wymagane jest wprowadzenie do niego znacznej ilości wody - do 90% masy organicznej. Ważnym punktem będzie neutralność środowiska organicznego, brak w jego składzie składników uniemożliwiających rozwój bakterii, takich jak środki czyszczące i detergenty, wszelkie antybiotyki. Biogaz można uzyskać z prawie wszystkich odpadów pochodzenia domowego i roślinnego, ścieków, obornika itp.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Proces beztlenowej fermentacji substancji organicznych działa najlepiej, gdy wartość pH mieści się w przedziale 6,8-8,0 - wysoka kwasowość spowolni tworzenie się biogazu, ponieważ bakterie będą zajęte pochłanianiem kwasów i produkcją dwutlenku węgla, który neutralizuje kwasowość.

Stosunek azotu do węgla w bioreaktorze należy obliczyć od 1 do 30 - w tym przypadku bakterie otrzymają potrzebną ilość dwutlenku węgla, a zawartość metanu w biogazie będzie najwyższa.

Najlepszy uzysk biogazu o dostatecznie wysokiej zawartości metanu osiąga się, gdy temperatura w sfermentowanej materii organicznej mieści się w przedziale 32–35 ° C, przy coraz wyższych wartościach wzrasta zawartość dwutlenku węgla w biogazie, jego jakość spada. Bakterie wytwarzające metan dzielą się na trzy grupy: psychrofilne, skuteczne w temperaturach od +5 do +20 ° C; mezofilny, ich reżim temperaturowy wynosi od +30 do +42 ° С; ciepłolubny, działający w trybie od +54 do +56 ° С. Dla konsumenta biogazu największym zainteresowaniem cieszą się bakterie mezofilne i termofilne, które fermentują materię organiczną z większą wydajnością gazu.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Fermentacja mezofilna jest mniej wrażliwa na zmiany temperatury o kilka stopni od optymalnego zakresu temperatur, wymaga mniej energii do ogrzania materiału organicznego w bioreaktorze. Jego wady w porównaniu z fermentacją termofilną to mniejszy uzysk gazu, dłuższy okres pełnej obróbki substratu organicznego (ok. 25 dni), powstały rozkład materiału organicznego może zawierać szkodliwą florę, gdyż niska temperatura w bioreaktorze nie zapewnia 100% sterylności.

Podniesienie i utrzymanie temperatury wewnątrz reaktora na poziomie akceptowalnym dla bakterii termofilnych zapewni najwyższą wydajność biogazu, pełna fermentacja materii organicznej nastąpi w ciągu 12 dni, a produkty rozkładu substratu organicznego są całkowicie sterylne. Negatywne cechy: przekroczenie zakresu temperatur dopuszczalnych dla bakterii termofilnych o 2 stopnie obniży uzysk gazu; wysokie zapotrzebowanie na ogrzewanie, co za tym idzie - znaczne koszty energii.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Zawartość bioreaktora należy mieszać w odstępach 2 razy dziennie, w przeciwnym razie na jego powierzchni utworzy się skorupa, tworząc barierę dla biogazu. Oprócz jej eliminacji, mieszanie pozwala wyrównać temperaturę i poziom kwasowości wewnątrz masy organicznej.

W bioreaktorach o cyklu ciągłym największy uzysk biogazu występuje przy jednoczesnym wyładowaniu sfermentowanej materii organicznej i załadowaniu nowej materii organicznej w ilości równej wyładowanej objętości. W małych bioreaktorach, które są zwykle używane w domkach letniskowych, konieczne jest codzienne pobieranie i dodawanie materii organicznej w objętości równej około 5% wewnętrznej objętości komory fermentacyjnej.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Uzysk biogazu zależy bezpośrednio od rodzaju substratu organicznego umieszczonego w bioreaktorze (poniżej podano średnie dane na kg masy suchego substratu):

  • obornik koński daje 0,27 m 3 biogazu, zawartość metanu 57%;
  • obornik bydlęcy (bydło) daje 0,3 m 3 biogazu, zawartość metanu 65%;
  • świeży obornik bydlęcy daje 0,05 m 3 biogazu o 68% zawartości metanu;
  • odchody kurze - 0,5 m 3, zawartość metanu w nim wyniesie 60%;
  • obornik świński - 0,57 m 3, udział metanu wyniesie 70%;
  • nawóz owiec - 0,6 m 3 o zawartości metanu, 70%;
  • słoma pszeniczna - 0,27 m 3, przy 58% zawartości metanu;
  • słoma kukurydziana - 0,45 m 3, zawartość metanu 58%;
  • trawy - 0,55 3, 70% zawartości metanu;
  • liście drzewiaste - 0,27 m 3, udział metanu wynosi 58%;
  • tłuszcz - 1,3 m 3, zawartość metanu 88%.

Biogazownie

Urządzenia te składają się z następujących głównych elementów - reaktora, bunkra do załadunku materii organicznej, wylotu biogazu, bunkra do rozładunku sfermentowanej materii organicznej.

Ze względu na rodzaj konstrukcji biogazownie są następujących typów:

  • bez ogrzewania i bez mieszania sfermentowanej materii organicznej w reaktorze;
  • bez ogrzewania, ale z mieszaniem materii organicznej;
  • z ogrzewaniem i mieszaniem;
  • z ogrzewaniem, mieszaniem i urządzeniami umożliwiającymi monitorowanie i sterowanie procesem fermentacji.
Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Biogazownia pierwszego typu jest odpowiednia dla małego gospodarstwa i jest przeznaczona dla bakterii psychrofilnych: pojemność wewnętrzna bioreaktora to 1–10 m 3 (przerób 50–200 kg obornika dziennie), minimalna konfiguracja, powstały biogaz nie jest magazynowany - od razu trafia do zużywających go urządzeń gospodarstwa domowego. To urządzenie może być używane tylko w regionach południowych, jest przeznaczone do wewnętrznej temperatury 5–20 ° C. Sfermentowaną materię organiczną usuwa się jednocześnie z załadunkiem nowej partii; wysyłka odbywa się do kontenera, którego objętość musi być równa lub większa niż wewnętrzna objętość bioreaktora. Zawartość pojemnika jest w nim przechowywana do momentu wprowadzenia do nawożonej gleby.

Konstrukcja drugiego typu przeznaczona jest również dla małego gospodarstwa rolnego, jej wydajność jest nieco wyższa niż biogazowni pierwszego typu - w wyposażeniu jest mieszalnik z napędem ręcznym lub mechanicznym.

Trzeci typ biogazowni wyposażony jest oprócz mieszalnika w wymuszone ogrzewanie bioreaktora, natomiast kocioł wodny pracuje na paliwie alternatywnym wytwarzanym przez biogazownię. Produkcja metanu w takich instalacjach prowadzona jest przez bakterie mezofilne i termofilne, w zależności od intensywności ogrzewania i poziomu temperatury w reaktorze.

Schemat ideowy biogazowni
Schemat ideowy biogazowni

Schemat ideowy biogazowni: 1 - ogrzewanie podłoża; 2 - szyjka wlewowa; 3 - pojemność bioreaktora; 4 - mieszadło ręczne; 5 - pojemnik na kondensat; 6 - zawór gazowy; 7 - zbiornik na przetworzoną masę; 8 - zawór bezpieczeństwa; 9 - filtr; 10 - kocioł gazowy; 11 - zawór gazowy; 12 - odbiorcy gazu; 13 - uszczelka zapachowa

Ostatni typ biogazowni jest najbardziej skomplikowany i jest przeznaczony dla kilku odbiorców biogazu, do projektu instalacji wprowadzono elektryczny manometr kontaktowy, zawór bezpieczeństwa, kocioł ciepłej wody, kompresor (pneumatyczne mieszanie materii organicznej), odbiornik, zbiornik gazu, reduktor gazu, odgałęzienie do załadunku biogazu do transportu. Instalacje te pracują w sposób ciągły, można je ustawić na dowolny z trzech reżimów temperaturowych dzięki precyzyjnie regulowanemu ogrzewaniu, pobieranie biogazu odbywa się automatycznie.

DIY biogazownia

Wartość opałowa biogazu produkowanego w biogazowniach wynosi w przybliżeniu 5500 kcal / m 3, czyli nieco mniej niż wartość opałowa gazu ziemnego (7 000 kcal / m 3). Ogrzanie 50 m 2 budynku mieszkalnego i użycie czteropalnikowej kuchenki gazowej będzie wymagało średnio 4 m 3 biogazu na godzinę.

Zakłady przemysłowe do produkcji biogazu oferowane na rynku rosyjskim kosztują od 200 000 rubli. - przy ich pozornie wysokim koszcie warto zwrócić uwagę, że instalacje te są dokładnie przeliczane na objętość załadowanego substratu organicznego i objęte są gwarancjami producenta.

Jeśli chcesz samodzielnie stworzyć biogazownię, dalsze informacje są dla Ciebie!

Kształt bioreaktora

Najlepszy dla niego kształt będzie owalny (jajowaty), ale zbudowanie takiego reaktora jest niezwykle trudne. Łatwiej będzie zaprojektować bioreaktor o kształcie cylindrycznym, którego górna i dolna część wykonana jest w formie stożka lub półkola. Reaktory o kształcie kwadratu lub prostokąta wykonane z cegły lub betonu będą nieskuteczne, ponieważ z czasem powstają w nich pęknięcia w rogach, spowodowane naciskiem podłoża, a także będą się w nich gromadzić zestalone fragmenty materii organicznej, które zakłócają proces fermentacji.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Stalowe zbiorniki bioreaktorów są hermetycznie zamknięte, odporne na wysokie ciśnienie i nie tak trudne w budowie. Ich minusem jest to, że są słabo odporne na rdzę, wymagane jest nałożenie powłoki ochronnej, na przykład żywicy, na ściany wewnętrzne. Zewnętrzne powierzchnie stalowego bioreaktora należy dokładnie oczyścić i pomalować w dwóch warstwach.

Pojemniki bioreaktorów wykonane z betonu, cegły lub kamienia należy starannie pokryć od wewnątrz warstwą żywicy, zapewniającą skuteczną wodoszczelność i gazoszczelność, wytrzymującą temperatury ok. 60 ° C, agresywność siarkowodoru i kwasów organicznych. Oprócz żywicy do ochrony wewnętrznych powierzchni reaktora można zastosować parafinę rozcieńczoną 4% olejem silnikowym (nowym) lub nafty i podgrzaną do 120–150 ° C - powierzchnie bioreaktora należy nagrzać palnikiem przed nałożeniem na nie warstwy parafiny.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Tworząc bioreaktor można użyć nierdzewnych pojemników z tworzywa sztucznego, ale tylko ze sztywnego o wystarczająco mocnych ścianach. Miękki plastik może być używany tylko w ciepłym sezonie, ponieważ wraz z nadejściem chłodów trudno będzie na nim zamocować izolację, poza tym jego ściany nie są wystarczająco mocne. Plastikowe bioreaktory mogą być używane tylko do psychrofilnej fermentacji materii organicznej.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Lokalizacja bioreaktora

Jego rozmieszczenie planowane jest w zależności od wolnej przestrzeni na terenie, odległości od budynków mieszkalnych, miejsca wywozu nieczystości i zwierząt itp. Planowanie naziemnego, całkowicie lub częściowo zanurzonego bioreaktora zależy od poziomu wód gruntowych, wygody wprowadzania i usuwania substratu organicznego do zbiornika. reaktor. Optymalne będzie umieszczenie zbiornika reaktora poniżej poziomu gruntu - uzyskuje się oszczędność sprzętu do wprowadzania substratu organicznego, znacznie zwiększa się izolacja termiczna, do czego można zastosować niedrogie materiały (słoma, glina).

Wyposażenie bioreaktora

Zbiornik reaktora musi być wyposażony we właz, za pomocą którego można wykonywać prace naprawcze i konserwacyjne. Pomiędzy korpusem bioreaktora a pokrywą włazu należy umieścić gumową uszczelkę lub uszczelniacz. Wyposażenie bioreaktora w czujnik temperatury, ciśnienia wewnętrznego i poziomu substratu organicznego będzie opcjonalne, ale niezwykle wygodne.

Izolacja termiczna bioreaktora

Jego brak nie pozwoli na eksploatację biogazowni przez cały rok, tylko w ciepłe dni. Glina, słoma, suchy obornik i żużel służą do izolacji zakopanego lub częściowo zakopanego bioreaktora. Izolacja układana jest warstwowo - w przypadku montażu zakopanego reaktora, dół fundamentowy pokryty jest warstwą folii PVC, co zapobiega bezpośredniemu kontaktowi materiału termoizolacyjnego z gruntem. Przed zainstalowaniem bioreaktora na dno wykopu wylewa się słomę, na wierzch kładzie się warstwę gliny, a następnie odsłania bioreaktor. Następnie wszystkie wolne obszary między zbiornikiem reaktora a jamą wyłożoną folią PVC są wypełnione słomą prawie do końca naczynia, a na wierzch wylewa się 300 mm warstwę gliny zmieszanej z żużlem.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Załadunek i rozładunek podłoża organicznego

Średnica rur do załadunku i rozładunku z bioreaktora musi wynosić co najmniej 300 mm, w przeciwnym razie będą się zatkać. W celu utrzymania warunków beztlenowych wewnątrz reaktora każdy z nich powinien być wyposażony w zawory śrubowe lub półobrotowe. Objętość bunkra na dostawę materii organicznej, w zależności od rodzaju biogazowni, musi być równa dziennej objętości surowca wejściowego. Lej zasypowy powinien znajdować się po słonecznej stronie bioreaktora, gdyż spowoduje to wzrost temperatury wprowadzanego substratu organicznego, przyspieszając proces fermentacji. Jeżeli biogazownia jest podłączona bezpośrednio do gospodarstwa, to bunkier należy ustawić pod jego konstrukcją tak, aby podłoże organiczne wchodziło do niego pod wpływem grawitacji.

Rurociągi do załadunku i rozładunku substratu organicznego powinny znajdować się po przeciwnych stronach bioreaktora - w takim przypadku wtryskiwany surowiec będzie równomiernie rozłożony, a sfermentowana materia organiczna będzie łatwo wydobywana pod wpływem sił grawitacyjnych i masy świeżego substratu. Otwory i montaż rurociągu do załadunku i rozładunku materii organicznej należy wykonać przed zainstalowaniem bioreaktora w miejscu instalacji oraz przed położeniem na nim warstw izolacji termicznej. Szczelność wewnętrznej objętości bioreaktora uzyskuje się dzięki temu, że wloty rur są umieszczone pod ostrym kątem, natomiast poziom cieczy w reaktorze jest wyższy niż wlotów rur - uszczelnienie hydrauliczne blokuje dostęp powietrza.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Wprowadzenie nowego i usunięcie przefermentowanego materiału organicznego jest najłatwiejsze do przeprowadzenia na zasadzie przelewu, czyli podniesienie poziomu materii organicznej wewnątrz reaktora po wprowadzeniu nowej porcji spowoduje usunięcie substratu przez rurę tłoczną w objętości równej objętości wprowadzanego materiału.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Jeśli wymagane jest szybkie ładowanie materii organicznej, a skuteczność grawitacyjnego wprowadzania materiału jest niska z powodu braku odciążenia, wymagana będzie instalacja pomp. Istnieją dwa sposoby: na sucho, w którym pompa jest zainstalowana w rurze ładunkowej i pompowana jest przez nią materia organiczna, która dociera do pompy rurą pionową; mokre, w którym pompa jest zamontowana w leju załadowczym, jej napęd realizowany jest przez silnik zamontowany również w leju (w szczelnej obudowie) lub przez wał, natomiast silnik zamontowany jest na zewnątrz leja.

Jak zbierać biogaz

System ten obejmuje gazociąg, który rozprowadza gaz do odbiorców, zawory odcinające, zbiorniki do zbierania kondensatu, zawór bezpieczeństwa, odbiornik, kompresor, filtr gazu, uchwyt gazu i urządzenia do poboru gazu. Instalacja systemu następuje dopiero po całkowitym zainstalowaniu bioreaktora na miejscu.

Wylot do zbierania biogazu znajduje się w najwyższym punkcie reaktora i jest połączony szeregowo z: szczelnym zbiornikiem na kondensat; zawór bezpieczeństwa i uszczelnienie wodne - zbiornik z wodą, do którego wlot gazociągu wykonany jest poniżej poziomu wody, wylot znajduje się powyżej (gazociąg przed uszczelnieniem wodnym należy wygiąć tak, aby woda nie przedostała się do reaktora), co nie pozwoli gazowi przemieszczać się w przeciwnym kierunku.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Biogaz powstający podczas fermentacji substratu organicznego zawiera znaczną ilość pary wodnej, która tworzy kondensat wzdłuż ścianek gazociągu i w niektórych przypadkach blokuje dopływ gazu do odbiorców. Ponieważ trudno jest zbudować gazociąg w taki sposób, aby na całej jego długości istniał spadek w kierunku reaktora, z którego odprowadzałby kondensat, to w każdym z jego dolnych odcinków wymagane jest zainstalowanie śluz wodnych w postaci zbiorników z wodą. W trakcie eksploatacji biogazowni wymagane jest okresowe usuwanie z nich części wody, w przeciwnym razie jej poziom całkowicie zablokuje przepływ gazu.

Gazociąg musi być zbudowany z rur o tej samej średnicy i tego samego typu; wszystkie zawory i elementy instalacji muszą mieć tę samą średnicę. Rury stalowe o średnicy od 12 do 18 mm mają zastosowanie w biogazowniach małej i średniej mocy, zużycie biogazu dostarczanego rurami o tych średnicach nie powinno przekraczać 1 m 3 / h (przy natężeniu przepływu 0,5 m 3 / h należy stosować rury o średnicy 12 mm przy długości powyżej 60 m). Ten sam warunek obowiązuje w przypadku stosowania rur z tworzyw sztucznych w gazociągu, dodatkowo rury te należy układać poniżej poziomu gruntu o 250 mm, ponieważ ich tworzywo sztuczne jest wrażliwe na światło słoneczne i traci wytrzymałość pod wpływem promieniowania słonecznego.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Podczas układania gazociągu należy uważnie upewnić się, że nie ma wycieków i szczelności połączeń gazowych - kontrolę przeprowadza się wodą mydlaną.

Filtr gazu

Biogaz zawiera niewielką ilość siarkowodoru, który w połączeniu z wodą tworzy kwas, który aktywnie koroduje metal - z tego powodu niefiltrowany biogaz nie może być stosowany w silnikach spalinowych. W międzyczasie siarkowodór można usunąć z gazu za pomocą prostego filtra - 300-milimetrowej rury gazowej wypełnionej suchą mieszanką metalu i wiórów drewnianych. Po każdych 2000 m 3 przepuszczenia biogazu przez taki filtr należy wydobyć jego zawartość i przetrzymać przez około godzinę na świeżym powietrzu - zrębki zostaną całkowicie oczyszczone z siarki i można je ponownie wykorzystać.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Zawory odcinające i zawory

W bezpośrednim sąsiedztwie bioreaktora zainstalowany jest główny zawór gazowy, w gazociągu należy wyciąć zawór w celu odprowadzenia biogazu pod ciśnieniem większym niż 0,5 kg / cm 2. Najlepsze krany do instalacji gazowej to chromowane zawory kulowe; zawory przeznaczone do instalacji wodno-kanalizacyjnych nie mogą być używane w instalacji gazowej. Przy każdym z odbiorców gazu wymagana jest instalacja zaworu kulowego.

Mieszanie mechaniczne

W przypadku bioreaktorów o małej objętości najlepiej nadają się mieszadła ręczne - mają prostą konstrukcję i nie wymagają specjalnych warunków podczas pracy. Mieszadło o napędzie mechanicznym jest skonstruowane w następujący sposób - poziomy lub pionowy wał umieszczony wewnątrz reaktora wzdłuż jego centralnej osi, na którym zamocowane są łopatki, przenoszące podczas rotacji masy materii organicznej bogatej w bakterie z obszaru rozładunku przefermentowanego podłoża do miejsca załadunku świeżej porcji. Uwaga - mieszadło powinno obracać się tylko w kierunku mieszania od strefy rozładunku do strefy załadunku, przemieszczanie się bakterii metanotwórczych z podłoża dojrzałego do świeżo dostarczonego przyspieszy dojrzewanie materii organicznej i produkcję biogazu o dużej zawartości metanu.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Jak często należy mieszać podłoże organiczne w bioreaktorze? Konieczne jest określenie częstotliwości poprzez obserwację, skupiając się na wytwarzaniu biogazu - zbyt częste mieszanie zakłóci fermentację, gdyż będzie zakłócać aktywność bakterii, dodatkowo spowoduje wycofanie nieprzetworzonej materii organicznej. Średnio odstęp czasu między mieszaniem powinien wynosić od 4 do 6 godzin.

Ogrzewanie substratu organicznego w bioreaktorze

Bez ogrzewania reaktor może produkować biogaz tylko w trybie psychrofilnym, dzięki czemu ilość wytwarzanego gazu będzie mniejsza, a jakość nawozów gorsza niż w wyższych temperaturach, mezofilnych i termofilnych trybach pracy. Ogrzewanie podłoża można przeprowadzić na dwa sposoby: ogrzewanie parą; łączenie materii organicznej z ciepłą wodą lub ogrzewanie za pomocą wymiennika ciepła, w którym krąży gorąca woda (bez mieszania się z materiałem organicznym).

Poważną wadą ogrzewania parowego (bezpośredniego ogrzewania) jest konieczność uwzględnienia w biogazowni układu wytwarzania pary, w skład którego wchodzi system oczyszczania wody z zawartej w niej soli. Wytwórnia pary jest korzystna tylko w przypadku naprawdę dużych instalacji przetwarzających duże ilości substratu, np. Ścieków. Ponadto ogrzewanie parą nie pozwoli dokładnie kontrolować temperatury nagrzewania materii organicznej, w wyniku czego może się przegrzać.

Wymienniki ciepła, umieszczone wewnątrz lub na zewnątrz bioreaktora, ogrzewają pośrednio materię organiczną wewnątrz reaktora. Warto od razu zrezygnować z opcji ogrzewania przez podłogę (fundament), ponieważ zapobiega temu gromadzenie się stałego osadu na dnie bioreaktora. Najlepszą opcją byłoby wprowadzenie wymiennika ciepła do reaktora, jednak materiał, z którego jest zbudowany, musi być dostatecznie mocny i skutecznie wytrzymywać ciśnienie materii organicznej podczas mieszania. Większy wymiennik ciepła podgrzewa materię organiczną lepiej i bardziej równomiernie, poprawiając w ten sposób proces fermentacji. Ogrzewanie zewnętrzne, ze swoją mniejszą wydajnością z powodu utraty ciepła ze ścian, jest atrakcyjne, ponieważ nic wewnątrz bioreaktora nie będzie zakłócać ruchu podłoża.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Optymalna temperatura w wymienniku ciepła powinna wynosić około 60 ° C, same wymienniki ciepła wykonane są w postaci profili grzejnikowych, wężownic, rur równoległych spawanych. Utrzymanie temperatury chłodziwa na poziomie 60 ° C zmniejszy zagrożenie przywierania cząstek zawiesiny do ścianek wymiennika ciepła, których gromadzenie się znacznie ograniczy przenoszenie ciepła. Optymalne położenie wymiennika ciepła to blisko łopatek mieszających, w tym przypadku zagrożenie osadzaniem się cząstek organicznych na jego powierzchni jest minimalne.

Rurociąg grzewczy bioreaktora jest zaprojektowany i wyposażony w taki sam sposób jak konwencjonalny system grzewczy, tzn. Należy przestrzegać warunków powrotu wody lodowej do najniższego punktu instalacji, wymagane są zawory odpowietrzające w jej górnych punktach. Do regulacji temperatury masy organicznej wewnątrz bioreaktora służy termometr, w który powinien być wyposażony reaktor.

Zbiorniki na gaz do odbioru biogazu

Przy stałym zużyciu gazu nie ma takiej potrzeby, poza tym, że można je wykorzystać do wyrównania ciśnienia gazu, co znacznie usprawni proces spalania. W przypadku instalacji bioreaktorów o małej pojemności, jako zbiorniki gazu nadają się komory samochodowe o dużej objętości, które można łączyć równolegle.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Poważniejsze zbiorniki na gaz, stalowe lub plastikowe, dobierane są do konkretnej instalacji bioreaktora - w najlepszej wersji zbiornik powinien zawierać ilość wytwarzanego biogazu dziennie. Wymagana pojemność zbiornika gazowego zależy od jego rodzaju i ciśnienia, na jakie jest przeznaczony, z reguły jego objętość wynosi 1/5 … 1/3 wewnętrznej objętości bioreaktora.

Stalowy zbiornik na gaz. Istnieją trzy rodzaje stalowych zbiorników gazu: niskociśnieniowe, od 0,01 do 0,05 kg / cm 2; średni, od 8 do 10 kg / cm 2; wysoki, do 200 kg / cm 2. Stosowanie stalowych niskociśnieniowych zbiorników gazu jest niepraktyczne, lepiej je zastąpić zbiornikami z tworzywa sztucznego - są drogie i mają zastosowanie tylko przy znacznej odległości między biogazownią a urządzeniami konsumenckimi. Zbiorniki gazu niskociśnieniowego służą głównie do wyrównania różnicy między dzienną produkcją biogazu a jego rzeczywistym zużyciem.

Alternatywne ogrzewanie - biogaz
Alternatywne ogrzewanie - biogaz

Biogaz wtłaczany jest do stalowych zbiorników gazu średniego i wysokiego ciśnienia za pomocą kompresora; stosowane są tylko w bioreaktorach o średniej i dużej pojemności.

Zbiorniki gazu muszą być wyposażone w następujące oprzyrządowanie: zawór bezpieczeństwa, uszczelnienie wodne, reduktor ciśnienia i manometr. Zbiorniki gazu wykonane ze stali muszą być uziemione!

Powiązane wideo

Źródło: youtube.com/BioConstruct

Źródło: youtube.com/TheDmisky

Zalecane: