Una planta de biogàs permet utilitzar residus de granges privades, mentre que rep electricitat o combustible econòmics per a la calefacció de la llar i altres necessitats de la llar. El dispositiu està muntat a partir de materials de rebuig o de components de fàbrica.
- Descripció i propietats del biogàs
- Matèries primeres per a la producció de biogàs
- Mètodes miners
- Quant de temps és suficient
- Eficiència
- Comparació amb altres fonts d’energia
- El principi de funcionament d’una planta de biogàs
- Mullat
- Sec
- Àmbit d'aplicació
- Per a una casa privada
- Per a l'agricultura
- Per a l'empresa
- Estació de biogàs de bricolatge
- Disseny
- Ubicació
- Materials per fabricar un biorreactor
- Sistema de recollida i retirada de gas
- Purificació de les impureses
- Equips de mescla
- Calefacció i aïllament
- Càlcul de costos estimat
- Costos de producció de biogàs
- El cost d’una planta de biogàs preparada i casolana
Descripció i propietats del biogàs
Les propietats de la barreja depenen dels components components:
- metà explosiu i extremadament inflamable, no té color ni olor, les propietats del consumidor s’associen a un gran alliberament de calor durant la combustió;
- diòxid de carboni (diòxid de carboni) inhalat provoca pèrdua d'atenció i fatiga, reduint la saturació d'oxigen a la sang;
- sulfur d'hidrogen en la concentració que hi ha al producte acabat, no està sotmès a explosió, sinó que és tòxic per al cos humà;
- amoníac Fa una olor desagradable, però en quantitats perilloses que poden danyar les mucoses dels ulls i els òrgans respiratoris, poques vegades es produeix a les instal·lacions.
Propietats físiques:
- reserva d’energia de 5 a 6,5 kW / h en un metre cúbic;
- poder calorífic fins a 7500 kcal / m³;
- temperatura d’encesa: 680-750 ° С;
- pressió al reactor des de 0,05 atm.
La difusió dels paràmetres està predeterminada per la diferent composició de les matèries primeres, la selecció de la tecnologia de processament i les condicions climàtiques durant la reacció.
Matèries primeres per a la producció de biogàs
- fem de qualsevol fracció, excrements d’ocells;
- residus vegetals: males herbes, palla, ensilatge;
- polpa i polpa;
- estofat de cervesa;
- cultius de cereals de baixa qualitat;
- residus de producció de peix;
- melassa d’orígens diversos;
- les restes de l'escorxador;
- greix;
- cultius d’arrel que han perdut el seu valor nutritiu.
La quantitat exacta de biocombustible per a cada tipus de matèria primera depèn de la tecnologia de processament.
Mètodes miners
La matèria primera passa per una etapa de preparació per fer el procés de fermentació més actiu i productiu.
Fems pot ser de dos tipus: natural i autoaliat. La primera espècie es pren de sota l’animal juntament amb el llit. L’espècie autoaliatge s’elimina de la granja per un raig d’aigua.
Polpa i polpa - Són parts triturades de verdures, fruites i cultius d’arrel, dels quals s’extreu suc.
Escumós de cervesa, melassa - Un subproducte de fàbriques de cervesa, fàbriques de sucre, és un additiu alimentari valuós, per tant, la viabilitat d’utilitzar-lo per a la producció de gas ve determinada pel cost del producte.
Residus vegetals sotmès a tall o ensilat.
Quant de temps és suficient
El rendiment aproximat de gas de diferents substrats es recull a la taula.
| Substrat | Contingut d'humitat de les matèries primeres,% | Producció de biocombustibles, m³ d’una tona de matèries primeres |
| Fems de bestiar (naturals) | 85 | 55 |
| Fems de bestiar (mètode d’eliminació d’aliatges) | 95 | 22 |
| Fems de porc natural | 85 | 62 |
| Fems de porc autoaliats | 95 | 25 |
| Excrements d’ocells | 60–75 | 90–100 |
| Herba fresca | 50–90 | Fins a 200 |
| Ensilat de blat de moro | 60–90 | Fins a 180 |
| Polpa de patata | 90 | Fins a 32 |
| Polpa de remolatxa | 78 | 119 |
La taula següent resumeix la quantitat de matèries primeres que es poden obtenir d’animals i d’una hectàrea de terra cultivable.
| Una font | Matèries primeres | Nombre de matèries primeres t / any | Quantitat de biogàs m³ |
| Vaca munyidora | Fems líquids sense roba de llit | 20 | Fins a 500 |
| Porc d’engreix | Fems líquids sense roba de llit | 2–6 | 40–170 |
| Goby engreixant | Fems sòlids amb roba de llit | 5–12 | 250–850 |
| Cavall | Fems sòlids sense roba de llit | fins a 8 | 500 |
| 100 gallines | Excrements secs | 2 | 250 |
| 1 hectàrea de conreu | Remolatxa sucrera, ensilat de blat de moro | 40–70 | 5200–10500 |
| 1 hectàrea de conreu | Herba fresca i ensilat de grans | 25–50 | 5000–8000 |
Les dades que es donen a les taules no poden servir de base per fer càlculs precisos, ja que els indicadors es fan de mitjana a la indústria.
Eficiència
Els beneficis del biogàs s’avaluen pels beneficis del seu ús i producció d’energia tèrmica o elèctrica.
L'indicador d'eficiència depèn de la quantitat de metà de la barreja, que pot contenir un 45-75%. De mitjana, en cremar 1 m³ de biogàs, tenint en compte les pèrdues i l'eficiència del generador, es poden obtenir 1,5-2 kW / electricitat.
Comparació amb altres fonts d’energia
Per les seves propietats de consum, el biogàs es pot comparar amb altres fonts d’energia: gas natural i liquat, metà comprimit.
| Característic | Biogàs | Natural | Propà liquat | Compressat (metà) |
| Temperatura d’ignició, ° С | 700 | 650 | 480 | 650 |
| Densitat, kg / m³ | 1,2 | 0,7 | 2,0 | 0,73 |
| Densitat relativa a l’aire | 0,9 | 0,55 | 1,5 | 0,55 |
| Energia de combustió kW * h / m³ | 2,9–5,0 | 10 | 25 | 10 |
El principi de funcionament d’una planta de biogàs
A la pràctica, s’han generalitzat dos tipus de producció de biocombustibles: “seca” i “humida”.
Mullat
El mètode és més estès, ja que és adequat per a la producció de biocombustibles a partir de matèries primeres amb un alt contingut d’humitat... Així s’obté el gas a partir dels purins.
Les matèries primeres estan saturades d’aigua fins a un 90% d’humitat. Els fems autoaliats (eliminats de les granges per corrents d’aigua) ja estan preparats per al seu processament. A les plantes industrials, la substància s’alimenta als reactors mitjançant transportadors de cargol o bombes fecals. El tanc està aïllat i la biomassa s’hi barreja constantment.
A mesura que avança la descomposició, es genera una mescla de gasos que es descarrega a l’acumulador. El contingut de sofre es redueix gràcies a bacteris especials que colonitzen les parets del tanc. Després de la neteja, el combustible entra al departament de cogeneració, on l’electricitat és generada pels generadors de pistons de gas. En altres variants d’estacions, el gas arriba a la pressió de funcionament requerida pels compressors i entra a la xarxa de distribució.
Part de l'energia es pren per escalfar la biomassa del reactor a 41-43 ° С.
El sediment s’elimina a mesura que s’acumula.
En els models domèstics, no hi ha cap sistema de cogeneració, tot el gas s’utilitza per a les necessitats de generació de calor. La càrrega i descàrrega del reactor es realitza manualment.
Sec
Permet obtenir gas a partir de matèries primeres amb baix contingut d’humitat. No es proporciona dilució del substrat amb aigua, però sí la fermentació es produeix al 50% humitat a la zona de reacció.
A mesura que avança la fermentació, la fracció líquida es recull en un sistema de drenatge i, mitjançant bombes de circulació, es ruixa sobre un substrat semisec.No es produeix cap agitació i girada, cosa que redueix el consum d’energia per a la producció.
La fermentació té lloc a una temperatura de 34-37 ° С. L’escalfament extern és mínim, la calor s’allibera durant les reaccions químiques de les matèries primeres orgàniques.
Els dos mètodes es poden aplicar quan s’explota una planta de biogàs de construcció pròpia.
Àmbit d'aplicació
Per a una casa privada
A les llars particulars, per regla general, no hi ha prou residus orgànics per proporcionar calefacció a un edifici residencial. Tot i això, el fem d’una vaca i un parell de porcs és suficient per obtenir gasolina. per escalfar llocs on es mantenen els animals i per preparar pinsos... Els cremadors d'infrarojos de gas s'utilitzen per a la combustió.
La massa fermentada es distribueix pel jardí o el jardí del darrere.
Per a l'agricultura
Hi haurà prou gasolina a la granja per escalfar totes les habitacions amb calderes de gasque són més segurs que els cremadors i poden funcionar tot el dia.
El cost de les instal·lacions de fàbrica amb un generador d’electricitat s’acosta al milió de rubles, de manera que poques vegades es compren.
El processament de fems en massa fermentada és beneficiós per a l'agricultor, ja que redueix el cost de lliurar el fertilitzant resultant als camps.
Per a l'empresa
Les grans empreses agrícoles reben matèries primeres per a plantes de biogàs durant tot l'any.
El biogàs resultant s’utilitza per generar electricitat i combustible per a les calderes. Els residus són granulats i distribuïts per terres de conreu. Algunes empreses produeixen fertilitzants líquids, que es venen en contenidors petits de 5 litres o més.
Simultàniament a la producció de gas, les explotacions agrícoles resolen el problema de l’ús de fem i excrements d’aviram.
Estació de biogàs de bricolatge
Amb la manca d’experiència en la construcció de sistemes d’enginyeria complexos, intenten complir el principi: Com més senzill sigui el disseny, més fiable i durador serà... Les instruccions de fabricació de plantes de biogàs de bricolatge inclouen diverses etapes:
- disseny tenint en compte la quantitat de matèries primeres disponibles i la productivitat;
- elecció i preparació del lloc col·locació d'equips;
- en blanc dispositius, conjunts, conjunts;
- instal·lació contenidors;
- connexió equips auxiliars;
- instal·lació de gasoductes;
- posada en marxa, configuració i ajust.
Després d’una posada en marxa correcta, s’eliminen les deficiències identificades i el sistema es posa en funcionament a plena càrrega.
Disseny
Basant-se en això, se suposa que un metre cúbic el tanc de fermentació emet prou gas per escalfar-se 10 m² d'habitatge... Així, per escalfar una casa de camp amb una superfície de 50 m², necessitareu un dipòsit de 5 m³.
Càrrega i descàrrega de matèries primeres en instal·lacions domèstiques produïdes al mateix temps, aproximadament un cop cada 15-25 dies, en funció del consum. Pot trigar fins a 5 dies a entrar en mode de funcionament.
En aquest moment, preveuen escalfar la casa d’altres maneres o construir un embassament d’1-2 m³.
Ubicació
Lloc per al contenidor la fermentació es tria en funció de diverses condicions:
- facilitat de lliurament de matèries primeres i eliminació de residus;
- emmagatzematge segur de matèries primeres i residus fora de l’habitatge;
- costos mínims per al subministrament de xarxes d'enginyeria.
La ubicació correcta s’ha de situar convenientment, tenint en compte la infraestructura del lloc.
Materials per fabricar un biorreactor
- búnquer de formigó o maó;
- contenidors segellats de plàstic i fibra de vidre;
- mànigues de polietilè, polipropilè i clorur de polivinil;
- barrils d'acer, cubs, columnes.
Requisits del reactor:
- impermeabilitat;
- prou resistent per suportar el pes del substrat humit i la pressió efectiva del sòl;
- facilitat de servei;
- resistència a entorns agressius.
Per a la fabricació del sistema de subministrament de matèries primeres, trieu canonades de plàsticque s’utilitzen al clavegueram. És més rendible d’utilitzar Tubs d'HDPE - Es connecten sense utilitzar soldadura de gas.
Sistema de recollida i retirada de gas
Una branca que condueix al dipòsit d'emmagatzematge de gas està connectada a la canonada de sortida.
En estacions petites, els contenidors de gasos estan fets de pel·lícula de polímer reforçada.
Purificació de les impureses
Per al funcionament de calderes o fogons d’aigua calenta sanitària cal un gas purificat.
A casa, la neteja i la deshumidificació es fan passant combustible dipòsit amb segell d'aigua... Una altra forma és fer servir carcasses de filtres d’aigua domèstics amb gel de sílice que s'hi aboca. El segon filtre s’omple de llimadures metàl·liques o de drap: és una protecció fiable contra l’excés de sofre.
Equips de mescla
Els agitadors elèctrics de fàbrica amb caixes d’engranatges complexes poques vegades s’utilitzen a les plantes de biogàs de bricolatge a causa del seu elevat preu i costos d’electricitat.
D’altres s’apliquen formes:
- barreja a mà;
- engegada periòdica de bombes fecals, que bomben la fracció líquida des del fons fins a la superfície;
- l’ús d’un compressor, que bombeja gas des de la tapa del dipòsit cap al substrat, mou les capes inferiors.
No cal remenar les 24 hores del dia; per automatitzar el procés d’arrencada, les bombes, els compressors o els mescladors es connecten mitjançant temporitzadors de potència adequada.
Calefacció i aïllament
Mètodes de conservació de la calor:
- aprofundir el reactor a terra amb aïllament de paret simultani;
- aïllament del búnquer exterior amb materials moderns: poliestirè, poliestirè expandit, llana de pedra, escuma recoberta de paper d'alumini.
De vegades s’instal·len equips a dependències o s’aixequen pavellons de fusta o policarbonat al voltant dels reactors. La calefacció es realitza mitjançant elements de calefacció elèctrics o s’inicia una caldera que consumeix part del gas produït.
Quan la temperatura del substrat baixa per sota dels 30 ° C, la fermentació pot trigar fins a 30 dies o aturar-se del tot.
Càlcul de costos estimat
Abans de continuar amb el disseny de la instal·lació, cal calcular acuradament tots els costos implicats. En alguns casos - clima dur, poques matèries primeres disponibles - és més rendible abandonar la construcció.
Costos de producció de biogàs
Els costos de producció de biogàs consisteixen en despeses d'equips, instal·lació i manteniment... Si s’utilitzen matèries primeres comprades, es té en compte el cost del lliurament.
La instal·lació es compra fet a la fàbrica o fes-ho tu mateix... Els productes fabricats s’instal·len, configuren i donen servei a organitzacions especialitzades. Per a alguns models hauràs de comprar Consumibles - activadors de fermentació o bacteris.
Durant l'operació, els costos consisteixen en despeses d’electricitat per barrejar el substrat i escalfar el reactor.
El cost d’una planta de biogàs preparada i casolana
La indústria produeix plantes de biogàs per a granges. El volum del biorreactor varia de 0,5 a 30 m³... Sistema complet amb dipòsit encès 1m³, per exemple, BUG-M, que conté tots els components necessaris, costa aproximadament 180 mil rubles... Instal·lacions per a granges amb ramats de bestiar 12 caps o 1000 ocells costarà 2 milions de rubles.
Poques llars poden permetre’s la compra d’aquest equip, de manera que prefereixen fer la instal·lació ells mateixos.
Generadors domèstics pot costar l’import de 50 mil rubles, que us permet estalviar significativament en la vostra compra.
