Kas yra biodujos ir kaip pasigaminti biodujų jėgainę savo rankomis

Biodujų gamykla leidžia panaudoti privačių ūkių atliekas, tuo tarpu gaunant nebrangią elektrą ar kurą namų šildymui ir kitoms namų reikmėms. Prietaisas surenkamas iš laužo medžiagų arba iš gamyklos komponentų.

Biodujų aprašymas ir savybės

Biodujos susidaro, kai anaerobinis (be oro) biomasės skaidymas metanu... Mišinyje yra iki 55-75% metano, 25-45% anglies dvideginis, kitoks kiekis priemaišos vandenilio sulfidas, azoto oksidai, amoniakas ir kiti junginiai.

Mišinio savybės priklauso nuo sudedamųjų dalių komponentai:

• metanas sprogus ir ypač degi, neturi spalvos ar kvapo, vartotojų savybės yra susijusios su dideliu šilumos išsiskyrimu degimo metu;
• anglies dvideginis įkvėpus (anglies dioksidas) prarandamas dėmesys ir nuovargis, sumažėja kraujo prisotinimas deguonimi;
• Vandenilio sulfidas koncentracija, esanti gatavame produkte, nėra sprogstama, tačiau yra toksiška žmogaus organizmui;
• amoniakas Kvepia nemaloniai, tačiau pavojingais kiekiais, kurie gali pakenkti akių ir kvėpavimo organų gleivinėms, įrenginiuose jis gaminamas retai.

Fizinės savybės:

• energijos rezervas 5–6,5 kW / h vienam kubiniam metrui;
• kaloringumas iki 7500 kcal / m³;
• užsidegimo temperatūra - 680–750 ° С;
• slėgis reaktoriuje nuo 0,05 atm.

Parametrų sklaidą lemia skirtinga žaliavų sudėtis, perdirbimo technologijos parinkimas ir klimato sąlygos reakcijos metu.

Žaliavos biodujų gamybai

Privačiam namui skirtoje biodujų gamykloje kaip žaliava naudojamos įvairiausios žemės ūkio atliekos. Biodujų stotis apdoroja:

• bet kurios frakcijos mėšlas, paukščių išmatos;
• augalų liekanos - piktžolės, šiaudai, silosas;
• minkštimas ir minkštimas;
• alaus tešla;
• nekokybiškos grūdinės kultūros;
• žuvų gamybos atliekos;
• įvairios kilmės melasa;
• skerdyklos liekanos;
• riebalai;
• šakniavaisiai, praradę maistinę vertę.

Tikslus kiekvienos rūšies žaliavos biokuro kiekis priklauso nuo perdirbimo technologijos.

Kasybos metodai

Žaliava pereina paruošimo etapą, kad fermentacijos procesas taptų aktyvesnis ir produktyvesnis.

Mėšlas gali būti dviejų tipų: natūralus ir savaiminis. Pirmoji rūšis paimama iš po gyvūno kartu su patalyne. Savaiminio lydinio rūšis iš ūkio pašalina vandens srovė.

Plaušiena ir minkštimas - tai susmulkintos daržovių, vaisių ir šakniavaisių dalys, iš kurių išspaudžiamos sultys.

Alaus skystis, melasa - šalutinis alaus daryklų, cukraus fabrikų produktas yra vertingas maisto priedas, todėl panaudojimo galimybę gaminti dujas lemia produkto savikaina.

Augalų likučiai pjaustomos arba silosuojamos.

Kiek laiko užtenka

Apytikslis dujų kiekis iš skirtingų substratų surenkamas lentelėje.

Šioje lentelėje apibendrinamas žaliavų kiekis, kurį galima gauti iš gyvūnų ir iš vieno hektaro dirbamos žemės.

Lentelėse pateikti duomenys negali būti tikslių skaičiavimų pagrindas, rodikliai yra vidutiniai pagal pramonę.

Efektyvumas

Biodujų nauda vertinama pagal jų naudojimo naudą ir šiluminės ar elektros energijos išeiga.

Efektyvumo rodiklis priklauso nuo metano kiekio mišinyje, kuriame gali būti 45–75%. Vidutiniškai deginant 1 m³ biodujų, atsižvelgiant į nuostolius ir generatoriaus efektyvumą, galima gauti 1,5–2 kW / elektros energijos.

Palyginimas su kitais energijos šaltiniais

Pagal savo vartojimo savybes biodujos gali būti lyginamos su kitais energijos šaltiniais: gamtinėmis ir suskystintomis dujomis, suspaustu metanu.

Biodujų jėgainės veikimo principas

Biocheminiai dujų gamybos technologijos principai yra trijų bakterijų grupių gyvybinė veikla... Naudokite hidrolizė, rūgščių sudarymas ir metano susidarymas bakterijos. Daugiapakopio apdorojimo metu gaunamas galutinis produktas - dujinis degusis mišinys.

Praktiškai paplito dviejų rūšių biokuras: „sausas“ ir „šlapias“.

Šlapias

Metodas yra labiausiai paplitęs, nes jis tinka biokuro gamybai iš žaliavų, turinčių didelį drėgmės kiekį... Taip iš mėšlo gaunamos dujos.

Žaliavos yra prisotintos vandens iki 90% drėgmės. Savaiminio lydinio mėšlas (iš ūkių pašalintas vandens srautais) jau paruoštas perdirbti. Pramoninėse įmonėse medžiaga į reaktorius tiekiama sraigtiniais konvejeriais arba fekaliniais siurbliais. Bakas yra izoliuotas, jame nuolat maišoma biomasė.

Skilimo eigoje susidaro dujų mišinys, kuris išleidžiamas į akumuliatorių. Sieros kiekį sumažina specialios bakterijos, kolonizuojančios bako sienas. Po valymo kuras patenka į termofikacijos skyrių, kur elektros energiją gamina stūmokliniai dujiniai generatoriai. Kituose stočių variantuose dujos pasiekia reikiamą darbinį slėgį kompresoriais ir patenka į skirstomąjį tinklą.

Dalis energijos sunaudojama reaktoriaus biomasei pašildyti iki 41–43 ° С.

Nuosėdos pašalinamos, kai kaupiasi.

Buitiniuose modeliuose nėra termofikacinės sistemos, visos dujos sunaudojamos šilumos gamybai. Reaktorius pakraunamas ir iškraunamas rankiniu būdu.

Sausas

Leidžia gauti dujų iš mažai drėgmės turinčių žaliavų. Substrato skiedimas vandeniu nėra numatytas, tačiau fermentacija vyksta 50% drėgmė reakcijos zonoje.

Fermentacijai vykstant, skystoji frakcija surenkama į drenažo sistemą ir, naudojant cirkuliacinius siurblius, purškiama ant pusiau sauso pagrindo.Maišymas ir vartymas nevyksta, o tai sumažina energijos suvartojimą gamybai.

Fermentacija vyksta 34–37 ° С temperatūroje. Išorinis kaitinimas yra minimalus, šiluma išsiskiria organinių žaliavų cheminių reakcijų metu.

Abu metodai gali būti taikomi eksploatuojant pačių pastatytą biodujų jėgainę.

Taikymo sritis

Didelėse pramonės šakose ir privačiuose ūkiuose perdirbimo tikslai skiriasi.

Privačiam namui

Privačiuose namų ūkiuose paprastai nėra pakankamai organinių atliekų, kad būtų galima šildyti gyvenamąjį pastatą. Tačiau norint gauti dujų, pakanka vienos karvės ir poros kiaulių mėšlo. šildant vietas, kuriose laikomi gyvūnai, ir pašarams ruošti... Degimui naudojami dujiniai infraraudonieji degikliai.

Fermentuota masė pasiskirsto po sodą ar kiemą.

Ūkininkavimui

Ūkyje bus pakankamai dujų visų patalpų šildymui dujiniais katilaiskurie yra saugesni už degiklius ir gali dirbti visą parą.

Gamyklos įrengimo su elektros generatoriumi kaina artėja prie milijono rublių, todėl jie perkami retai.

Mėšlo perdirbimas į fermentuotą masę yra naudingas ūkininkui, nes sumažina gautų trąšų pristatymo į laukus išlaidas.

Įmonei

Didelės žemės ūkio įmonės žaliavas biodujų jėgainėms gauna ištisus metus.

Gautos biodujos naudojamos elektrai ir kurui katilams gaminti. Atliekos granuliuojamos ir paskirstomos dirbamoje žemėje. Kai kurios įmonės gamina skystąsias trąšas, kurios parduodamos mažose talpyklose, kurių talpa 5 litrai ar daugiau.

Žemės ūkio valdos kartu su dujų gamyba sprendžia mėšlo ir paukščių išmatų panaudojimo problemą.

Pasidaryk pats biodujų stotis

Trūksta patirties kuriant sudėtingas inžinerines sistemas, jie bando laikytis principo: kuo paprastesnis dizainas, tuo patikimesnis ir patvaresnis... Pasidaryk pats biodujų gamyklos gamybos instrukcijose keli etapai:

• dizainas atsižvelgiant į turimų žaliavų kiekį ir produktyvumą;
• pasirinkimas ir vietos paruošimas įrangos išdėstymas;
• tuščias įtaisai, mazgai, mazgai;
• montavimas konteineriai;
• ryšį pagalbinė įranga;
• dujotiekio įrengimas;
• paleidimas, nustatymas ir derinimas.

Po sėkmingo paleidimo nustatyti trūkumai pašalinami ir sistema pradedama eksploatuoti visu krūviu.

Dizainas

Naminės paprastos biodujų jėgainės nesiskiria aukštu efektyvumu dėl to, kad reakcijos yra netinkamo režimo.

Remiantis tuo, daroma prielaida, kad vienas kubinis metras fermentacijos bakas išskiria pakankamai dujų šildymui 10 m² ploto būstas... Taigi, norint šildyti kaimo namą, kurio plotas 50 m², jums reikės 5 m³ talpos bako.

Žaliavų pakrovimas ir iškrovimas namų įrenginiuose, pagamintuose tuo pačiu metu, apytiksliai kartą per 15-25 dienas, priklausomai nuo vartojimo. Gali užtrukti iki 5 dienų, kol įsijungs darbo režimas.

Šiuo metu jie numato namą šildyti kitais būdais arba pastatyti 1–2 m³ rezervuarą.

Vieta

Vieta indui fermentacija parenkama atsižvelgiant į kelias sąlygas:

• paprastumas pristatyti žaliavas ir šalinti atliekas;
• saugus žaliavų ir atliekų laikymas ne namuose;
• minimalios inžinerinių tinklų tiekimo išlaidos.

Teisinga vieta turėtų būti patogiai nustatyta, atsižvelgiant į svetainės infrastruktūrą.

Medžiagos bioreaktoriui gaminti

Biodujų stoties pagrindas privačiuose namų ūkiuose yra bunkeris... Naudojamas kaip rezervuaras:

• betono ar plytų bunkeris;
• plastikiniai ir stiklo pluošto sandarūs indai;
• polietileno, polipropileno ir polivinilchlorido rankovės;
• plieninės statinės, kubai, kolonos.

Reaktoriaus reikalavimai:

• atsparumas vandeniui;
• pakankamai stiprus, kad atlaikytų šlapio pagrindo svorį ir efektyvų dirvožemio slėgį;
• aptarnavimo paprastumas;
• atsparumas agresyviai aplinkai.

Žaliavų tiekimo sistemos gamybai pasirinkite plastikiniai vamzdžiaikurie naudojami kanalizacijoje. Naudingiau naudoti HDPE vamzdžiai - jie sujungiami nenaudojant dujinio suvirinimo.

Dujų surinkimo ir šalinimo sistema

Aukščiausiame fermentacijos bunkerio taške padarykite vamzdis išmetamosioms dujoms... Jei įmanoma, vamzdis montuojamas ore, tačiau apsaugotas nuo saulės. Pateikite nedidelį 1-2% padidėjimą. Šiuo atveju išleidimo anga yra šaldytuvas, o kondensatas nusėda ant vidinių sienų ir teka į rezervuarą.

Šaka, vedanti į dujų kaupimo baką, sujungta su išleidimo vamzdžiu.

Mažose stotyse tarpinės yra pagamintos iš sustiprintos polimerinės plėvelės.

Valymas nuo priemaišų

Norint naudoti buitinius karšto vandens katilus ar kaitlentes, reikia išvalytų dujų.

Namuose valymas ir oro sausinimas atliekamas praleidžiant degalus bakas su vandens sandarikliu... Kitas būdas yra naudoti buitinių vandens filtrų korpusai į juos pilamas silikagelis. Antrasis filtras pripildytas metalinių drožlių ar skalbinių - tai patikima apsauga nuo sieros pertekliaus.

Maišymo įranga

Gamykloje pagaminti elektriniai maišytuvai su sudėtingomis pavarų dėžėmis „pasidaryk pats“ biodujų gamyklose dėl jų didelių kainų ir elektros sąnaudų naudojami retai.

Kiti kreipiasi būdai:

• maišymas rankomis;
• periodiškas išmatų siurblių įjungimas, skysčio frakcijos pumpavimas iš apačios į paviršių;
• naudojant kompresorių, kuris pumpuoja dujas iš po rezervuaro dangčio į pagrindą, juda apatiniai sluoksniai.

Maišyti nereikia visą parą, norint automatizuoti paleidimo procesą, siurbliai, kompresoriai ar maišytuvai jungiami per tinkamos galios laikmačius.

Šildymas ir šilumos izoliacija

Fermentacijos reakcija vyksta aktyviai esant 34–43 ° C temperatūrai. Nei vienas iš žinomų biodujų gamybos metodų negalės išlaikyti tokių parametrų savarankiškai visus metus. Net piečiausiuose regionuose, išoriniai šildymas ir aukštos kokybės izoliacija.

Šilumos išsaugojimo metodai:

• reaktoriaus gilinimas į žemę tuo pačiu metu izoliuojant sienas;
• išorinio bunkerio apšiltinimas šiuolaikinėmis medžiagomis - polistirolu, putų polistirolu, akmens vata, folija padengtomis putomis.

Kartais įranga įrengiama ūkiniuose pastatuose arba aplink reaktorius pastatomi paviljonai iš medžio arba polikarbonato. Šildymas atliekamas elektriniais kaitinimo elementais arba užvedamas katilas, kuris sunaudoja dalį pagamintų dujų.

Kai substrato temperatūra nukrinta žemiau 30 ° C, fermentacija gali užtrukti iki 30 dienų arba visiškai sustoti.

Numatomų išlaidų apskaičiavimas

Prieš pradedant projektuoti įrenginį, būtina kruopščiai apskaičiuoti visas su tuo susijusias išlaidas. Kai kuriais atvejais - atšiaurus klimatas, mažai žaliavų - pelningiau atsisakyti statybų.

Biodujų gamybos sąnaudos

Biodujų gamybos sąnaudas sudaro: įrangos, įrengimo ir priežiūros išlaidos... Jei naudojamos įsigytos žaliavos, atsižvelgiama į pristatymo kainą.

Perkama pati instaliacija pagaminti gamykloje arba padaryti tai patys... Pagamintus produktus montuoja, konfigūruoja ir aptarnauja specializuotos organizacijos. Kai kuriuos modelius turėsite įsigyti Eksploatacinės medžiagos - fermentacijos aktyvatoriai arba bakterijos.

Eksploatavimo metu išlaidos susideda iš elektros sąnaudos substrato maišymui ir reaktoriaus pašildymui.

Paruoštos ir naminės biodujų jėgainės kaina

Pramonė gamina biodujų jėgaines ūkiams. Bioreaktoriaus tūris skiriasi nuo 0,5–30 m³... Visa sistema su įjungtu rezervuaru 1m³, pavyzdžiui, BUG-M, kuriame yra visi reikalingi komponentai, kainuoja apie 180 tūkstančių rublių... Įrenginiai ūkiams su galvijų bandomis 12 galvų arba 1000 paukščių kainuos 2 milijonai rublių.

Nedaug namų ūkių gali sau leisti nusipirkti tokią įrangą, todėl jie nori patys juos įrengti.

Namų generatoriai gali kainuoti sumą nuo 50 tūkstančių rublių, o tai leidžia žymiai sutaupyti perkant.