Obsah článku
- Jak se získává bioplyn
- Jaké suroviny jsou vhodné pro výrobu
- Konstrukce bioreaktoru
- Odstraňování a obohacování plynu
- Využití bioplynu: specifičnost a vybavení
Nárůst cen energie nutí hledat alternativní možnosti vytápění. Dobrých výsledků lze dosáhnout vlastní výrobou bioplynu z dostupných organických surovin. V tomto článku si povíme o výrobním cyklu, bioreaktorovém zařízení a souvisejícím vybavení..
Podle základních provozních pravidel je plynový reaktor zcela bezpečný a schopný dodávat palivo a elektřinu i malému domu, dokonce celému agroprůmyslovému komplexu. Výsledkem práce bioreaktoru není jen plyn, ale také jeden z nejcennějších druhů hnojiv, hlavní složka přírodního humusu..
Jak se získává bioplyn
Pro získání bioplynu jsou organické suroviny uváděny do podmínek příznivých pro vývoj několika typů bakterií, které během svého života emitují metan. Biomasa prochází třemi transformačními cykly a v každé fázi se účastní různé kmeny anaerobních organismů. Kyslík není nutný pro jejich život, ale složení suroviny a jeho konzistence, stejně jako teplota a vnitřní tlak, jsou velmi důležité. Podmínky s teplotou 40–60 ° C při tlaku do 0,05 atm jsou považovány za optimální. Nakládaná surovina začne produkovat plyn po dlouhodobé aktivaci, která trvá od několika týdnů do šesti měsíců.
Začátek uvolňování plynu ve vypočítaném objemu naznačuje, že bakteriální kolonie jsou již poměrně početné, a proto se po 1–2 týdnech do reaktoru dávkuje čerstvá surovina, která je téměř okamžitě aktivována a vstupuje do výrobního cyklu..
Pro udržení optimálních podmínek se suroviny periodicky mísí, přičemž část tepla z plynového ohřevu se používá k udržování teploty. Výsledný plyn obsahuje 30 až 80% metanu, 15 až 50% oxidu uhličitého, malé nečistoty dusíku, vodíku a sirovodíku. Pro použití v domácnosti je plyn obohacen odstraněním oxidu uhličitého z něj, poté může být palivo použito v širokém spektru energetických zařízení: od motorů elektráren po topné kotle..
Jaké suroviny jsou vhodné pro výrobu
Na rozdíl od všeobecného přesvědčení není hnůj nejlepší surovinou pro výrobu bioplynu. Výkon paliva z tuny čistého hnoje je pouze 50–70 m3 s koncentrací 28-30%. Je však zjištěno, že většina živých bakterií rychle spouští a udržuje efektivní provoz reaktoru v živočišném odpadu..
Z tohoto důvodu je hnůj smíchán s rostlinným a potravinovým odpadem v poměru 1: 3. Jako rostlinné suroviny se používají:
Suroviny Výstup z 1 tuny surovin СН koncentrace4 Siláž z kukuřičných stopek a klasů 400 m3 50-56% Tráva a siláž na zrno 200 – 230 m3 49-54% Krmné brambory, řepa, obilí 500-600 m3 50-65% Odpad z pekáren a potravinářství (sójové boby, oves) 700 – 750 m3 55-58% Rostlinné oleje, tuk, glycerin 8500 – 1200 m3 65-68% Suroviny nemohou být jednoduše nality do reaktoru, je zapotřebí nějaká příprava. Původní substrát se rozdrtí na zlomek 0,4–0,7 mm a zředí se vodou v množství asi 25–30% sušiny. Ve velkých objemech vyžaduje směs důkladnější promíchání v homogenizačních zařízeních, po kterých je připravena k plnění do reaktoru.
Konstrukce bioreaktoru
Požadavky na umístění reaktoru jsou stejné jako u pasivní septiky. Hlavní částí bioreaktoru je digestor – nádoba, ve které probíhá celý proces kvašení. Aby se snížily náklady na ohřev hmoty, je reaktor vykopán do země. Teplota média neklesne pod 12–16 ° C a odtok tepla vznikající během reakce zůstává minimální.
Schéma zařízení na výrobu bioplynu: 1 – bunkr pro plnění surovin; 2 – bioplyn; 3 – biomasa; 4 – kompenzátor nádrže; 5 – poklop pro extrakci odpadu; 6 – přetlakový ventil; 7 – plynová trubice; 8 – vodní těsnění; 9 – spotřebitelům
Pro trávníky do 3 m3 je povoleno používat nylonové kontejnery. Protože tloušťka a materiál jejich stěn neinterferují s odtokem tepla, jsou kontejnery pokryty vrstvami expandovaného polystyrenu nebo minerální vlny odolné vůči vlhkosti. Spodní část jámy je betonována potěrem 7-10 cm se zesílením, aby se zabránilo vytlačování reaktoru ze země.
Nejvhodnějším materiálem pro stavbu velkých reaktorů je železobetonový beton. Má dostatečnou pevnost, nízkou tepelnou vodivost a dlouhou životnost. Před nalitím stěn komory je nutné namontovat šikmou trubku, aby se směs přiváděla do reaktoru. Jeho průměr je 200 – 350 mm, spodní konec by měl být 20 – 30 cm od dna.
V horní části vyhnívače je plynová nádrž – kupole nebo kónická struktura, která koncentruje plyn v horním bodě. Držák plynu může být vyroben z plechu, avšak v malých instalacích je oblouk vyroben z cihel a poté pokryt ocelovou sítí a omítnut. Při stavbě plynové nádrže je nutné v horní části zajistit utěsněný průchod dvou trubek: pro přívod plynu a instalaci přetlakového ventilu. Další potrubí o průměru 50 – 70 mm je položeno k odsávání odpadní hmoty.
Nádoba reaktoru musí být utěsněna a vydržet tlak 0,1 atm. Za tímto účelem je vnitřní povrch vyhnívače zakrytý souvislou vrstvou potahované bitumenové hydroizolace a na horní část plynové nádrže je namontován uzavřený poklop..
Odstraňování a obohacování plynu
Z pod kupolí plynojemu je plyn odváděn potrubím do nádoby s vodotěsným uzávěrem. Tloušťka vodní vrstvy nad výstupem z trubice určuje provozní tlak v reaktoru a je obvykle 250–400 mm.
Po uzavření vody lze plyn použít v topném zařízení a pro vaření. Pro provoz spalovacích motorů je však zapotřebí vyšší obsah metanu, takže je plyn obohacen.
První stupeň obohacení je snížení koncentrace oxidu uhličitého v plynu. K tomu můžete použít speciální zařízení pracující na principu chemické absorpce nebo na polopropustných membránách. Doma je obohacení možné také průchodem plynu vodním sloupcem, ve kterém se rozpustí až polovina CO2. Plyn je atomizován na malé bubliny trubkovými provzdušňovači, perlivá voda musí být periodicky odstraňována a stříkána za normálních atmosférických podmínek. V komplexech pro pěstování rostlin se tato voda úspěšně používá v hydroponických systémech.
Ve druhé fázi obohacení je obsah vlhkosti v plynu snížen. Tato funkce se nachází ve většině výrobních obvazových zařízení. Domácí sušicí prostředky vypadají jako Z-trubice naplněná silikagelem.
Využití bioplynu: specifičnost a vybavení
Většina moderních modelů topných zařízení je navržena pro práci s bioplynem. Zastaralé kotle lze relativně snadno znovu vybavit výměnou hořáku a zařízení pro přípravu vzduchu a plynu.
K získání plynu za provozního tlaku se používá běžný pístový kompresor s přijímačem, nastavený tak, aby pracoval při tlaku 1,2násobku konstrukčního tlaku. Tlak je normalizován regulátorem plynu, který pomáhá vyhnout se kapkám a udržuje rovnoměrný plamen.
Výkon bioreaktoru by měl být alespoň o 50% vyšší než spotřeba. Ve výrobě se nevytváří žádný přebytečný plyn: když tlak překročí 0,05–0,065 atm, reakce je téměř úplně zpomalena a obnoví se až po odčerpání části plynu.
Kolik energie je možné získat z jednoho zařízení na výrobu bioplynu?