1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Генератор на биогазе

Получение биогаза для биогазовых генераторов

Биогазом называют газ, аналогичный природному по составу, но получаемый методом водородного или метанового брожения сырья органического происхождения

Состоит он из метана, углекислого газа и водяного пара, также в нем незначительно присутствуют такие вещества, как азот, кислород, сероводород и аммиак. Процентное содержание различных компонентов биогаза зависит от исходного состава сырья и условий протекания химической реакции (температура, равномерность состава сырья по объему, время пребывания исходного сырья в реакторе и т. д.).

Установки для производства биогаза и газовые генераторы на биогазе особенно актуальны для загородных домовладений, имеющих постоянный источник органических отходов. Это может быть животноводческая ферма — в таком случае обеспечивается практически безотходное производство, когда даже отходы, обычно подлежащие утилизации, используются для получения электрической или тепловой энергии.

Можно также организовать биогазовое энергоснабжение там, где есть возможность регулярно приобретать нужное сырье (например, поблизости от животноводческого хозяйства, скотобоен, садово-огородного хозяйства и т. д. — везде, где все время вырабатываются органические отходы).

Как получают биологический газ?

Для получения газа годится как сухая, так и влажная (содержание сухого сырья — менее 15 %) биомасса. В фермерских хозяйствах наибольшее распространение получили устройства, использующие влажную биомассу: такие биореакторы проще в изготовлении, эксплуатации, цена на них ниже, а сырье буквально валяется под ногами (навоз, пищевые отходы и т. д.).

Процесс производства довольно прост. На первом этапе сбраживания сложные органические вещества разлагаются до более простых органических соединений и газон, а на втором метанобразующие бактерии способствуют превращению полученных соединений в метан, углекислый газ и воду.

У биогазовых установок имеется еще один существенный плюс. Они не только производят необходимый для энергетики газ, но и перерабатывают отходы таким образом, что в остатке сохраняется достаточно питательных веществ и его можно использовать в качестве удобрения. Иначе говоря, биогазовая установка позволяет организовать такое производство, в котором даже отходы служат сырьем для получения нужных в хозяйстве ресурсов: электрической и тепловой энергии, удобрений.

Биогазовый генератор, ничем не отличается от обычного газового генератора, ведь у биогаза и природного газа состав аналогичный. Разница лишь в том, что биогазовая установка способна обеспечить загородному домовладению полную автономию, так как исходное сырье для получения электрической или тепловой энергии (газ) производится прямо в хозяйстве, а не покупается и доставляется извне.

Несомненным преимуществом биогаза является то, что благодаря ему можно обеспечить не только наличие электроэнергии, но и теплоснабжение, а также топливо для кухонной плиты.

Если применять газ по комбинированной схеме (получение электрической и тепловой энергий), то общий КПД системы достигает 90 %. При этом для выработки тепловой энергии используется отработанный горячий газ, который и служит для подогрева воды в отопительной системе и системе горячего водоснабжения.

Однако прежде, чем организовывать на своем участке производство биологического газа, нужно подсчитать: какое количество биогаза требуется для вашего хозяйства, какой должна быть мощность биогазовой установки и сколько потребуется сырья, чтобы обеспечить необходимое количество биогаза.

Следует отметить, что во многих случаях биогазовое энергоснабжение фермерских хозяйств не в состоянии полностью покрыть потребность в электрической и тепловой энергии: не хватает сырья для получения нужного количества биогаза. В этой ситуации возможны два варианта: либо сырье покупается (это возможно, если поблизости находится его источник, к примеру крупный животноводческий комплекс, деревообрабатывающее производство и т. д.), либо биогазовый генератор используется наряду с другими устройствами как часть общей системы энергоснабжения (например, вместе с ветрогенератором, солнечными батареями и т. д.).

Устройства для получения биологического газа

Рассчитывая мощность биогазовой установки, надо знать, что объем производимого биогаза зависит от множества факторов, в числе которых и температура реакции, и количество исходного вещества, и вид сырья, и его бактериальный состав и др. Из различных отходов получается разное количество биогаза.

Планируя использовать биогаз для организации автономного энергоснабжения загородного дома, необходимо знать, что:

  • для отопления 1 м2 жилых помещений требуется около 45 м2 газа;
  • для получения 1 кВт/ч электроэнергии требуется 0,7-0,8 м2 газа.
Читать еще:  Газосиликатные блоки на клей или раствор

Устройства для получения биогаза можно условно разделить на четыре типа. Это установки:

  • работающие в «естественном» режиме — без подогрева и перемешивания биомассы в реакторе;
  • с перемешиванием биомассы, но без подогрева;
  • с перемешиванием и подогревом биомассы;
  • с перемешиванием и подогревом биомассы, оснащенные средствами контроля и приборами для управления процессом брожения.

При этом для выработки биогаза необходимо наличие биореактора (емкость, в которой осуществляется анаэробное сбраживание биомассы) и газгольдера (устройство для сбора биогаза).

Все остальные компоненты являются желательными, но необязательными. Они увеличивают удобство пользования установкой (средства контроля, приборы для управления процессом брожения) и повышают ее производительность (устройства подогрева и перемешивания биомассы), однако биогаз можно получить и без них.

Нередко считается, что подогрев биомассы обязателен, так как это увеличивает производительность реактора и скорость получения биогаза. Но следует учитывать, что одновремённо возрастает и расход энергии на производство биогаза.

Когда речь идет о маломощном генераторе, предназначенном для обеспечения энергией одного хозяйства, такой перерасход может привести к существенному удорожанию топлива и нерентабельности установки. Поэтому в большинстве случаев владельцы частных домов используют биогазовые установки либо без подогрева, либо с незначительным подогревом (максимум до 40 °С).

Кстати, при эксплуатации установки в холодное время года подогрев становится обязательным, поскольку при температурах ниже 8 °С процесс анаэробного разложения биомассы останавливается.

Установка

Очень удобно располагать биореактор непосредственно под помещениями, где содержатся животные. Подобные варианты распространены в фермерских хозяйствах Германии и США: навоз из хлева поступает прямо в установку, в которой и получается биогаз. При этом энергозатраты на подогрев снижаются, потому что в холодное время года помещение для животных отапливается и можно обойтись без дополнительного подогрева биореактора.

Перемешивание биомассы в реакторе также не является обязательным, если это связано со значительными энергетическими затратами. Перемешивание обеспечивает равномерный состав смеси в реакторе, что улучшает условия для сбраживания, и устраняет корку, которая плавает на поверхности сбраживаемой массы, препятствуя выходу газа. Все это увеличивает производительность установки, но без этого можно обойтись.

Отсутствие в установке подогрева и/или устройства для перемешивания биомассы приводит к более длительному циклу разложения, то есть увеличивается время получения биологического газа.

Биогенератор — гениально и реально!

Здравствуйте, уважаемые читатели!

Вы подписались на мой блог? Ответ — да, тогда вы уже знаете как можно сэкономить энергию на альтернативных источниках. И если вы любитель новых технологий и не боитесь их применять, то это статья для вас.

Сотни миллионов тонн органических отходов ежегодно выбрасывают в атмосферу земли, миллиарды кубометров метана усугубляют и без того критическую ситуацию с экологическим балансом планеты. Все только и говорят о необходимости сокращения выбросов вредных парниковых газов, но при этом почему-то акцентируют внимание на пагубном воздействии углекислого газа (СО). Между тем, метан в этом отношении в 10 раз опаснее.

Используя биогенератор для отопления и электроснабжения, мы сможем не только улучшить экологическую обстановку, но и в существенной степени сократить потребление все уменьшающихся запасов углеродных энергоносителей.

Принцип работы

Все виды биологических отходов, при определенных условиях, приобретают тенденцию к брожению. В ходе процесса жизнедеятельности анаэробных бактерий получается биогаз, который на 60–80% состоит из метана, 20–40% углекислого газа, с незначительной примесью сероводорода.

В сбраживании биомассы участвуют несколько видов бактерий. Каждый следующий вид, вступая в процесс, питается продуктами жизнедеятельности предыдущего. Весь процесс преобразования биомассы протекает в три основных этапа:

  1. Сначала бактерии разрушают высокомолекулярные соединения (жиры, углеводы и белки), перестраивая их в более простые субстанции (моносахариды, жирные кислоты).
  2. На втором этапе в процесс вступают бактерии, образующие кислоты (уксусную, муравьиную и молочную), спирты (этанол, бутанол и метанол), газы (аммиак, сероводород, водород и двуокись углерода). Это этап окисления.
  3. И наконец, через 7–14 дней (в зависимости от температуры сбраживания) образуется вода, метан и углекислый газ.
Читать еще:  Горит ли угарный газ

В России использовать поверхностные биоустановки экономически нецелесообразно, так как в зимнее время большая часть произведенного газа будет уходить на подогрев самого реактора. Намного эффективнее будет разместить метатанк в подземной термокамере.

Устройство биогазовой установки

Сама биогазовая установка – это полностью автоматический, автономный комплекс или домашний биогенератор, состоящий из нескольких обязательных элементов:

  1. Метатанк (бионакопитель) – это герметичная (металлическая или железобетонная) емкость, в которой после загрузки биомассы, собственно, и происходит весь процесс производства метана. Мощность биогазовой установки напрямую зависит от объема бионакопителя. Биореактор должен быть оборудован системой для периодического перемешивания сбраживаемого субстрата, каналом для загрузки биомассы, системой автоматической выгрузки отработанного материала, электрическим или водяным подогревом и надежным патрубком для выхода газа, с обратным клапаном.
  2. Газгольдер – резервуар для накопления полученного биогаза. Накопитель должен иметь объем, соответствующий среднесуточному потреблению газа. Газгольдером может служить как купол метатанка, так и отдельная герметичная емкость. Главные требования, предъявляемые к газовым хранилищам, – устойчивость к механическим повреждениям, герметичность, способность выдерживать большое давление, огнестойкость.
  3. Система трубопровода, насосное оборудование, измерительная аппаратура и электроснабжение должно соответствовать всем правилам техники безопасности. И это не просто предостережение, так как речь идет о работе с легковоспламеняющимся материалом. Любая поломка, будь то: механическое повреждение или короткое замыкание в электросети, может привести к катастрофическим последствиям.

Сферы применения биогаза

Газ, полученный из биореоктора, можно использовать во всех сферах хозяйственной деятельности, где возможно применение природного газа или пропана:

  • наиболее простое и распространенное применение биогаза – сжигание в газовых печах, для приготовления пищи и газовых котлах;
  • для обогрева дома или теплицы;
  • поддержания оптимальной температуры в погребе или других хозяйственных помещениях, но это далеко не весь спектр его возможностей;
  • метан широко используется как биотопливо для заправки автомобилей, оснащенных газовым оборудованием;
  • в электрогазогенераторах для вырабатывания электроэнергии;
  • и даже в факельных светильниках для освещения придомовой территории.

Собираем установку по производству биогаза

Рассмотрим, как собрать простую биогазовую установку своими руками.

  1. Нам понадобится железная бочка 150–250 литров – это наш бионакопитель.
  2. Для загрузки биомассы в бочку впаиваем канализационную трубу так, чтобы ее нижний край не доходил до дна бочки на 30–40 сантиметров.
  3. Выкручиваем предохранительный клапан и на его место впаиваем трубу для отвода газа. В упрощенном варианте систему перемешивания субстрата можно не устанавливать.
  4. В качестве газгольдера будем использовать обычную автомобильную камеру.
  5. На место крепления золотника ставим тройник, один конец которого пойдет к заборной трубе метатанка, а другой – к источнику потребления, например, к газовой плите.
  6. После загрузки биоматериала реактор готов к работе.

Если предлагаемая информация показалась вам полезной, поделитесь ей со своими друзьями и не забудьте подписаться на канал, вас ждет еще много познавательных публикаций.

Биогазовая установка для частного дома: рекомендации по обустройству самоделки

Рачительный хозяин мечтает о дешевых энергоресурсах, эффективной утилизации отходов и получении удобрений. Домашняя биогазовая установка своими руками – это недорогой способ воплощения мечты в реальность.

Самостоятельная сборка такого оборудования обойдется в разумные деньги, а вырабатываемый газ станет хорошим подспорьем в хозяйстве: его можно использовать для приготовления пищи, отопления дома и других нужд.

Давайте попробуем разобраться в специфике работы этого оборудования, его преимуществах и недостатках. А также в том, возможно ли самостоятельно построить биогазовую установку и будет ли она эффективна.

Специфика получения биогаза

Биогаз образуется в результате брожения биологического субстрата. Его разлагают гидролизные, кислото- и метанообразующие бактерии. Смесь вырабатываемых бактериями газов получается горючей, т.к. содержит большой процент метана.

По своим свойствам она практически не отличается от природного газа, который используется для промышленных и бытовых нужд.

Биогаз – экологически чистое топливо, а технология его получения не оказывает особого влияния на окружающую среду. Более того, в качестве сырья для биогаза используют отходы жизнедеятельности, которые нуждаются в утилизации.

Их помещают в биореактор, где происходит переработка:

  • в течение некоторого времени биомасса подвергается воздействию бактерий. Срок брожения зависит от объема сырья;
  • в результате деятельности анаэробных бактерий выделяется горючая смесь газов, в состав которой входят метан (60%), углекислый газ (35%) и некоторые другие газы (5%). Также при брожении в небольших количествах выделяется потенциально опасный сероводород. Он ядовит, поэтому крайне нежелательно, чтобы люди подвергались его воздействию;
  • смесь газов из биореактора очищается и поступает в газгольдер, где хранится до момента использования по назначению;
  • газ из газгольдера можно использовать точно так же, как природный. Он поступает к бытовым приборам – газовым печам, отопительным котлам и т.п.;
  • разложившуюся биомассу необходимо регулярно удалять из ферментатора. Это дополнительные трудозатраты, однако усилия окупаются. После брожения сырье превращается в высококачественное удобрение, которое используют на полях и огородах.
Читать еще:  Гараж под газель размеры

Биогазовая установка выгодна для владельца частного дома только в том случае, если у него есть постоянный доступ к отходам животноводческих ферм. В среднем из 1 м.куб. субстрата можно получить 70-80 м.куб. биогаза, но выработка газа идет неравномерно и зависит от многих факторов, в т.ч. температуры биомассы. Это осложняет расчеты.

Чтобы процесс получения газа был стабильным и непрерывным, лучше всего строить несколько биогазовых установок, а субстрат в ферментаторы закладывать с разницей во времени. Такие установки работают параллельно, а сырье в них загружают последовательно.

Это гарантирует постоянную выработку газа, благодаря чему можно добиться его непрерывного поступления к бытовым приборам.

Самодельное биогазовое оборудование, собранное из подручных материалов, обходится гораздо дешевле установок промышленного производства. Его эффективность ниже, но вполне соответствует вложенным средствам. Если есть доступ к навозу и желание приложить собственные усилия для сборки и обслуживания конструкции, это очень выгодно.

Преимущества и недостатки системы

Биогазовые установки имеют немало преимуществ, но и недостатков хватает, поэтому перед началом проектирования и строительства следует все взвесить:

  • Утилизация отходов. Благодаря биогазовой установке можно получить максимум пользы от мусора, от которого все равно пришлось бы избавляться. Эта утилизация менее опасна для окружающей среды, чем закапывание отходов.
  • Возобновляемость сырья. Биомасса – это не уголь и не природный газ, добыча которых истощает запасы ресурсов. При ведении сельского хозяйства сырье появляется постоянно.
  • Относительная небольшое количество СО2. При получении газа окружающая среда не загрязняется, а вот при его использовании в атмосферу выделяется небольшое количество двуокиси углерода. Оно не опасно и не способно критично изменить экологию, т.к. его поглощают растения в процессе роста.
  • Умеренное выделение серы. При сгорании биогаза в атмосферу попадает небольшое количество серы. Это негативное явление, однако его масштабы познаются в сравнении: при сжигании природного газа загрязнение окружающей среды окислами серы гораздо больше.
  • Стабильная работа. Производство биогаза более стабильно, чем работа солнечных батарей или ветряков. Если энергией солнца и ветра нельзя управлять, то биогазовые установки зависят от деятельности человека.
  • Можно использовать несколько установок. Газ – это всегда риски. Чтобы снизить потенциальный ущерб в случае аварии, можно рассредоточить по участку несколько биогазовых установок. Если правильно спроектировать и собрать систему из нескольких ферментаторов, она будет работать стабильнее, чем один крупный биореактор.
  • Выгоды для сельского хозяйства. Для получения биомассы высаживают некоторые виды растений. Можно выбрать такие, которые улучшают состояние грунта. Например, сорго снижает эрозию почвы, улучшает ее качество.

У биогаза есть и недостатки. Хотя это относительно чистое топливо, оно все же загрязняет атмосферу. Также могут возникать проблемы с поставками растительной биомассы.

Безответственные владельцы установок нередко заготавливают ее так, что истощают землю и нарушают экологический баланс.

Расчет рентабельности установки

В качестве сырья для производства биогаза обычно используют коровий навоз. Одна взрослая корова может дать его столько, чтобы обеспечить 1.5 м.куб. топлива; свинья – 0.2 м.куб.; курица или кроль (в зависимости от массы тела) – 0.01-0.02 м.куб. Чтобы понять, много это или мало, можно сравнить с более привычными видами ресурсов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector