Биогазовый реактор

Бесплатный газ, на котором можно приготовить пищу, можно получать из отходов жизнедеятельности человека и животных. Для этого можно собрать простую биогазовую установку.
Принцип получения газа из отходов очень прост: отходы помещаются в герметичный резервуар, где бродят определенное время выделяя смесь метана с другими газами, которая хорошо горит и пригодна для использования в быту.

Понадобится

Герметичный пластиковый бак с крышкой на 50-100 литров.
2 шаровых крана под газ.
Тройник.
Трубка силиконовая под газопровод.
Обжимные хомуты.
Камера от грузового автомобиля (или трактора).
Уголок с пластиковой трубой.

Изготовление биогазовой установки

Бочка с плотно закрывающейся крышкой. Обязательно проверьте ее полную герметичность.

Проделываем отверстие в крышке. Вставляем в него штуцер и герметизируем прилегание двухкомпонентным клеем.

Сбоку по той же технологии вклеиваем угловой фитинг с трубой, которая идет почти до самого дна бака.

Эта труба нужна для удаления отходом со дна, при заправке новых. Вклеиваем шланг к выходу.

Под него нужно будет поставить пластиковое ведро.
На штуцер в крышке надеваем шланг и фиксируем обжимным хомутом.

К другой стороне трубки крепим шаровый кран для перекрывания основной подачи.

От крана подключается трубка и идет на тройник. С тройника одни конец подключается ко второму карну, к нему будут подключатся потребители.

А другой выход с тройника идет на резиновую камеру, которая служит накопителем газа.

Изначально камеру нужно полностью сдуть, выпустив весь лишний воздух.

Заправка установки

Для заправки нужны практически любые растительные отходы, в моем случае пару килограмм очисток от овощей, фруктов, также гнилые плоды.

Все кидаем в бак.
Далее, для получения метанового брожения с выделением метана, нужно добавить органические отходы жизнедеятельности. В данном случае использовался 30-ти дневный навоз крупного рогатого скота. Общий объем навоза около 10 литров.

До объема бака 2/3 доливаем водой.

Вот так выглядит заправленная биогазовая установка. Закрываем плотно крышку.

Через 7 дней камера наполнилась природным газом.

Использование газа

Пробуем зажечь.

Подключаем газовую конфорку.

Горит отлично.

Можно приготовить пищу.

При сгорании запаха практически нет.

Источник: SdelaySam-SvoimiRukami.ru

Уже почти три года назад я делал статью про биогазовые исследования, которые мы проводили в Томске. Статья в то время вызвала значительный интерес и даже сейчас мне на почту приходят письма с просьбой подробней рассказать об этой технологии и перспективах её практического внедрения. Мы не бросили развивать эту тему, накопилось много интересных мыслей и новостей, о которых хочется рассказать, поэтому заинтересованных милости просим под кат.

Что нового?

Самая главная новость — тема до сих пор жива. Идея перерабатывать отходы в что-то полезное и даже выгодное сама по себе греет душу. Напоминаю, что биогазовые технологии позволяют переработать органические отходы (навоз, канализационные стоки и т.п.) в горючий газ и биоудобрение.

Получаемое удобрение можно использовать для увеличения урожайности практически любых растений. К примеру, увеличение урожайности пшеницы, которое было зафиксировано в независимых испытаниях на Алтае по сравнению с контрольными участками где удобрение не использовалось, составило порядка 30 процентов.

На треть! При этом затраты на удобрения составили не более 10 процентов от суммы дополнительно полученной прибыли, что само по себе отличный результат.

В последнее время появились патенты по технологии ускорения получения биогаза, однако применить их в реальных установках пока не представляется возможным, но тот факт, что в этой области продолжаются разработки, безусловно, радует. Самой успешной (на наш взгляд) является технология, описанная в другом патенте, суть которого заключается в добавлении на разных стадиях процесса простой воды, но с измененным окислительно-восстановительным потенциалом. Авторы молодцы, что досконально разобрались в биологической сути процесса.

Биогаз или биоудобрения?

Как и ранее я остаюсь сторонником того, что биогазовые технологии трудно позиционировать как исключительно энергетические. В первую очередь, эти технологии хороши для облегчения экологической ситуации, связанной с утилизацией биологических отходов, которых вокруг сельскохозяйственных предприятий скапливается огромное количество. Это настоящая проблема, которая помимо экологического вреда часто является катализатором вспышек опасных инфекций.

Конечно, в процессе переработки выделяется большое количество биогаза, но он требует тщательной очистки, осушения, сжатия и с ним больше хлопот, чем выгод. Это, в первую очередь, связано с получением из биогаза электричества, что требует огромных затрат. Поэтому разумнее всего, особенно в России, утилизировать биогаз до тепла, которое можно использовать для поддержания самого биогазового процесса и для отопления зданий и сооружений. Мы — холодная страна и тепло будет необходимо всегда. Если не использовать биогаз для генерации электричества, то становится более выгодно строительство и самих биогазовых станций.

Исследовательская установка

Так случилось, что в процессе наших исследований для экспериментальной установки нам требовался навоз в количестве 40-50 кг в сутки. Живем мы в городе, коров у нас нет, как источник биомассы мы себя рассматривали в самом крайнем случае и мы стали искать поставщика навоза. Пришлось навоз возить с пригорода. Приезжаем в деревню и находим подворье с коровами. Зима. Стучимся в дверь, открывает хозяин и мы просим у него навоза. Изумление в глазах. Оно вам зачем, ребята? Говорим, мол, ученые, делаем эксперименты. Надо. Идите, говорит дедок, по добру по здорову. А если будем покупать? По 50 рублей за ведро? Через некоторое время в деревушке под Томском стали ходить легенды о том, что из города ездят чудаки, которые платят деньги за… Ну вы поняли. Но проблемы с сырьем решены.

Установка состоит из трех специализированных ёмкостей, связанных собой трубопроводами с запорной (управляемой) арматурой (задвижками). Основой установки является специализированная ёмкость определенного объема, называемой ферментером, также установка содержит ёмкость для пробоподготовки сырья, систему контроля и автоматизации процесса. Система автоматизации и управления установкой — собственной разработки. Ничего особо сложного в ней нет.

Ферментеры подлежат монтажу и утеплению для максимального сохранения тепловой энергии, особенно если установка будет в дальнейшем эксплуатироваться на открытой площадке. Самое важное — сделать верный расчет объема главного ферментера (конечно с некоторым запасом).

Конечно, выход биогаза зависит от качества исходного сырья, если можно применить термин «качество» к навозу. Но на самом деле, исходное сырье имеет важнейшее значение. Лучше всего, чтобы сырье было без примесей, посторонних загрязнений, без плесени и ПАВов. Главный закон биогазовой установки — путь сырья к загрузке должен быть как можно короче. Выход биогаза из навоза различных животных, конечно, разный. Это зависит от особенностей пищеварения, что определяет состав и структуру отходов.

В биогазовую станцию может быть добавлены другие органические отходы, такие как очистки овощей, фруктов, свежая трава, хозяйственные стоки и т.п. Это даже лучше, чтобы сырье для станции было смесью различных отходов. Это улучшает процесс переработки, делает его более стабильным, а выход биогаза — больше. При этом на однотипном сырье, к примеру, на чистых свиных стоках или курином помете процесс вообще может остановиться, так как эти субстраты сильно токсичны и их обязательно надо разбавлять другими отходами, обеспечивая буферизацию сырья.

Выходящий из установки газ называется биогазом. Это горючий газ сложного состава. В нем две трети метан, остальное — углекислый газ, сероводород, примеси водорода, аммиака, пары воды. Накапливается газ в специальном газонепроницаемом мягком мешке — газгольдере.

Если накопленный газ очистить от углекислоты и других опасных примесей получаем биометан — полный аналог природного газа. Однако, очистка биогаза дорогая процедура и направлена, в первую очередь, для того, чтобы получать электричество или заправлять автомобили. Если такая задача не стоит — то биогаз можно использовать без особой очистки для получения тепла и горячей воды. Именно для этих целей (по нашему мнению) целесообразней всего использовать биогазовые установки в наших условиях.

Перспективы биогазовых технологий

Для России. И, конечно, это мое частное мнение. Для начала я бы разделил этот вопрос на две части. Промышленное использование биогазовой технологии и различные частные практики.

Промышленное использование биогазовых технологий слабо развивается в принципе из-за практического отсутствия добротных технологий, правового вакуума в законодательстве и жесточайшей коррупции. Безусловно, без бюджетного плеча такие технологии достойно развить не удастся, но как быть с тем, чтобы под маркой развития биогаза не проворачивались коррупционные схемы различных деятелей от инноваций — я не знаю. Остается направление использования биогазовых станций частниками. Вот здесь наблюдается некий наш российский феномен, о котором хочется поговорить особо. Во-первых, в природе нашего человека заложен принцип по возможности никогда ни за что не платить.
крайней мере существенные деньги. А лучше всего халява! Вот это свойство используют всякие жулики, которые завалили интернет видео и сайтами с предложениями за три копейки построить биогазовую станцию, получать биогаз в неограниченных объемах и забыть про все проблемы. Именно такие деятели дискредитировали саму тему биогаза в России, которая, кстати, очень активно развивается сейчас во всем мире. Особенно в Китае. Биогазовая установка не может стоить дешево.

Это все-же биотехнология, которая имеет ряд особенностей, требует современного контроллинга, определенной квалификации операторов и т.д. Это не сарайная технология, она требует нового понимания сути сельскохозяйственного производства, принципа неразрывности всех процессов — от подготовки сырья, транспортировки, ветеринарных манипуляций, навозоудаления, заканчивая маркетингом биоудобрений и энергетическим аудитом производства. Только в этом случае биогазовые технологии дадут необходимый эффект. Какой смысл городить биогазовые станции в старых коровниках и на СХ предприятиях прошлого века? Почему не делать новые проекты крупных животноводческих комплексов с интеграцией всех наиболее перспективных и интересных технологий, которые существуют? Ведь очевидно, что именно здесь заложен будущий успех. Опять же — это мое мнение.

Эффект кулака

С одной стороны мы видим большое количество самоделок биогазовых станций, с другой — наблюдается иной феномен. Эффект кулака. Что я имею ввиду? Есть люди, которые занимаются фермерским хозяйством. Такие вот современные кулаки. Хозяйственные и ответственные с одной стороны, но и независимые с другой.

Такие люди дают другой запрос. Они через биогазовую установку хотят приобрести независимость. Газ для себя, никому не кланяться в ноги. Такие люди готовы покупать установки хорошего качества и дорого. Именно на этот необычный сегмент потребителей стоит обратить особое внимание. В этой связи сейчас наша группа ориентирована на создание комплексного решения — минифермы для частного фермера с установкой биогазового синтеза на 500-600 м³ газа в месяц. Для решения этой задачи хватит дюжины дойных коров. Проект самого коровника уже есть, остается его связать с биогазовой установкой, зарегистрировать и придать четкий технический и юридический статус этого животноводческого комплекса.

Почему такой подход? Поясняю. Станция предназначена для независимого отопления усадьбы фермера (до 200м³) и обеспечения горячей водой как его дома, так и на производстве. Электричество из биогаза получать не предусматривается — дорого. Поддержкой проекта (помимо биогаза) является использование биоудобрения. Как для себя, так и для продажи под единым торговым брендом, который набирает обороты сейчас.

Это помогает формально окупить установку за два-три года. Не за два-три месяца, как в рекламе в Интернет или на YouTube, а именно за пару-тройку лет. Чтобы проект такой минифермы довести до ума, нужны электронщики, специалисты по промышленной автоматизации, специалисты- проектировщики легкий зданий и сооружений, эксперты по пожарной безопасности, люди, которые хорошо знают особенности технических регламентов, всяких ГОСТов, СНИПОВ, нужен хороший юрист (на всякий случай), маркетолог, патентовед, конструкторы.
делаем этот проект открытым, желающие могут предложить свои компетенции. Так часто бывало, что только всем миром можно что-то сделать. Что-то стоящее. Напишите мне [email protected] если вам эта тема интересна и( или) есть собственные идеи.

Источник: habr.com

Что это?

Биогаз, который является экологически чистым топливом, получают в биогазовых установках, агрегатах, представляющих из себя комплекс технических сооружений и аппаратов, объединенных в единый технологический цикл.

Комплектация биогазовой установки может быть различной, в зависимости от ее мощности, вида сырья и получаемого конечного продукта в виде тепловой или электрической энергии, обоих видов энергии или только биогаза, используемого в бытовых газовых плитах и в качестве топлива для автомобилей.

Стандартная установка, состоит из следующих узлов и агрегатов:

Емкость накопитель, в которой накапливается используемое, для получения биогаза, сырье;
Миксеры и мельницы различной конструкции, делящие крупные фракции сырья на более мелкие;

Газгольдер, герметично закрываемая емкость, служащая накопителем получаемого газа;
Реактор, емкость или резервуар, в котором происходит процесс образования биотоплива;
Системы подачи сырья в реактор установки;
Система передачи получаемого топлива от реактора и газгольдера, далее на этапы обработки и преобразования в другие виды энергии;
Системы автоматики, защиты и контроля за процессами производства газа и продуктов его переработки.

На выше приведенной схеме, условно показан технологический цикл производства биогаза с использованием жидкого и твердого сырья, с дальнейшей его переработкой и получением тепловой и электрической энергий.

Кому нужны биогазовые установки

В связи с тем, что современному человеку достаточно трудно обходиться без тепла и электричества, то биогазовые установки, которые являются агрегатами, производящими эти виды энергии, нужны всем и везде. Единственный фактор, который влияет на необходимость и возможность установки подобного агрегата в том или ином месте, это наличие достаточного количества органического сырья, необходимого для работы устройства.

К тому же, в наше время борьбы за чистоту окружающего мира, являясь экологически чистыми при производстве энергии и работающие на альтернативном топливе, данные установки, все более широко используются как в нашей стране, так и за ее пределами.

Принцип действия

Принцип работы подобный устройств основан на брожении и разложении органических отходов сельскохозяйственных и иных производств, осуществляемом в реакторе биогазовой установки, под воздействием особых гидролизных, кислотообразующих и метанобразующих бактерий. В результате разложения сырья получается биогаз, состоящий из смеси метана, углекислого газа и примесей прочих газов (аммиак, сероводород, азот и т.д.).

Работа биогазовой установки осуществляется следующим образом:

Продукты жизнедеятельности сельскохозяйственных животных (навоз), отходы пищевых и иных производств (лесопереработка), поступают в накопительные емкости;
При использовании сырья, требующего измельчения, выполняется и эта операция, после чего подготовленное сырье, путем устройства насосов, транспортеров (для твердых видов сырья), поступает в переходную емкость (на схеме кислототенк), где происходит дополнительный подогрев биомассы;
Подготовленное сырье поступает в биореактор, который должен быть прочным, кислотостойким и герметично закрытым, что определяет процесс производства биогаза;
Для создания оптимальных условий для разложения подготовленного сырья и ускорения процесса брожения, в реакторе, как правило, монтируются устройства, обеспечивающие его дополнительный нагрев и перемешивание продуктов разложения;
Оптимальный температурный режим, для работы биорекатора — +40,0 *С;
В результате разложения и брожения, через определенные промежуток времени, который зависит от исходного сырья и технических возможностей конкретной установки, образуется биогаз и биоудобрения;
Биогаз накапливается в газгольдере, который может быть отдельно стоящим от биореактора, или смонтирован в едином корпусе с ним;
Биоудобрения накапливаются в емкости самого биореактора и после завершения процесса брожения убираются для дальнейшего использования;
Биогаз, под давлением, создаваемом в газгольдере, поступает в систему очистки, после чего используется потребителями для получения электрической, тепловой энергии и для бытового потребления;
Биоудобрения поступают в емкость накопитель, затем путем сепарации, разделяются на твердые и жидкие, после чего используются по прямому назначению.

Сравнение биогаза с другими источниками энергии

При сравнении производства биогаза, служащего топливом для получения различных видов энергии, с другими видами получения альтернативной энергии, как то, солнечные электростанции и ветровые генераторы, то видно, что данные установки, обладают одним преимуществом, это способность работать, вне зависимости от внешних факторов (погода, сезонность и т.д.) в круглосуточном и круглогодичном циклах.
Еще один аспект использования биогазовых установок, как то, возможность использовать в полном объеме установленную мощность агрегатов, сопоставляет их с традиционными устройствами получения энергии (нефть, газ и т.д.) и гарантирует их использование в ближайшей и долгосрочной перспективах.

Внутренняя энергия 1,0 м3 биогаза, сопоставима с:

0,6 м3 природного газа;
0,74 л нефти;
0,65 л дизельного топлива;
0,48 л бензина.

При сжигании 1,0 м3 биогаза выделяется 9,0 кВт тепловой энергии, что позволяет произвести до 1,5 кВт электрической энергии или обогреть помещение площадью до 80,0 м2 в течение нескольких часов.

Характеристики горючести биогаза и прочих горючих газов несколько разняться, для сравнения они приведены в ниже следующей таблице:

характеристики	Газ
характеристики	Единица измерения	Биогаз	Природный газ	Пропан	Метан
Теплота сгорания	кВт*ч/м3	6,0	10,0	26,0	10,0
Плотность	кг/м3	1,2	0,7	2,01	0,72
Соотношение плотности с воздухом	кг/м3	0,9	0,54	1,51	0,55
Температура воспламенения	*С	700	650	470	650
Скорость распространения пламени в воздухе	м/с	0,25	0,39	0,42	0,37
Предел воспламенения пламени в воздухе	%	6,0 – 12,0	5,0 – 15,0	2,0 – 10,0	5,0 – 15,0

Биогаз – это альтернативный вид топлива, постепенно завоевывающий рынок возобновляемых источников энергии в разных странах и на разных континентах нашей планеты.

Биогазовая установка для частного дома

В связи с тем, что в личном подсобном хозяйстве, количество образующихся органических отходов и продуктов деревообработки и переработки сельскохозяйственных культур, ограничено, то в качестве основного и единственного источника энергии, вне зависимости от направленности (тепловая, электрическая, газ), биогазовые установки рассматривать не целесообразно.

К тому же, необходимо учитывать, что при работе подобных устройств, выделяется целая группа прочих газов (сероводород, аммиак и т.д.), которым свойственен специфический неприятный запах, что требует выполнять монтаж установки на некотором удалении от жилых помещений.

Конструктивно, подобная установка может выглядеть следующим образом:

Главный элемент — это реактор, в качестве которого выступает емкость, соответствующая объемами сырья. Емкость может быть установлена в различном исполнении (подземная, наземная и частично заглубленная конструкция).
В емкости должны быть предусмотрены загрузочный люк, отводная труба или штуцер для отвода газа, люк для удаления переработанного сырья (может совмещаться с загрузочным) и механизм перемешивания, при необходимости. Монтируемые узлы и элементы должны герметично закрываться и держать определенное давление.
К штуцеру отводной трубы подсоединяется отводящий трубопровод, на котором устанавливается запорный вентиль и манометр, для контроля за давлением получаемого газа.
При необходимости, может быть установлен электрический привод на мешалке установки, а также насос и транспортер в системах подачи сырья.

Для фермерского хозяйства

При наличии у фермерского хозяйства, или иного не крупного предприятия, среднее количество органических отходов (пилорама, тепличное хозяйство, птицеферма и т.д.), появляется возможность смонтировать более крупную установку, позволяющую обеспечить собственные потребности в тепловой и электрической энергиях.
В этом случае процесс производства топлива аналогичен процессу, при использовании в частном порядке, отличие лишь в мощности агрегатов и соответственно, объемах перерабатываемого сырья.

Конструктивно, это может выглядеть следующим образом:

На данной схеме представлены:

1 – емкость накопитель продуктов жизнедеятельности сельскохозяйственных животных (навоз);
2 – фекальный насос, обеспечивающий подачу навоза для переработки;
3 – котел (реактор), агрегат в котором происходит процесс разложения и брожения сырья;
4 – элемент, обеспечивающий отвод переработанного сырья;
5 – отводящий трубопровод;
6 – газгольдер, накопитель биогаза;
7 – устройство по преобразовании газа в тепловую энергию (газовая горелка);
8 – получаемая тепловая энергия;
9 – устройство по преобразованию газа в электрическую энергию (газогенератор);
10 и 11 – электрическая и тепловая энергии, получаемые при работе газогенератора.

Биогазовая установка для предприятия

Когда крупное предприятие, имеющее значительный объем отходов производства, строит биогазовую установку, то сам процесс ничем не отличается от выше перечисленных вариантов (личное и фермерское хозяйства).

Разница лишь в мощности установки, ее геометрических размерах, наличии средств автоматики и защиты. Вариант такой установки, для крупного предприятия, может выглядеть следующим образом:

Как правило, на крупные биогазовых установка, кроме стандартных операций, рассмотренных в выше рассмотренных вариантах комплектации, применяются и дополнительные, это:

несколько ступеней очистки газа;
подготовка газа перед подачей на переработку;
охлаждение перед подачей на газогенератор;
прочие системы, в зависимости от конструкции установки и видов используемого сырья.

Средние цены

В настоящее время, биогазовые установки изготавливаются рядом отечественных и зарубежных компаний.

Наиболее популярны среди различных групп пользователей, следующие модели, это:

Мини биогазовая установка БУГ-М, производства Россия. В комплект установки входит оборудование емкостью 1,0 м3 (100 л) перерабатываемого сырья и выходом готового продукта в виде биогаза в объеме 1,0 м3/сутки и удобрения – 100 л/сутки.
Стоимость комплекта – от 170000,00 рублей.
Биогазовая установка «BioMash-20», производство Россия.

Объем перерабатываемого сырья составляет 700,0 кг/сутки, при этом выход готового продукта составляет:

Электрической энергии – до 20,0 кВт/час;
Тепловой энергии – до 2,4 Гкал/сутки.
Данная модель может быть использована на животноводческих фермах по содержанию до 12 голов крупного рогатого скота, 250 свиней или до 1200 птиц, различных видов. Стоимость комплекта оборудования – от 2000000,00 рублей.

Биогазовые комплексы различной производительности, компании Rucons Gobal UG (Германия).
Все оборудование изготавливается из нержавеющей стали и монтируется в отдельных технологических модулях (ферментация, смешивание, брожение, автоматика и управление и т.д.).
Стоимость комплекта, в зависимости от производительности — от 2500000,00 рублей.

Как сделать своими руками

Умея работать с различным ручным инструментом, имея навыки сантехнических и сварочных работ, а также свободное время и желание, можно изготовить биогазовую установку малой мощности своими руками.

Работы выполняются в соответствии с ниже приведенной схемой и в следующей последовательности:

Монтируется корпус реактора, в котором будет происходить брожение. Для этого используется металлическая емкость или сооружается бетонная конструкция (№1 на схеме), произвольной формы.
В верхней части реактора изготавливается крышка (№3 на схеме), а в боковых стенках – отверстия для загрузки сырья (№2 на схеме) и выгрузки переработанного материала (№% на схеме). Крышка и отверстия должны быть герметичны по отношению к окружающей среде.
Отдельно устанавливается газгольдер, устройство, служащее накопителем биогаза (№4 на схеме).
От газгольдера до места потребления монтируется трубопровод (№6 на схеме), с устройством вентилей и элементов защиты (клапана и задвижки).

Плюсы и минусы

Топливо, получаемое в биогазовых установках (биогаз), является возобновляемым и альтернативным традиционным, источником энергии.

Использование подобных агрегатов позволяет добиться положительных результатов в различных составляющих их применения, это:

Экологическая – при устройстве подобных установок вблизи предприятий, являющихся поставщиками сырья, уменьшается защитная санитарная зона вокруг них. Снижаются выбросы вредных веществ в атмосферу.
Энергетическая – имея доступное сырье по минимальным ценам, а иногда и без таковой (бесплатно), в результате потребитель получает различные виды энергии и топлива с низкой себестоимостью.
Экономическая – монтаж биогазовых установок позволяет избежать строительства очистных сооружений и заградительных устройств (растекание навоза на животноводческих комплексах), и затрат по утилизации мусора.

Достоинствами подобных агрегатов, также являются:

Доступность различного вида сырья.
Неисчерпаемость сырьевой базы, обеспеченная ростом сельскохозяйственного производства и объемов продукции пищевой отрасли.
Обеспечивает утилизацию отходов жизнедеятельности животных и органического мусора.

Недостатками являются:

Являясь экологически чистым видом топлива, биогаз, тем не менее, при сжигании, выделяет определенное количество вредных веществ в атмосферу.
Территориальная зависимость места размещения установки от района нахождения источников сырья (крупные животноводческие комплексы, перерабатывающие предприятия и объекты сельскохозяйственного производства).
Высокая стоимость комплекта оборудования и соответственно продолжительные сроки его окупаемости.

Источник: alter220.ru