Alternativní Vytápění - Bioplyn

Obsah:

Alternativní Vytápění - Bioplyn
Alternativní Vytápění - Bioplyn

Video: Alternativní Vytápění - Bioplyn

Video: Alternativní Vytápění - Bioplyn
Video: Vytápění - konvenční a alternativní způsoby (Nebojte se energie) 2024, Březen
Anonim
  • Vytápění bioplynem - historie
  • Bioplyn - co to je
  • Jaké faktory určují výtěžek bioplynu s vyšším obsahem metanu
  • Bioplynové stanice
  • DIY bioplynová stanice

    • Tvar bioreaktoru
    • Umístění bioreaktoru
    • Zařízení bioreaktoru
    • Tepelná izolace bioreaktoru
    • Nakládka a vykládka organického substrátu
    • Jak sbírat bioplyn
    • Plynový filtr
    • Uzavírací ventily a ventily
    • Mechanické míchání
    • Zahřívání organického substrátu v bioreaktoru
    • Plynové nádrže pro sběr bioplynu
  • Související videa
Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Mezi důležitými složkami našeho života mají velký význam nosiče energie, jejichž ceny rostou téměř každý měsíc. Každé zimní období dělá v rodinných rozpočtech zádrhel a nutí je nést náklady na vytápění, což znamená palivo pro vytápění kotlů a kamen. Ale co dělat, protože elektřina, plyn, uhlí nebo palivové dříví stojí peníze a čím dál jsou naše domy od hlavních energetických sítí, tím dražší bude jejich vytápění. Mezitím lze alternativní vytápění, nezávislé na jakýchkoli dodavatelích a tarifech, postavit na bioplynu, jehož výroba nevyžaduje geologický průzkum, vrtání vrtů nebo drahé čerpací zařízení.

Bioplyn lze získat prakticky doma a přitom s minimálními a rychle získanými náklady - mnoho informací o této problematice najdete v našem článku.

Vytápění bioplynem - historie

Zájem o hořlavý plyn vytvořený v bažinách během teplé sezóny roku vzrostl i mezi našimi vzdálenými předky - vyspělé kultury Indie, Číny, Persie a Asýrie experimentovaly s bioplynem před více než 3 tisíci lety. Ve stejných dávných dobách v kmenové Evropě si Alemanni Švábové všimli, že plyn uvolněný v bažinách hoří dokonale - používali ho k ohřívání chatrčí, dodávali jim plyn přes kožené trubky a pálili je v krbech. Švábové považovali bioplyn za „dech draků“, kteří podle jejich názoru žili v bažinách.

O několik století a tisíciletí později se bioplyn dočkal svého druhého objevu - v 17. a 18. století mu věnovali pozornost hned dva evropští vědci. Slavný chemik své doby, Jan Baptista van Helmont, zjistil, že během rozkladu jakékoli biomasy vzniká hořlavý plyn, a slavný fyzik a chemik Alessandro Volta vytvořil přímý vztah mezi množstvím biomasy, ve které probíhají procesy rozkladu, a množstvím uvolněného bioplynu. V roce 1804 objevil anglický chemik John Dalton vzorec pro metan a o čtyři roky později jej objevil Angličan Humphrey Davy v bažinatém plynu.

Jan Baptista van Helmont a Alessandro Volta
Jan Baptista van Helmont a Alessandro Volta

Vlevo: Jan Baptista van Helmont. Vpravo: Alessandro Volta

Zájem o praktické využití bioplynu vzešel s rozvojem plynového pouličního osvětlení - na konci 19. století byly ulice oblasti v anglickém městě Exeter osvětleny plynem získávaným z kanalizace.

Metanový vzorec
Metanový vzorec

Metanový vzorec

Ve 20. století nutnost energetických zdrojů způsobená druhou světovou válkou přinutila Evropany hledat alternativní zdroje energie. Zařízení na výrobu bioplynu, ve kterých se vyráběl plyn z hnoje, se rozšířila v Německu a ve Francii, částečně ve východní Evropě. Po vítězství zemí antihitlerovské koalice však zapomněli na bioplyn - elektřina, zemní plyn a ropné produkty plně pokrývaly potřeby průmyslu a obyvatelstva.

V SSSR byla technologie výroby bioplynu zvažována hlavně z akademického hlediska a nebyla žádným způsobem považována za poptávku.

Dnes se přístup k alternativním zdrojům energie dramaticky změnil - staly se zajímavými, protože náklady na konvenční zdroje energie se rok od roku zvyšují. Bioplyn je ve své podstatě skutečným způsobem, jak se zbavit tarifů a nákladů na klasické zdroje energie, získat svůj vlastní zdroj paliva, a to za jakýmkoli účelem a v dostatečném množství.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Největší počet bioplynových stanic založených a provozovaných v Číně: 40 milionů středních a malých elektráren, množství vyrobeného metanu - asi 27 miliard m 3 ročně.

Bioplyn - co to je

Jedná se o směs plynů, která se skládá hlavně z metanu (obsah od 50 do 85%), oxidu uhličitého (obsah od 15 do 50%) a dalších plynů v mnohem nižším procentu. Bioplyn je produkován týmem tří druhů bakterií, které se živí biomasou - hydrolýzními bakteriemi, které produkují potravu pro kyselinotvorné bakterie, které zase dodávají potravu bakteriím tvořícím metan, které tvoří bioplyn.

Chemické složení bioplynu
Chemické složení bioplynu

Chemické složení bioplynu

Fermentace původního organického materiálu (například hnoje), jehož produktem bude bioplyn, probíhá bez přístupu do vnější atmosféry a nazývá se anaerobní. Další produkt takové fermentace, zvaný kompostový humus, je dobře známý vesničanům, kteří jej používají k hnojení polí a zeleninových zahrad, ale bioplyn a tepelná energie vyrobená v hromadách kompostu se obvykle nepoužívají - a marně!

Jaké faktory určují výtěžek bioplynu s vyšším obsahem metanu

Za prvé - od teploty. Aktivita bakterií fermentujících organickou hmotu je tím vyšší, čím vyšší je teplota jejich prostředí; při nižších teplotách se fermentace zpomaluje nebo úplně zastaví. Z tohoto důvodu je výroba bioplynu nejběžnější v zemích Afriky a Asie v subtropických a tropických oblastech. V ruském podnebí bude získání bioplynu a úplný přechod na něj jako alternativního paliva vyžadovat tepelnou izolaci bioreaktoru a zavedení teplé vody do hmoty organické hmoty, když teplota vnější atmosféry klesne pod nulu.

Organický materiál vložený do bioreaktoru musí být biologicky odbouratelný, je nutné do něj vnášet značné množství vody - až 90% organické hmoty. Důležitým bodem bude neutralita organického prostředí, absence jeho složení složek, které brání rozvoji bakterií, jako jsou čisticí a čisticí prostředky, jakákoli antibiotika. Bioplyn lze získat téměř z jakéhokoli odpadu domácího a rostlinného původu, splašků, hnoje atd.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Proces anaerobní fermentace organických látek funguje nejlépe, když je hodnota pH v rozmezí 6,8-8,0 - vysoká kyselost zpomalí tvorbu bioplynu, protože bakterie budou zaneprázdněny konzumací kyselin a produkcí oxidu uhličitého, který neutralizuje kyselost.

Poměr dusíku a uhlíku v bioreaktoru musí být vypočítán jako 1 až 30 - v tomto případě bakterie dostanou potřebné množství oxidu uhličitého a obsah metanu v bioplynu bude nejvyšší.

Nejlepšího výtěžku bioplynu s dostatečně vysokým obsahem metanu je dosaženo, pokud se teplota ve fermentované organické hmotě pohybuje v rozmezí 32–35 ° C, při nižších a vyšších hodnotách se obsah oxidu uhličitého v bioplynu zvyšuje a jeho kvalita klesá. Bakterie produkující metan se dělí do tří skupin: psychrofilní, účinné při teplotách od +5 do +20 ° C; mezofilní, jejich teplotní režim je od +30 do +42 ° С; termofilní, pracující v režimu od +54 do +56 ° С. Pro spotřebitele bioplynu mají největší zájem mezofilní a termofilní bakterie, které fermentují organickou hmotu s větším výdejem plynu.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Mezofilní fermentace je méně citlivá na změny teploty o několik stupňů od optimálního teplotního rozsahu, vyžaduje méně energie k ohřevu organického materiálu v bioreaktoru. Jeho nevýhodami, ve srovnání s termofilní fermentací, jsou menší výtěžek plynu, delší doba úplného zpracování organického substrátu (asi 25 dní), výsledný rozložený organický materiál může obsahovat škodlivou flóru, protože nízká teplota v bioreaktoru neposkytuje 100% sterilitu.

Zvýšení a udržení teploty v reaktoru na úrovni přijatelné pro termofilní bakterie zajistí nejvyšší výtěžek bioplynu, úplná fermentace organických látek proběhne za 12 dní a produkty rozkladu organického substrátu jsou zcela sterilní. Negativní charakteristiky: překročení teplotního rozmezí přijatelného pro termofilní bakterie o 2 stupně sníží výtěžek plynu; výsledkem je vysoká poptávka po vytápění - značné náklady na energii.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Obsah bioreaktoru musí být míchán v intervalech 2krát denně, jinak se na jeho povrchu vytvoří kůra, která vytvoří bariéru pro bioplyn. Kromě jeho eliminace vám míchání umožňuje vyrovnat teplotu a úroveň kyselosti uvnitř organické hmoty.

V bioreaktorech kontinuálního cyklu dochází k největšímu výtěžku bioplynu při současném vykládání fermentované organické hmoty a plnění nové organické hmoty v množství rovnajícím se vypouštěnému objemu. V malých bioreaktorech, které se obvykle používají v chatkách, je nutné každý den extrahovat a přidávat organické látky v objemu rovnajícím se přibližně 5% vnitřního objemu fermentační komory.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Výtěžek bioplynu přímo závisí na typu organického substrátu vloženého do bioreaktoru (níže jsou průměrné údaje na kg hmotnosti suchého substrátu):

  • koňský hnůj dává 0,27 m 3 bioplynu, obsah metanu 57%;
  • dobytek (skot) dává 0,3 m 3 bioplynu, obsah metanu 65%;
  • čerstvý hnůj skotu dává 0,05 m 3 bioplynu s 68% obsahem metanu;
  • kuřecí trus - 0,5 m 3, obsah metanu v něm bude 60%;
  • vepřové hnoje - 0,57 m 3, podíl metanu bude 70%;
  • ovčí hnůj - 0,6 m 3 s obsahem metanu 70%;
  • pšeničná sláma - 0,27 m 3, s 58% obsahem metanu;
  • kukuřičná sláma - 0,45 m 3, obsah metanu 58%;
  • tráva - 0,55 m 3, se 70% obsahem metanu;
  • zeleň - 0,27 m 3, podíl metanu je 58%;
  • tuk - 1,3 m 3, obsah metanu 88%.

Bioplynové stanice

Tato zařízení se skládají z následujících hlavních prvků - reaktoru, zásobníku pro nakládání organické hmoty, výstupu bioplynu, zásobníku pro vykládání fermentované organické hmoty.

Podle konstrukčního typu jsou bioplynové stanice následujících typů:

  • bez zahřívání a bez míchání fermentované organické hmoty v reaktoru;
  • bez zahřívání, ale za míchání organické hmoty;
  • s ohřevem a mícháním;
  • s ohřevem, mícháním a zařízeními umožňujícími řídit a řídit fermentační proces.
Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Bioplynová stanice prvního typu je vhodná pro malou farmu a je určena pro psychrofilní bakterie: vnitřní objem bioreaktoru je 1–10 m 3 (zpracování 50–200 kg hnoje denně), minimální vybavení, výsledný bioplyn není skladován - okamžitě jde do domácích spotřebičů, které ho spotřebovávají. Tuto jednotku lze použít pouze v jižních oblastech, je určena pro vnitřní teplotu 5–20 ° C. Fermentovaná organická hmota se odstraňuje současně s plněním nové dávky; dodávka se provádí do kontejneru, jehož objem musí být stejný nebo větší než vnitřní objem bioreaktoru. Obsah nádoby je v ní uložen, dokud není vložen do oplodněné půdy.

Konstrukce druhého typu je také určena pro malou farmu, její produktivita je o něco vyšší než u bioplynových stanic prvního typu - zařízení obsahuje míchací zařízení s ručním nebo mechanickým pohonem.

Třetí typ bioplynových stanic je kromě směšovacího zařízení vybaven nuceným ohřevem bioreaktoru, zatímco teplovodní kotel pracuje na alternativní palivo vyrobené v bioplynové stanici. Výroba metanu v těchto zařízeních se provádí pomocí mezofilních a termofilních bakterií v závislosti na intenzitě ohřevu a teplotní úrovni v reaktoru.

Schéma zařízení na výrobu bioplynu
Schéma zařízení na výrobu bioplynu

Schéma zařízení na výrobu bioplynu: 1 - ohřev substrátu; 2 - plnicí krk; 3 - kapacita bioreaktoru; 4 - ruční míchadlo; 5 - nádoba na sběr kondenzátu; 6 - plynový ventil; 7 - nádrž na zpracovanou hmotu; 8 - pojistný ventil; 9 - filtr; 10 - plynový kotel; 11 - plynový ventil; 12 - spotřebitelé plynu; 13 - pachové těsnění

Poslední typ bioplynových stanic je nejsložitější a je určen pro několik odběratelů bioplynu, do konstrukce zařízení jsou zavedeny elektrický kontaktní tlakoměr, pojistný ventil, teplovodní kotel, kompresor (pneumatické míchání organických látek), přijímač, držák plynu, reduktor plynu, výstup pro plnění bioplynu do dopravy. Tato zařízení pracují nepřetržitě, umožňují nastavení kteréhokoli ze tří teplotních režimů díky přesně nastavitelnému ohřevu, vzorkování bioplynu se provádí automaticky.

DIY bioplynová stanice

Výhřevnost bioplynu vyrobeného v bioplynových stanicích je přibližně 5 500 kcal / m 3, což je o něco nižší hodnota než výhřevnost zemního plynu (7 000 kcal / m 3). Vytápění 50 m 2 bytového domu a použití plynového sporáku se čtyřmi hořáky bude vyžadovat v průměru 4 m 3 bioplynu za hodinu.

Průmyslová zařízení na výrobu bioplynu nabízená na ruském trhu stojí od 200 000 rublů. - vzhledem k jejich mimořádně vysokým nákladům stojí za zmínku, že tato zařízení jsou přesně vypočítána z hlediska objemu naloženého organického substrátu a jsou pokryta zárukami výrobců.

Pokud si chcete bioplynovou stanici vytvořit sami, pak jsou pro vás další informace!

Tvar bioreaktoru

Nejlepší tvar bude oválný (vejčitý), ale je velmi obtížné takový reaktor postavit. Bude snazší navrhnout bioreaktor válcového tvaru, jehož horní a dolní část jsou vyrobeny ve formě kužele nebo půlkruhu. Reaktory čtvercového nebo obdélníkového tvaru vyrobené z cihel nebo betonu budou neúčinné, protože se v nich v průběhu času vytvoří rohy v důsledku tlaku substrátu a také se v nich hromadí ztuhlé fragmenty organické hmoty, které narušují proces fermentace.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Ocelové nádrže bioreaktorů jsou hermeticky uzavřené, odolné vůči vysokému tlaku a není tak těžké je postavit. Jejich mínus je, že jsou špatně odolné vůči rzi; je nutné nanést na vnitřní stěny ochranný povlak, například pryskyřici. Vnější povrchy ocelového bioreaktoru musí být důkladně vyčištěny a natřeny ve dvou vrstvách.

Nádoby bioreaktorů z betonu, cihel nebo kamene musí být zevnitř pečlivě potaženy vrstvou pryskyřice, která zajistí jejich účinnou vodotěsnost a plynotěsnost, vydrží teploty asi 60 ° C, agresi sirovodíku a organických kyselin. Kromě pryskyřice můžete k ochraně vnitřních povrchů reaktoru použít parafín zředěný 4% motorovým olejem (novým) nebo petrolejem a zahřátý na 120–150 ° C - povrchy bioreaktoru musí být před nanesením parafinové vrstvy zahřáté hořákem.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Při vytváření bioreaktoru můžete použít nerezové plastové nádoby, ale pouze z tuhého s dostatečně silnými stěnami. Měkký plast lze použít pouze v teplé sezóně, protože s nástupem chladného počasí bude obtížné na něm zafixovat izolaci, kromě toho jeho stěny nejsou dostatečně pevné. Plastové bioreaktory lze použít pouze pro psychrofilní fermentaci organických látek.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Umístění bioreaktoru

Jeho umístění je plánováno v závislosti na volném prostoru na místě, vzdálenosti od obytných budov, místě ukládání odpadu a zvířat atd. Plánování pozemního, zcela nebo částečně ponořeného bioreaktoru závisí na úrovni podzemní vody, výhodnosti vstupu a výstupu organického substrátu do kontejneru reaktor. Optimální bude umístit reaktorovou nádobu pod úroveň terénu - dosáhne se úspor zařízení na zavádění organického substrátu, výrazně se zvýší tepelná izolace, pro kterou lze použít levné materiály (sláma, jíl).

Zařízení bioreaktoru

Nádrž reaktoru musí být vybavena poklopem, pomocí kterého lze provádět opravy a údržbu. Mezi tělesem bioreaktoru a krytem šachty musí být umístěno gumové těsnění nebo tmel. Vybavit bioreaktor snímačem teploty, vnitřního tlaku a úrovně organického substrátu bude volitelné, ale mimořádně výhodné.

Tepelná izolace bioreaktoru

Jeho absence neumožňuje provozovat bioplynovou stanici po celý rok, pouze za teplého počasí. Jíl, sláma, suchý hnůj a struska se používají k izolaci pohřbeného nebo částečně pohřbeného bioreaktoru. Izolace je položena ve vrstvách - při instalaci zakopaného reaktoru je základová jáma pokryta vrstvou PVC fólie, která zabraňuje přímému kontaktu tepelně izolačního materiálu s půdou. Před instalací bioreaktoru se na dno jámy nalije sláma, na ni se položí vrstva hlíny a poté se bioreaktor odkryje. Poté jsou všechny volné oblasti mezi nádobou reaktoru a jímkou položenou fólií z PVC naplněny slámou téměř na konec nádoby, na ni se nalije 300 mm vrstva jílu smíchaného se struskou.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Nakládka a vykládka organického substrátu

Průměr trubek pro plnění a vypouštění z bioreaktoru musí být minimálně 300 mm, jinak se ucpou. V zájmu zachování anaerobních podmínek uvnitř reaktoru by měl být každý z nich vybaven šroubovými nebo polootočnými ventily. Objem zásobníku pro dodávku organické hmoty, v závislosti na typu zařízení na výrobu bioplynu, se musí rovnat dennímu objemu vstupní suroviny. Násypka by měla být umístěna na slunné straně bioreaktoru, protože to zvýší teplotu v zaváděném organickém substrátu a urychlí proces fermentace. Pokud je zařízení na výrobu bioplynu připojeno přímo k farmě, měl by být bunkr umístěn pod jeho konstrukcí tak, aby do něj organický substrát vstupoval vlivem gravitace.

Potrubí pro nakládání a vykládání organického substrátu by měla být umístěna na opačných stranách bioreaktoru - v tomto případě bude vstřikovaná surovina rovnoměrně rozložena a fermentovaná organická hmota bude snadno extrahována pod vlivem gravitačních sil a hmotnosti čerstvého substrátu. Otvory a instalace potrubí pro nakládku a vykládku organických látek by měly být provedeny před instalací bioreaktoru na místo instalace a před položením vrstev tepelné izolace na něj. Těsnosti vnitřního objemu bioreaktoru je dosaženo tím, že vstupy do potrubí jsou umístěny pod ostrým úhlem, zatímco hladina kapaliny uvnitř reaktoru je vyšší než vstupní body do potrubí - hydraulické těsnění blokuje přístup vzduchu.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Zavádění nového a odběr fermentovaného organického materiálu se nejsnadněji provádí podle principu přetečení, tj. Zvýšení hladiny organické hmoty uvnitř reaktoru, když se zavádí nová část, odstraní substrát vypouštěcí trubkou v objemu rovném objemu zaváděného materiálu.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Je-li požadováno rychlé naložení organické hmoty a účinnost zavádění materiálu gravitací je nízká kvůli nedostatečnému odlehčení, bude nutná instalace čerpadel. Existují dva způsoby: suchý, při kterém je čerpadlo instalováno uvnitř plnicího potrubí a organické látky, které přicházejí k čerpadlu přes vertikální potrubí, jsou jím čerpány; mokré, u kterého je čerpadlo instalováno v nakládací násypce, je jeho pohon prováděn motorem, rovněž instalovaným v násypce (v nepropustném krytu) nebo přes hřídel, zatímco motor je instalován mimo násypku.

Jak sbírat bioplyn

Tento systém zahrnuje plynovod, který distribuuje plyn ke spotřebitelům, uzavírací ventily, nádrže na sběr kondenzátu, bezpečnostní ventil, přijímač, kompresor, plynový filtr, držák plynu a zařízení na spotřebu plynu. Instalace systému se provádí až po úplné instalaci bioreaktoru na daném místě.

Výstup pro sběr bioplynu se provádí v nejvyšším bodě reaktoru, je zapojen do série s: uzavřenou nádobou pro sběr kondenzátu; pojistný ventil a vodní uzávěr - nádoba s vodou, jejíž přívod plynového potrubí je veden pod hladinu vody, výstup je nad (plynové potrubí před vodním uzávěrem by mělo být ohnuté, aby voda nepronikla do reaktoru), což neumožňuje pohyb plynu v opačném směru.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Bioplyn vytvořený během fermentace organického substrátu obsahuje značné množství vodní páry, která tvoří kondenzát podél stěn plynovodu a v některých případech blokuje tok plynu ke spotřebitelům. Vzhledem k tomu, že je obtížné postavit plynovod takovým způsobem, že po celé jeho délce je sklon směrem k reaktoru, kde by odtékal kondenzát, pak je v každé z jeho nízkých sekcí nutné instalovat vodní brány ve formě nádob s vodou. Během provozu bioplynové stanice je pravidelně nutné z nich část vody odstraňovat, jinak její hladina zcela zablokuje tok plynu.

Plynovod musí být postaven z potrubí stejného průměru a stejného typu; všechny ventily a prvky systému musí mít také stejný průměr. Ocelové trubky o průměru 12 až 18 mm jsou použitelné pro bioplynové stanice malé a střední kapacity, spotřeba bioplynu dodávaného trubkami těchto průměrů by neměla překročit 1 m 3 / h (při průtoku 0,5 m 3 / h, použití trubek o průměru 12 mm pro délku přes 60 m). Stejná podmínka platí i při použití plastových trubek v plynovodu. Kromě toho musí být tato potrubí položena pod úrovní terénu o 250 mm, protože jejich plast je citlivý na sluneční světlo a vlivem slunečního záření ztrácí pevnost.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Při pokládce plynovodu je nutné pečlivě zajistit, aby nedocházelo k únikům a plynotěsnosti spojů - kontrola se provádí mýdlovou vodou.

Plynový filtr

Bioplyn obsahuje malé množství sirovodíku, jehož kombinace s vodou vytváří kyselinu, která aktivně koroduje kov - z tohoto důvodu nelze nefiltrovaný bioplyn použít pro spalovací motory. Mezitím lze sirovodík z plynu odstranit jednoduchým filtrem - 300 mm plynovým potrubím naplněným suchou směsí kovových a dřevěných třísek. Po každých 2 000 m 3 bioplynu, který prochází tímto filtrem, je nutné extrahovat jeho obsah a držet jej asi hodinu na čerstvém vzduchu - štěpky budou zcela očištěny od síry a mohou být znovu použity.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Uzavírací ventily a ventily

V bezprostřední blízkosti bioreaktoru je nainstalován hlavní plynový ventil, ventil, který uvolňuje bioplyn při tlaku vyšším než 0,5 kg / cm 2, by měl být řezán do plynového potrubí. Nejlepší kohoutky pro plynový systém jsou pochromované kulové ventily; kohouty určené pro vodovodní systémy nelze v plynovém systému použít. U každého ze spotřebičů plynu je nutná instalace kulového ventilu.

Mechanické míchání

Pro bioreaktory s malým objemem se nejlépe hodí ruční míchadla - mají jednoduchou konstrukci a během provozu nevyžadují žádné zvláštní podmínky. Mechanicky poháněné míchadlo je navrženo následovně - vodorovný nebo svislý hřídel umístěný uvnitř reaktoru podél jeho centrální osy, jsou na něm připevněny lopatky, pohybující se během rotace masy organické hmoty bohaté na bakterie z oblasti vykládky fermentovaného substrátu na místo nakládání čerstvé porce. Buďte opatrní - míchačka by se měla otáčet pouze ve směru míchání z oblasti vykládky do oblasti nakládky, pohyb bakterií tvořících metan ze zralého substrátu na nově dodávaný urychlí zrání organických látek a produkci bioplynu s vysokým obsahem metanu.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Jak často by měl být organický substrát míchán v bioreaktoru? Je nutné určit frekvenci pozorováním se zaměřením na produkci bioplynu - příliš časté míchání naruší fermentaci, protože to naruší aktivitu bakterií a navíc způsobí odebrání nezpracované organické hmoty. Průměrný časový interval mezi mícháním by měl být od 4 do 6 hodin.

Zahřívání organického substrátu v bioreaktoru

Bez zahřívání může reaktor vyrábět bioplyn pouze v psychrofilním režimu, v důsledku čehož bude množství produkovaného plynu menší a kvalita hnojiv je horší než v mezofilních a termofilních provozních režimech s vyšší teplotou. Zahřívání substrátu lze provádět dvěma způsoby: zahříváním párou; kombinování organické hmoty s horkou vodou nebo ohřev s výměníkem tepla, ve kterém cirkuluje horká voda (bez míchání s organickým materiálem).

Vážnou nevýhodou parního ohřevu (přímého ohřevu) je potřeba zahrnout do zařízení na výrobu bioplynu systém výroby páry, který zahrnuje systém čištění vody ze soli v něm obsažené. Zařízení na výrobu páry je výhodné pouze pro skutečně velké závody, které manipulují s velkým objemem substrátu, např. Odpadní vody. Ohřev párou vám navíc neumožňuje přesně řídit teplotu ohřevu organické hmoty, v důsledku čehož se může přehřát.

Výměníky tepla umístěné uvnitř nebo vně zařízení na výrobu bioreaktoru nepřímo ohřívají organickou hmotu uvnitř reaktoru. Tuto alternativu se vyplatí okamžitě vyřadit s ohřevem přes podlahu (základ), protože tomu brání hromadění pevného sedimentu na dně bioreaktoru. Nejlepším řešením by bylo zavedení výměníku tepla do reaktoru, avšak materiál, který jej tvoří, musí být dostatečně pevný a úspěšně odolávat tlaku organické hmoty při míchání. Větší výměník tepla zahřeje organickou hmotu lépe a rovnoměrněji, čímž zlepší proces fermentace. Vnější ohřev, s nižší účinností v důsledku tepelných ztrát ze stěn, je atraktivní v tom, že nic uvnitř bioreaktoru nebude rušit pohyb substrátu.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Optimální teplota ve výměníku tepla by měla být asi 60 ° C, samotné výměníky tepla jsou vyráběny ve formě radiátorových profilů, spirál, paralelních svařovaných trubek. Udržování teploty chladicí kapaliny na 60 ° C sníží riziko ulpívání částic suspenze na stěnách výměníku tepla, jejichž akumulace významně sníží přenos tepla. Optimální umístění výměníku tepla je v blízkosti míchacích lopatek, v tomto případě je hrozba usazování organických částic na jeho povrchu minimální.

Topné potrubí bioreaktoru je navrženo a vybaveno stejným způsobem jako konvenční topný systém, tzn. Je třeba dodržovat podmínky pro vracení chlazené vody do nejnižšího bodu systému, v jeho horních bodech jsou nutné odvzdušňovací ventily. Regulace teploty organické hmoty uvnitř bioreaktoru se provádí pomocí teploměru, kterým by měl být reaktor vybaven.

Plynové nádrže pro sběr bioplynu

Při konstantní spotřebě plynu je není potřeba, kromě toho, že je lze použít k vyrovnání tlaku plynu, což výrazně zlepší proces spalování. Pro instalace bioreaktorů s malou kapacitou jsou pro roli plynojemů vhodné automobilové komory velkého objemu, které mohou být zapojeny paralelně.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Pro konkrétní instalaci bioreaktoru jsou vybírány vážnější plynojemy, ocelové nebo plastové - v nejlepší verzi by měl plynojem obsahovat objem produkovaného bioplynu denně. Požadovaná kapacita plynového zásobníku závisí na jeho typu a tlaku, pro který je navržen, jeho objem je zpravidla 1/5 … 1/3 vnitřního objemu bioreaktoru.

Ocelová nádrž na plyn. Existují tři typy ocelových plynových nádrží: nízký tlak od 0,01 do 0,05 kg / cm 2; střední, od 8 do 10 kg / cm 2; vysoká, až 200 kg / cm 2. Je nepraktické používat ocelové nízkotlaké nádrže na plyn, je lepší je nahradit plastovými nádržemi na plyn - jsou drahé a jsou použitelné pouze se značnou vzdáleností mezi bioplynovou stanicí a spotřebitelskými zařízeními. Nízkotlaké nádrže na plyn se používají hlavně k vyrovnání rozdílu mezi denní produkcí bioplynu a jeho skutečnou spotřebou.

Alternativní vytápění - bioplyn
Alternativní vytápění - bioplyn

Bioplyn je čerpán do ocelových plynových nádrží středního a vysokého tlaku pomocí kompresoru; používají se pouze v bioreaktorech střední a velké kapacity.

Plynové nádrže musí být vybaveny následujícími přístroji: pojistným ventilem, vodním uzávěrem, redukčním ventilem a manometrem. Plynové nádrže vyrobené z oceli musí být uzemněny!

Související videa

Zdroj: youtube.com/BioConstruct

Zdroj: youtube.com/TheDmisky

Doporučená: