Enerģijas cenu pieaugums liek meklēt alternatīvas apkures iespējas. Labus rezultātus var sasniegt, pašražojot biogāzi no pieejamajām organiskajām izejvielām. Šajā rakstā mēs runāsim par ražošanas ciklu, bioreaktoru ierīci un ar to saistīto aprīkojumu..
Ievērojot pamatdarbības noteikumus, gāzes reaktors ir pilnīgi drošs un spēj piegādāt degvielu un elektrību pat mazai mājai, pat visam agrorūpnieciskajam kompleksam. Bioreaktora darba rezultāts ir ne tikai gāze, bet arī viens no vērtīgākajiem mēslošanas līdzekļu veidiem, dabiskā humusa galvenā sastāvdaļa.
Kā tiek iegūta biogāze
Lai iegūtu biogāzi, organiskās izejvielas tiek novietotas labvēlīgos apstākļos vairāku veidu baktēriju attīstībai, kuras savas dzīvības aktivitātes laikā izdala metānu. Biomasa iziet trīs transformācijas ciklus, un katrā posmā piedalās dažādi anaerobo organismu celmi. Viņu dzīvē nav nepieciešams skābeklis, taču liela nozīme ir izejvielu sastāvam un konsistencei, kā arī temperatūrai un iekšējam spiedienam. Apstākļus ar temperatūru 40–60 ° C un spiedienu līdz 0,05 atm uzskata par optimāliem. Iekrauta izejviela sāk ražot gāzi pēc ilgstošas aktivizēšanas, kas ilgst no vairākām nedēļām līdz sešiem mēnešiem.
Gāzes izdalīšanās sākums aprēķinātajā tilpumā norāda, ka baktēriju kolonijas jau ir diezgan daudzas, tāpēc pēc 1–2 nedēļām svaigā izejviela tiek ievadīta reaktorā, kas gandrīz uzreiz tiek aktivizēta un nonāk ražošanas ciklā..
Lai uzturētu optimālus apstākļus, izejvielas periodiski sajauc, temperatūras uzturēšanai izmanto daļu siltuma, kas rodas no gāzes sildīšanas. Iegūtā gāze satur no 30 līdz 80% metāna, 15-50% oglekļa dioksīda, nelielus slāpekļa piemaisījumus, ūdeņradi un sērūdeņradi. Izmantošanai mājsaimniecībā gāze tiek bagātināta, no tās noņemot oglekļa dioksīdu, pēc kura degvielu var izmantot plašā diapazonā enerģijas iekārtu: no spēkstaciju motoriem līdz apkures katliem.
Kādas izejvielas ir piemērotas ražošanai
Pretēji izplatītajam uzskatam, kūtsmēsli nav labākā izejviela biogāzes ražošanai. Degvielas daudzums tonnā tīru kūtsmēslu ir tikai 50–70 m3 ar koncentrāciju 28-30%. Tomēr lielākā daļa baktēriju, kas vajadzīgas reaktora ātrai palaišanai un efektīvas darbības uzturēšanai, ir dzīvnieku atkritumos..
Šī iemesla dēļ kūtsmēslus sajauc ar labības un pārtikas rūpniecības atkritumiem proporcijā 1: 3. Kā augu izejvielas tiek izmantotas šādas vielas:
Izejvielas Izlaide no 1 tonnas izejvielu СН koncentrācija4 Skābbarība no kukurūzas kātiem un vālītēm 400 m3 50–56% Zāle un graudu skābbarība 200–230 m3 49–54% Lopbarības kartupeļi, bietes, graudi 500-600 m3 50–65% Maizes ceptuvju un pārtikas rūpniecības atkritumi (sojas pupas, auzas) 700-750 m3 55–58% Augu eļļas, tauki, glicerīns 8500-1200 m3 65–68% Izejvielas nevar vienkārši ielej reaktorā, ir nepieciešama zināma sagatavošana. Sākotnējo substrātu sasmalcina līdz daļai 0,4–0,7 mm un atšķaida ar ūdeni apmēram 25–30% no sausās masas. Lielos apjomos maisījumam nepieciešama rūpīgāka sajaukšana homogenizēšanas ierīcēs, pēc tam tas ir gatavs ievietošanai reaktorā.
Bioreaktoru būvniecība
Prasības reaktora ievietošanas nosacījumiem ir tādas pašas kā pasīvai septiskajai tvertnei. Bioreaktora galvenā daļa ir fermentācijas iekārta – trauks, kurā notiek viss fermentācijas process. Lai samazinātu masas sildīšanas izmaksas, reaktors tiek izrakts zemē. Tādējādi barotnes temperatūra nenokrīt zem 12–16 ° C, un reakcijas laikā izveidotā siltuma aizplūde paliek minimāla.
Biogāzes stacijas shēma: 1 – izejvielu iekraušanas tvertne; 2 – biogāze; 3 – biomasa; 4 – tvertnes kompensators; 5 – lūka atkritumu ieguvei; 6 – spiediena samazināšanas vārsts; 7 – gāzes caurule; 8 – ūdens blīvējums; 9 – patērētājiem
Sagremotājiem līdz 3 m33 ir atļauts izmantot neilona traukus. Tā kā to sienu biezums un materiāls netraucē siltuma aizplūšanu, konteineri ir pārklāti ar putuplasta polistirola vai mitrumizturīgas minerālvates slāņiem. Bedres pamatne ir betonēta ar 7-10 cm lielu grīdu ar armatūru, lai novērstu reaktora izspiešanu no zemes.
Vispiemērotākais materiāls lielu reaktoru būvniecībai ir dzelzsbetona dzelzsbetons. Tam ir pietiekama izturība, zema siltuma vadītspēja un ilgs kalpošanas laiks. Pirms kameras sienu ielešanas ir nepieciešams uzstādīt slīpu cauruli, lai maisījumu piegādātu reaktoram. Tās diametrs ir 200-350 mm, apakšējam galam jābūt 20-30 cm attālumā no apakšas.
Regeneratora augšējā daļā ir gāzes tvertne – kupols vai koniska struktūra, kas koncentrē gāzi augšējā punktā. Gāzes turētāju var izgatavot no lokšņu metāla, tomēr nelielās instalācijās arka tiek izgatavota ar ķieģeļu mūriem, pēc tam apvilkta ar tērauda sietu un apmesta. Veidojot gāzes tvertni, tās augšējā daļā ir jānodrošina divu cauruļu noslēgta eja: gāzes ieplūdei un spiediena samazināšanas vārsta uzstādīšanai. Izlietotās masas izsūknēšanai tiek uzlikta vēl viena caurule ar diametru 50–70 mm.
Reaktora jaudai jābūt hermētiskai un jāiztur spiediens 0,1 atm. Lai to izdarītu, pārstrādātāja iekšējā virsma ir pārklāta ar nepārtrauktu pārklātu bitumena hidroizolācijas slāni, un gāzes tvertnes augšpusē ir uzstādīta noslēgta lūka..
Gāzu noņemšana un bagātināšana
No gāzes turētāja kupola caur cauruļvadu gāze tiek novirzīta traukā ar ūdens blīvējumu. Ūdens slāņa biezums virs caurules izejas nosaka darba spiedienu reaktorā un parasti ir 250–400 mm.
Pēc ūdens blīvējuma gāzi var izmantot apkures iekārtās un ēdiena gatavošanai. Tomēr iekšdedzes dzinēju darbībai ir nepieciešams lielāks metāna saturs, tāpēc gāze ir bagātināta.
Pirmais bagātināšanas posms ir samazināt oglekļa dioksīda koncentrāciju gāzē. Lai to izdarītu, jūs varat izmantot īpašu aprīkojumu, kas darbojas pēc ķīmiskās absorbcijas principa vai uz daļēji caurlaidīgām membrānām. Mājās bagātināšana ir iespējama arī caur gāzi caur ūdens stabu, kurā izšķīst līdz pusei CO2. Caur cauruļveida aeratoriem gāzi izsmidzina mazos burbuļos, gāzēts ūdens periodiski jāizņem un jāizsmidzina normālos atmosfēras apstākļos. Augu audzēšanas kompleksos šāds ūdens tiek veiksmīgi izmantots hidroponiskajās sistēmās.
Bagātināšanas otrajā posmā gāzes mitruma saturs tiek samazināts. Šī funkcija ir atrodama lielākajā daļā rūpnīcā izgatavoto pārsēju aprīkojuma. Pašmāju žāvētāji izskatās kā Z-caurule, kas piepildīta ar silikagelu.
Biogāzes izmantošana: specifika un aprīkojums
Lielākā daļa mūsdienu apkures iekārtu modeļu ir izstrādāti darbam ar biogāzi. Novecojušus katlus var relatīvi viegli aprīkot, nomainot degli un gaisa-gāzes sagatavošanas ierīci.
Lai iegūtu gāzi zem darba spiediena, tiek izmantots parastais virzuļkompresors ar uztvērēju, kas iestatīts darbam ar spiedienu, kas 1,2 reizes pārsniedz projektēto spiedienu. Spiediena normalizēšanu veic gāzes spiediena regulators, tas palīdz izvairīties no kritieniem un uzturēt vienmērīgu liesmu.
Bioreaktora veiktspējai jābūt vismaz par 50% lielākai nekā patēriņš. Ražošanā nerodas gāzes pārpalikums: kad spiediens pārsniedz 0,05–0,065 atm, reakcija gandrīz pilnībā palēninās un tiek atjaunota tikai pēc tam, kad daļa gāzes ir izsūknēta.
Biogāzes rūpnīca: rentabli pārstrādā organiskos atkritumus
Latvijā veiksmīgi atvērta biogāžu ražošanas rūpnīca, kas izmanto organiskos atkritumus, lai nodrošinātu rentablu enerģētisku un organisku resursu pārstrādi. Rūpnīcā tiek izmantots augstas kvalitātes aparatūras un ražošanas tehnoloģiju komplekss, kas ļauj efektīvu un vides draudzīgu pārstrādi. Tas nozīmē, ka rūpnīca nenovēršami neietekmē apkārtējo vide, un to var izmantot, lai nodrošinātu gāzes piegādes un potenciālos kalorijas patērētājus.
Inženiertehniskās sistēmas 
Vai biogāzes rūpnīcas darbība ir ilgtermiņā rentabla? Kāda ir rūpnīcas ieguvumi un kāds ir ieguldījumu atdeve? Kā tiek pārstrādāti organiskie atkritumi un kā tiek iegūta biogāze? Kādi ir šīs rūpnīcas efektivitātes rādītāji un kāda ir to ietekme uz vides aizsardzību?