Биогаз для чайников. Часть 8.3. "Всепогодная" установка.

1. Что такое биогаз.
2. Анаэробное брожение.
3. Распространенные заблуждения.
4. Кому это нужно.
5. Что можно получить.
5.1. Биогаз.
5.2. Тепловая энергия.
5.3. Электроэнергия.
5.4. Биогумус.
6. Хранение продуктов, произведенных биогазовой установкой.
7. С чего начинать.
8. Делаем сами.
8.1. "Китайская" яма.
8.2. Гибкий ферментатор.
8.3. "Всепогодная" установка.
9. Промышленные конструкции.

В наших широтах малые биогазовые установки чаще всего делают с использованием примерно той же конструкции, что и у больших промышленных установок. Такая малая установка состоит из подготовительной емкости для субстрата, системы подачи субстрата в реактор, утепленного реактора, системы поддержания температуры в реакторе, системы перемешивания субстрата в реакторе, системы слива субстрата из реактора, приемника шлама, газгольдера, системы вывода биогаза и подачи его потребителям, блока автоматики блока теплоснабжения. В результате получается достаточно дорогая и сложная конструкция, но она способна функционировать круглый год в наших климатических условиях.

Все емкости для таких установок обычно подбирают из готовых изделий, имеющихся в продаже. Гораздо реже их изготавливают самостоятельно. Дело в том, что к материалу стенок таких емкостей предъявляются высокие требования по коррозионной и абразивной стойкости. Металл требует специальных недешевых покрытий. Бетон годится только специальных недешевых марок. Поэтому почти идеально подходят нейтральные полимерные материалы – полиэтилен, полипропилен. Обычно в продаже присутствуют цилиндрические емкости из полиэтилена, изготовленные в заводских условиях методом ротационного формования. Объем таких цилиндров достигает 15 м³, встречаются также предложения на 20 и 30 м³. По всем параметрам трудно подобрать что-то более подходящее.

В качестве подготовительной емкости обычно выбирается горизонтальный цилиндр или параллелепипед. Есть три способа подачи субстрата из подготовительной емкости в реактор: вручную, самотеком и насосом.

Для подачи самотеком подготовительная емкость размещается выше реактора. После приготовления субстрата открывается заслонка или затычка в днище этой емкости, и субстрат сливается в реактор по входной трубе.

Для подачи насосом или вручную подготовительная емкость размещается в непосредственной близости к реактору. Если надо заливать субстрат вручную, то подготовительная емкость делается с открытым верхом, чтобы можно было черпать субстрат ведром. Возле входной трубы ставится стремянка, а на горловине входной трубы – раструб. Необходимо подниматься по стремянке и заливать субстрат из ведра в раструб. Понятно, что делать такую процедуру можно один-два раза в день, заливая за один цикл десяток-другой ведер субстрата. Тогда это будет занимать приемлемое время. Если суточные объемы субстрата больше, или техпроцесс требует частой порционной подачи субстрата, необходимо применять автоматизированную подачу субстрата насосом. Такая порционная подача нужна при применении быстроокисляющихся и высокопитательных субстратов. Субстраты из навозов допустимо загружать один раз в сутки, хотя это и не оптимизирует техпроцесс.

Для приготовления субстрата в подготовительную емкость засыпают/заливают исходное сырье, добавляют необходимое количество воды и перемешивают. Осуществлять подачу сырья может специальный конвейер. Мешать можно вручную, а можно с помощью электрического миксера. Сделать такой миксер можно самостоятельно самыми различными способами. Но технологически и экономически он оправдан только при необходимости порционной подачи сырья. Тогда еще в подготовительную емкость помещается погружной фекальный насос. При приготовлении субстрата миксер включается вручную и работает до полной гомогенизации субстрата. В процессе суточной работы по расписанию автоматика включает миксер, перемешивая субстрат, а сразу после этого включается насос и закачивает в реактор заданную порцию субстрата. Самый простой, но очень грубый способ отмерить заданную порцию – временной. Насос включается на заданное время. Время это настраивается так, чтобы насос качал немного с избытком, тогда к исходу суток подготовительная емкость будет опустошена. Возможный остаток субстрата можно закачать в реактор, включив насос вручную, перед приготовлением новой порции субстрата.

В случае ручной подачи субстрата ил подачи самотеком, подготовительную емкость не обязательно надо содержать в теплом месте. Достаточно быстро приготовить субстрат, используя теплую воду, и быстро залить его в реактор. При автоматической подаче субстрат целые сутки проводит в подготовительной емкости. Температура его не должна быть ниже 25° C. Поэтому в этом случае подготовительную емкость располагают внутри обогреваемого помещения. Обычно ее располагают в котельной, где находится еще котел отопления и блок автоматики.

Входная труба реактора делается с гидрозатвором, как для «китайской ямы». Выходная делается по тому же принципу. Слив выходной трубы должен попадать в лагуну для шлама. Теплоизоляцию реактора удобно делать из гибких теплоизолирующих материалов, поскольку реактор имеет цилиндрическую форму. Всякие варианты минеральной ваты плохо подходят из-за сложностей крепления и высокой гигроскопичности. Идеально подходят материалы на базе вспененного полиэтилена. Также есть смысл в применении фольгированных материалов для отражения внутрь реактора инфракрасного излучения. Но в идеале реактор малой биогазовой установки надо размещать внутри помещения, которое нуждается в каком-нибудь обогреве (но не в человеческом жилье). Тогда тепловые потери реактора не будут улетучиваться, а будут греть это помещение.

Перемешивание субстрата в реакторе дешевле всего организовать внутренним погружным миксером или гидравлическим погружным насосом. Применение конструкций с внешним приводом, переходными муфтами с сальниками и крупной мешалкой внутри реактора усложняется необходимостью дополнительных креплений внешнего привода, компенсации разбаланса между приводом и реактором со строенной мешалкой, сложностью закрепления внутри реактора большой мешалки.

В случае подогрева субстрата в реакторе теплом от сжигания вырабатываемого биогаза, теплообменник делается в виде спиральной восходящей трубы вдоль вертикальных стенок реактора. Для этих целей хорошо подходит металлопластиковая труба. Если есть возможность подогревать реактор дешевым электричеством, то можно это делать ТЭНами, непосредственно укрепленными в стенках реактора, можно применить нагревательную ленту, которую располагать спиралью, как трубу теплообменника, а можно просто применить электрокотел и ту же трубу теплообменника.

В стенку реактора вставляется полупроводниковый термодатчик. Сигнал от него поступает на блок автоматики, который включает и выключает нагревательные электрические элементы, включает и выключает циркуляционный насос или включает и выключает клапаны цепей теплообменника и байпасс при постоянно работающем циркуляционном насосе. То есть, регулировка температуры субстрата внутри реактора – релейная.

Мощность нагревательных элементов выбирается так, чтобы темп нагрева субстрата не превышал 10 в час для мезофильного режима и 0,50 в час для термофильного режима.

В верхней части реактора из него выходит газовая труба. Ее можно делать из металлопластика или полипропилена. Желательно поставить холодильник на трубе, чтобы осушить биогаз, осадив влагу на стенках холодной трубы. Простейший способ – это расположить поднимающийся вверх участок газовой трубы так, чтобы он обдувался ветром и не нагревался солнцем. Тогда влага осядет на стенках трубы и стечет назад в реактор. Далее от газовой трубы делается ответвление на газгольдер. В нашем климате удобнее всего применять «сухие» газгольдеры в виде мешка из армированной полимерной пленки. Например, подходит тентовый материал – армированная брезентом пленка ПВХ. Она легко сваривается, и из нее можно изготовить герметичный мешок заданной формы. Остается еще вопрос о регулировке выходного давления биогаза, чтобы подать его потребителям под заданным давлением (0,015-0,20 атм). Можно просто поставить компрессор, ресивер и редуктор. Но это дорого, опасно, энергозатратно и требует дополнительной автоматики управления компрессором. Для малых биогазовых установок целесообразно применять механические регуляторы давления, энергия для работы которых вырабатывается в процессе анаэробного брожения. В предыдущих

двух конструкциях это так и было. В данном случае можно применить газгольдер в виде кузнечных мехов, на рычаг которых подвешен заданный груз. Такой газгольдер довольно точно регулирует давление и использует весь объем меха в качестве рабочего. Но объем такого газгольдера ограничен необходимостью значительно увеличивать вес груза и прочность (а значит, и материалоемкость) его конструкции. Поэтому оптимальный объем такого газгольдера примерно равен 1 м³.

Далее газовая труба проходит через обратный клапан, который удобно выполнить в виде гидравлического клапана. Также можно поставить фильтр сероводорода и счетчик газа. Затем биогаз можно подавать потребителям.

Газовый котел можно применить самый обычный, подстроив, если можно, количество подаваемого воздуха. Если происходит управление циркуляционным насосом, то логика такого управления совсем простая – включить насос, выключить. Но циркуляционные насосы не рассчитаны на стартстопный режим работы, поэтому могут сгореть. Так что желательно, хоть и дороже, поставить постоянно работающий циркуляционный насос и добавить вторую цепь байпасс, закорачивающую входной и выходной коллекторы. При этом на основную цепь теплообмена и на байпасс надо поставить электрически управляемые клапаны. Клапаны эти должна работать в противофазе по сигналу термодатчика в реакторе. Когда субстрат нагрелся, теплоноситель пускается по цепи байпасс, температура теплоносителя в котле поднимается, и автоматика котла выключает газ, экономя его расход. Как только падает температура субстрата, включается главная цепь теплообмена, в котел поступает остывший теплоноситель из теплообменника, и автоматика котла пускает и поджигает биогаз.

Управление электрическим нагревателями производится путем простого их включения или выключения.

Инертность нагрева субстрата в реакторе минимальна, так как соотношение теплоемкости субстрата в реакторе и теплоемкости электронагревателей или теплоносителя очень большое, почти бесконечное. Поэтому спокойно можно применять релейное управление нагревом.

Также блок автоматики должен содержать программируемый таймер с необходимым количеством каналов, чтобы управлять расписанием включения гомогенизатора в подготовительной емкости, подающим насосом в подготовительной емкости и миксерами реактора.

Возможны самые различные модификации подобной конструкции, но принципы работы остаются теми же самыми. «Пути могут быть различны, но к единой устремимся цели!»

Павел Северилов

.

Статья была Вам интересна? Подпишитесь на рассылку “Перепёлка.org.ua - новости перепеловодства” и Вы всегда будете в курсе инноваций в мире перепелов. Подписаться >>

Идёт загрузка...

Оставить комментарий

Ваше имя:
Ваша почта:
Комментарий: