Біогазові установки. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

 Коментарі до статті

Поширені типи біогазових установок

Поширені у світі типи біогазових установок класифікуються за методами завантаження сировини, методами збору біогазу, матеріалами, що використовуються для їх спорудження, використанням додаткових пристроїв, горизонтальному або вертикальному розташуванню реактора, підземної або наземної конструкції.

Методи завантаження

За методом завантаження сировини можна розрізнити два різні типи біогазових установок:

• Установки порційного завантаження повністю завантажуються сировиною, потім повністю звільняються після певного часу переробки. Для такого типу завантаження підходять установки будь-якої конструкції та будь-який тип сировини, але такі установки відрізняються нестабільним виробництвом біогазу.
• Установки безперервного завантаження щодня завантажуються невеликими порціями сировини. При завантаженні нової сировини рівна порція переробленого шламу вивантажується. Сировина, що переробляється в таких установках, повинна бути рідкою та однорідною. Виробництво газу стабільно і кількісно перевищує обсяг біогазу, що виробляється на порційних установках. Практично всі установки, що знаходяться зараз у розвинених країнах, працюють як установки безперервного завантаження.

Методи збирання біогазу

Зовнішній вигляд біогазових установок залежить від обраного способу збирання біогазу.

Рис.11. Балонна установка в Шрі-Ланці. Джерело: SNV Reference Guide on Climate Change and Rural Energy, 2004

Рис.12. Встановлення канального типу. Джерело: "Biomass Energy Systems", ACRE, Australian CRS for Renewable Energy Ltd, wwwphys.murdoch.edu.au/acre/

Балонні установки є термостійкий пластиковий або гумовий мішок (балон), в якому поєднані реактор і газгольдер. Труби для завантаження та вивантаження сировини кріпляться прямо до пластику реактора. Тиск газу досягається за рахунок розтяжності мішка та за рахунок додаткового вантажу, який лягає на мішок. Переваги такої установки - низька вартість, легкість переміщення, простота конструкції, висока для психофільного режиму температура бродіння, простота очищення реактора, завантаження та вивантаження сировини. Недоліки такої установки - короткий період експлуатації (2-5 років), висока сприйнятливість зовнішніх впливів, мала можливість створення додаткових робочих місць.

Рис.13. Встановлення з фіксованим куполом Джерело: AT Information: Biogas, GTZ Project Information and Advisory Service on Appropriate Technology (ISAT), Eshborn, Deutschland, 1996

Варіантом балонних установок є установки канального типу, які зазвичай закриваються пластиком та оберігаються від прямого потрапляння сонячних променів. Такі установки часто використовуються у розвинених країнах, особливо при переробці стічних вод. Установки з м'яким верхом можуть бути рекомендовані для використання тоді, коли існує мала ймовірність пошкодження гумової оболонки реактора і коли температура навколишнього середовища досить висока.

Установки з фіксованим куполом складаються з закритого, куполообразного реактора і вивантажувальної ємності, також відомої як ємність, що компенсує. Газ збирається у верхній частині реактора - куполі. Коли завантажується чергова порція сировини, перероблена сировина виштовхується в ємність, що компенсує. Зі збільшенням тиску газу, підвищується рівень переробленої сировини компенсуючої ємності.

Китайські установки з фіксованим куполом є найпоширенішим типом всіх таких установок. Понад 12 мільйонів таких установок було збудовано та працює в Китаї.

Використання газу в побутових приладах ускладнюється змінами тиску газу. Пальники та інші побутові прилади практично неможливо налаштувати для оптимальної роботи. Якщо потрібно постійний тиск газу, рекомендується поставити регулятор тиску в реакторі або вибрати іншу конструкцію установки.

Реактори установок з фіксованим куполом зазвичай є цегляними або бетонними ємностями. Такі установки покриваються землею до вершини, заповненої газом для стримування внутрішнього тиску (до 0,15 бар). З економічних причин мінімальний рекомендований розмір реактора 5 м3. Відомі такі установки з обсягами реакторів 200 м3.

Газгольдер є верхня частина установки з фіксованим куполом (місце, де збирається газ), яка повинна бути герметична. Цегляна кладка і бетон не герметичні, тому ця частина установки повинна покриватися шаром речовини, що не пропускає газ (латекс, синтетичні фарби). Можливістю зменшити ризик тріщин у газгольдері є будівництво слабкого кільця у кладці реактора. Таке кільце є еластичним з'єднанням між нижньою (водонепроникною) та верхньою (газонепроникною) частиною напівсферичної структури установки. Воно запобігає просуванню тріщин, що з'являються через гідростатичний тиск у нижніх частинах реактора у верхню частину газгольдера.

Рис.14. Установка з плаваючим куполом в с.Садове Літинського району, Вінницької області, Україна Джерело: СФГ "ТЕРРА" is.svitonline.com/teppa/

Рис.15. Індійський стандарт на спорудження установки з плаваючим куполом Джерело: AT Information: Biogas, GTZ Project Information and Advisory Service on Appropriate Technology (ISAT), Eshborn, Deutschland, 1996

Установки з плаваючим куполом складаються зазвичай з підземного реактора та рухомого газгольдера. Газгольдер плаває або прямо у сировині або у спеціальній водяній кишені. Газ накопичується в газгольдері, який піднімається чи опускається залежно від тиску газу. Газгольдер підтримується спеціальною рамкою від перекидання. Якщо газгольдер плаває у спеціальній водяній кишені, він захищений від перекидання.

Перевагами цієї конструкції є легкість щоденних операцій, легкість визначення обсягу газу за висотою, на яку піднявся газгольдер. Тиск газу є постійним і визначається вагою газгольдера. Будівництво установки з плаваючим куполом неважке, і помилки в конструкції зазвичай не ведуть до великих проблем отримання газу. Недоліками такої конструкції є висока вартість сталевого реактора та висока чутливість заліза до корозії. Тому установки з плаваючим куполом мають менший термін служби, ніж установки з фіксованим верхом.

У минулому установки з плаваючим куполом будувалися в основному в Індії. Такі установки складаються з циліндричного або куполоподібного цегляного або бетонного реактора та плаваючого газгольдера.

Газгольдер плаває в спеціальній водяній кишені або прямо в сировині і має внутрішню або зовнішню раму, яка забезпечує стабільність і зберігає газгольдер у вертикальному положенні. При виробленні біогазу газгольдер спливає вище, при використанні газу він опускається. Такі установки застосовуються, переважно, для переробки гною, органічних відходів і фекалій як постійної, тобто. щодобового завантаження. Найчастіше вони будуються на фермах середнього розміру (реактор: 5-15 м3) чи великих агро-індустріальних комплексах (реактор: 20100 м3).

Горизонтальні та вертикальні установки

Вибір розташування реактора установки залежить від методу завантаження та наявності вільної території у господарстві. Горизонтальні установки вибирають для безперервного методу завантаження сировини та за наявності достатнього місця. Вертикальні установки більше підходять для порційного завантаження сировини і використовуються при необхідності зменшення місця, займаного реактором.

Підземні та наземні установки

При виборі розташування установки потрібно враховувати топографію та скористатися нею для оптимізації роботи установки. Наприклад, дуже зручно розташовувати установку на схилі, щоб завантажувальний отвір знаходився досить низько, сировина в реакторі переміщалася за рахунок легкого нахилу до отвору, що знаходилося б на невеликій висоті для зручності завантаження в транспортні засоби.

Ще один фактор, який потрібно враховувати при виборі установки, це покращена теплоізоляція підземних установок, що включає слабкий вплив добових змін температури на процес зброджування сировини, оскільки температура ґрунту на глибині понад 1 метр практично не змінюється.

Металеві, бетонні та цегляні реактори

Установки можна розрізняти за матеріалами, з яких виготовляється реактор. Бетонні реактори зазвичай споруджуються під землею. Бетонний реактор має циліндричну форму і невеликі установки (до 6 м3) можуть виготовлятися на конвеєрній основі. Потрібні спеціальні заходи для герметизації реактора. Переваги: ​​Низькі витрати на спорудження та матеріали, можливість масового виробництва. Недоліки: Великий обсяг споживання хорошого якісного бетону, необхідність кваліфікованих будівельників та великої кількості дротяної сітки, відносна новизна та конструкції, необхідність спеціальних заходів для забезпечення герметичності газгольдера.

Рис.16. Біогазова установка, розташована на схилі

Рис.17. Спорудження цегельного реактора на Кубі. Джерело: В. Некрасов "Мікробіологічна анаеробна конверсія біомаси", неопубл., 2002

Цегляні реактори споруджуються для підземних установок з фіксованим або плаваючим газгольдером і мають округлу форму. Переваги: ​​Низькі початкові капіталовкладення та тривалий термін експлуатації, немає рухомих або іржавіючих частин, конструкція компактна, економить місце та добре ізольована, будівництво створює місцеву зайнятість. Підземне розташування дозволяє знизити площу, яку займає установка і оберігає реактор від різких змін температури. Недоліки: Цегляний газгольдер вимагає спеціальних покриттів для забезпечення герметичності та високої майстерності, часто трапляються витоку газу, робота установки погано контролюється через підземне розташування, установка вимагає ретельного розрахунку рівнів будівництва, підігрів сировини в реакторі дуже складний і дорогий у здійсненні. Таким чином, цегляні установки можуть бути рекомендовані до використання лише в теплих країнах за наявності кваліфікованого персоналу.

Металеві реактори підходять для будь-яких типів установок, герметичні, витримують великий тиск та прості у виготовленні. Часто можна використовувати існуючі ємності. Але метал відносно дорогий і вимагає догляду для запобігання іржі.

додаткові пристрої

Як приклад використання додаткових пристроїв можна розглянути типову для розвинутих країн конструкцію біогазової установки.

Місткість для змішування сировини може бути різних розмірів та форм, залежно від сировини. Зазвичай ємність містить пропелери для змішування або подрібнення сировини та насос для завантаження сировини в реактор. Іноді встановлюються пристрої для попереднього підігріву сировини для запобігання уповільненню процесу зброджування сировини в реакторі.

Реактор зазвичай теплоізольований і виготовлений з бетону або сталі. Для оптимізації проходження сировини великі реактори мають видовжену форму. Сировина перемішується роторами, що повільно рухаються, або біогазом. Є установки, які з двох і більше реакторів.

Газгольдер робиться або з гнучкого матеріалу і знаходиться над ємністю реактора, або виготовляється зі сталі та розташовується поруч із реактором.

Сховище використовується для зберігання біодобрива в зимовий час і може бути відкритим або закритим та з'єднаним із газгольдером для збирання залишкового біогазу. Біодобрива перемішуються перед подачею на поля.

Біогазові установки Киргизстану

У Киргизстані на 2010 рік є понад 50 установок, з яких працюють, на жаль, лише близько 70%. Усі установки, побудовані в Киргизстані, можна розділити за методом перемішування та завантаження сировини, наявністю системи обігріву та ізоляції на 4 типи.

Загальною особливістю всіх установок є сталевий реактор, зазвичай є використану ємність для зберігання нафтопродуктів або води, залізничні цистерни.

Установки без підігріву та ізоляції з ручним перемішуванням сировини поширені в Наринській, Талаській та Іссик-Кульській областях. Місткістю для змішування сировини зазвичай служить бочка, в якій сировина розлучається водою. Реактор неутеплений і виготовлений із сталевих ємностей. Через відсутність ізоляції та підігріву реактора установки працюють у психофільному режимі протягом теплої пори року.

Сировина завантажується в реактор порційним способом, з періодичністю від 2 і більше разів на рік вручну.

Рис.18. Типова для розвинених країн біогазова установка з м'яким газгольдером. Джерело: AT Information: Biogas, GTZ проект Information and Advisory Service on Appropriate Technology (ISAT), Eshborn, Deutschland, 1996

Завантаження та вивантаження сировини пов'язане з труднощами через непродуману конструкцію установки. Сировина перемішується вручну один раз на день за допомогою встановленої в реакторі мішалки. Газ зазвичай використовується безпосередньо для приготування їжі.

Приклад 1: Прикладом такої установки може бути біогазова установка Дуйшенова Фархата в с. Кизил-Чарба Таласької області Киргизстану (Рис 18.1).

Установка була побудована на грантові кошти ГЕФ ПРООН у 2003 році з метою отримання біогазу для опалення та приготування їжі та отримання рідких органічних добрив із гною 2 ВРХ господарства, овечого та пташиного гною сусідніх господарств. Установка складається з одного надземного реактора без підігріву об'ємом 5 м3 з ручним завантаженням, вивантаженням та перемішуванням сировини.

Після монтажу навесні 2003 року установка була завантажена 3 тоннами сировини та працювала у психофільному режимі протягом літніх місяців. Біогазу в літню пору вистачало тільки на приготування їжі. Вивантаження та завантаження сировини з 2003 року не проводилося.

Конструктивні недоліки включають недоробку системи ручного перемішування, крайню незручність завантаження та вивантаження сировини. Відсутність ізоляції та обігріву реактора роблять установку непридатною для цілорічної ефективної роботи та невигідною економічно.

Рис.18.1. Зовнішній вигляд та схема біогазової установки у с. Кизил-Чарба. Фото: Вєдєнєва Т., ОФ "Флюїд" завантажувальний отвір; 3 - пристрій перемішування сировини; 4 – вивантажувальна труба.

Відсутність запобіжного пристрою на реакторі може призвести до розриву реактора через надмірний тиск. Відсутня інструкція з експлуатації установки, навчання обслуговуючого персоналу не проводилося.

Установки з підігрівом та ізоляцією та ручним перемішуванням сировини зустрічаються в Іссик-Кульській області Киргизстану. Місткістю для змішування сировини зазвичай служить бочка, в якій сировина розводиться вручну водою. Реактор ізольований та підігрівається до мезофільних або термофільних температур за допомогою електричної системи опалення, яка підігріває воду, що циркулює трубами в реакторі. Сировина завантажується в реактор безперервно і перемішується вручну один раз на день за допомогою встановленої в реакторі мішалки. Газ зазвичай використовується безпосередньо для приготування їжі або збирається в окремому газгольдері. Сховище використовується для зберігання добрив до внесення на поля.

Приклад 2: Прикладом такої установки може бути встановлення Мамунова Камила в м. Каракол Іссик-Кульської області Киргизстану. Установка складається з одного підземного реактора з підігрівом об'ємом 5 м3 з ручним завантаженням, вивантаженням та перемішуванням сировини. Установка побудована у 2004 році на власні кошти з метою отримання біогазу для опалення та побутових приладів та рідких органічних добрив та переробляє гній 12 голів ВРХ сусіднього господарства.

Рис.19. Зовнішній вигляд та схема біогазової установки у м. Каракол. Фото: Вєдєнєва Т., ОФ "Флюїд": 1 - водогрійний котел; 2 - реактор; 3 - завантажувальний отвір; 4 - запобіжний клапан; 5 – газова мішалка; 6 – манометр; 7 - проміжний газгольдер; 8 – ресивер; 9 – водяний затвор; 10 - бункер-накопичувач; 11 - газгольдер; 12 – компресор; 13 – засіб вивантаження сировини.

Після монтажу навесні 2004 року установка працює на обійсті в термофільному режимі. Установка завантажувалася щотижня, що виробляється біогаз використовувався для приготування їжі. Вивантажене добриво використовувалося для удобрення виснаженої ділянки землі під картоплю, отримані добрі результати врожайності. Рекомендується доопрацювання конструкції завантаження і вивантаження сировини, і зміна конструкції системи підігріву для використання біогазу, що виробляється установкою. Такі установки пристосовані для роботи протягом кількох років в умовах Киргизстану.

Установки з підігрівом та ізоляцією реактора та пневматичним перемішуванням сировини поширені у Чуйській області Киргизстану. Місткість для змішування сировини може бути різних розмірів та форм, залежно від сировини. Сировина розлучається теплою водою для запобігання уповільненню процесу переробки сировини в реакторі. Реактор утеплений і виготовлений із сталевих ємностей. Сировина перемішується пневматичним способом та підігрівається до мезофільної або термофільної температури. Є установки, які з двох і більше реакторів. Газ зазвичай збирається в окремому газгольдері, який також зазвичай являє собою сталеву ємність. Газ використовується для обігріву приміщень, приготування їжі. Сховище використовується для зберігання біодобрива.

Приклад 3: Прикладом такої установки може бути установка жамаату "Зоря" в с. Теплоключенка Ак-Суйського району, Іссик-Кульської області Киргизстану рис.21. Ця установка була збудована у 2010 році в рамках проекту Європейської Комісії з впровадження мікро ГЕС та біогазових технологій. Вона складається з одного горизонтального (50 м3) реактора з пневматичним завантаженням і перемішуванням, автоматичним відбором біогазу, що виробляється. Установка переробляє гній 70-90 голів ВРХ - близько 3-3,3 тонн гною на добу.

Рис.21. Встановлення жамаату "Зоря" у с. Теплоключенка Ак-Суйського району, Іссик-Кульської області Киргизстану: 1 - Бункер-накопичувач; 2 - Бак-змішувач; 3 – Реактор; 4 – компресор; 5 – Ресивер; 6 – Газгольдер; 7 - Котел водогрійний

Крім реактора, біогазова установка складається з:

• гноєприймача;
• бункера завантаження, об'ємом 3 м3;
• вологовідділювача;
• фільтра сірководню;
• компресора;
• газгольдера, об'ємом 10 м3;
• двох ресіверів;
• електричної шафи керування;
• факельного пристрою для надлишку біогазу.

Горизонтальний реактор об'ємом 50 м3 працює у мезофільному режимі. Для підтримки оптимальної температури сталевий реактор утеплений та знаходиться під землею. Для підігріву сировини використовується бункер завантаження, який підігрівається виробляється газом. У газових казанах для системи підігріву застосовані пальники інфрачервоного випромінювання.

Установки з підігрівом та ізоляцією реактора та гідравлічним перемішуванням сировини. Дві такі установки знаходяться в Чуйській області Киргизстану, одна – в Ошській області. Місткість для змішування сировини може бути різних розмірів та форм. Реактор утеплений і виготовлений із сталевих ємностей. Сировина перемішується гідравлічним способом та підігрівається до мезофільної температури. Сховище використовується для зберігання біодобрива взимку.

Приклад 4: Прикладом такої установки може бути встановлення птахофабрики "2Т" у м. Кант Чуйської області КР. Установка складається з трьох надземних реакторів з підігрівом, об'ємом кожен 25 м3 з гідравлічним завантаженням, вивантаженням та перемішуванням сировини за допомогою відцентрових насосів.

Рис.21а. Зовнішній вигляд та схема біогазової установки у м. Кант. Фото: Вєдєнєва Т., ОФ "Флюїд". 1 - реактори; 2 – бункер завантаження сировини; 3 - ємність для підготовки сировини; 4 - насоси для закачування та перемішування сировини; 5 – запори; 6 – ємності для зберігання добрив.

Місткості біореактора покриті теплоізоляційним шаром. Підігрів перероблюваної біомаси в першій ємності реактора здійснюється автоматично водяним теплогенератором, а в другій та третій камерах за рахунок відкриття стулок для обігріву їх енергією сонячних променів. У холодну пору стулки закриваються і тепло всередині ємностей утримується теплозахисним шаром.

Установка збудована у 2002 році на власні кошти власників птахофабрики та може переробляти до 5 тонн сировини на добу. Після монтажу установка працювала протягом 3 місяців у мезофільному режимі, після чого була припинена. Установка завантажувалася щотижня, вивантажене добриво зливалося у сховище та реалізувалося населенню. Біогаз не використовувався.

Роботу установки призупинено у зв'язку з невідпрацьованою технологією внесення рідких добрив. Конструкція установки не передбачає використання біогазу, що виробляється, недосконалість покажчика рівня сировини в реакторах призводить до неточностей при завантаженні сировини. Загалом установка працездатна.

Будівництво біогазової установки

До початку будівництва біогазової установки потрібно враховувати умови, необхідні для ефективної роботи. Поломка або погана робота біогазової установки зазвичай є результатом помилок при плануванні. Наслідки таких помилок можуть бути помітні одразу або після кількох років роботи установки. Ретельне та всебічне планування дуже важливе для виключення помилок до того, як вони стануть причиною непоправних поломок.

Планування спорудження сільськогосподарських біогазових установок має починатися з визначення потенціалу виробництва біогазу та біодобрива на підставі наявної кількості сировини, а також необхідної для господарства кількості енергії.

Якщо біогазова установка призначається в першу чергу як джерело енергії, будівництво рекомендовано лише в тому випадку, коли розрахунки потенційного виробництва біогазу є достатніми для задоволення потреб господарства в енергії.

Вибір розміру реактора

Розмір реактора вимірюється в кубічних метрах і залежить від кількості, якості та типу сировини, а також обраної температури та часу зброджування. Є кілька способів визначення необхідного обсягу реактора.

Відношення добової дози завантаження сировини та розміру реактора

Добова доза завантаження сировини визначається виходячи з часу зброджування (час обороту реактора) та обраного температурного режиму. Для мезофільного режиму зброджування час обороту реактора становить від 10 до 20 діб, а добова доза завантаження - від 1/20 до 1/10 від загального обсягу сировини в реакторі.

Розмір реактора для переробки певної кількості сировини

Спочатку, виходячи з кількості тварин, дослідним шляхом визначається добова кількість гною (ДН) для переробки біогазової установки. Потім сировина розбавляється водою для досягнення 86% - 92% вологості.

У більшості сільських установок, співвідношення гною та води, що змішуються для отримання сировини, коливається від 1:3 до 2:1. Таким чином, кількість завантажуваної сировини (Д) - це сума відходів господарства (ДН) та води (ДВ), якою вони розбавляються.

Для переробки сировини при мезофільному режимі рекомендується використовувати дозу добового завантаження Д, рівну 10% від загального обсягу завантаженої в установку сировини (ОС). Загальний обсяг сировини в установці не повинен перевищувати 2/3 об'єму реактора.

Таким чином, обсяг реактора (ОР) розраховується за такою формулою:

ОС = 2/3 ОР, а ОР = 1,5 ОС

Де

ОС = 10ЧД

Д = ДН + ДВ.

Приклад: Присадибне господарство містить 10 ВРХ, 20 свиней та 35 курей. Добовий обсяг гною та сечі від 1 ВРХ = 55 кг, від однієї свині = 4,5 кг, від 1 курки = 0,17 кг. Обсяг добових відходів господарства ДН дорівнюватиме 10Ч55 + 20Ч4,5 + 35Ч0,17 = 550 + 90 + 5,95 = 645,95 кілограм, приблизно 646 кг. Вологість екскрементів ВРХ та свиней становить 86%, а курячого посліду – 75%. Для досягнення 85% вологості необхідно додати до пташиного посліду 3,9 літра води (близько 4 кг).

Отже, добова доза завантаження сировини становитиме близько 650 кг. Повне завантаження реактора ОС = 10Ч0,65 = 6,5 тонн, та обсяг реактора ОР = 1,5Ч6,5 = 9,75, або приблизно 10 м3.

Розрахунок виходу біогазу

Розрахунок добового виходу біогазу підраховується залежно від типу сировини та добової порції завантаження.

Таблиця 9. Розрахунок виходу біогазу для різних типів сировини

Приклад: Присадибне господарство містить 10 ВРХ, 20 свиней та 35 курей. Об'єм добової кількості екскрементів від ВРХ = 55 кг, від свині = 4,5 кг, від курки = 0,17 кг. Обсяг добових відходів господарства дорівнюватиме 550 кілограмів екскрементів ВРХ (вологість 85%), 90 кілограмів свинячих екскрементів (вологість 85%) та 5,95 кілограмам курячого посліду (вологість 75%). Після розведення посліду водою для досягнення 85% вологості, кількість сировини від курей складатиме близько 10 кг.

Згідно з таблицею, вихід біогазу з 1 кілограма:

• гною ВРХ при вологості 85% приблизно дорівнює 0,04 -0,05 м3 біогазу;
• свинячого гною при вологості 85% приблизно дорівнює 0,05 - 0,09 м3 біогазу;
• курячого розслідування при вологості 85% приблизно дорівнює 0,05 - 0,09 м3 біогазу.

Отже,

• вихід біогазу з 550 кілограм гною ВРХ дорівнюватиме 22 - 27,5 м3 біогазу;
• вихід біогазу з 90 кілограм свинячого гною дорівнюватиме 4,5 - 8,1 м3 біогазу;
• вихід біогазу з 10 кілограм курячого гною дорівнюватиме 0,5 - 0,9 м3 біогазу;
• загальний вихід біогазу буде 27 - 36, S м3 біогазу на добу.

Баланс між потребою в енергії та виходом біогазу

Необхідність енергії для кожного індивідуального господарства визначається виходячи з суми всіх справжніх та майбутніх споживчих ситуацій, таких як приготування їжі, світло, виробництво енергії. Необхідно також враховувати споживання біогазу на підігрів сировини в реакторі, яка в умовах Киргизстану становить від 10 до 25%, залежно від пори року.

Кількість біогазу, необхідне господарству, можна визначити за кількістю енергії, яку споживали раніше. Наприклад, спалювання 1 кг дров аналогічно спалюванню 650 літрів або 0,65 м3 біогазу, спалювання 1 кілограма кизяка - 0,7 м3 біогазу, а 1 кг вугілля - 1,1 м3 біогазу.

Необхідний обсяг біогазу для приготування їжі може бути визначений на підставі часу, який щодня витрачається на приготування їжі. Необхідна кількість біогазу для приготування однієї порції їжі для однієї людини становить 0,15 – 0,3 м3 біогазу. Для кип'ятіння 1 літра води необхідно 0,03 – 0,05 м3 біогазу. Для опалення 1 м2 житлової площі потрібно близько 0,2 м3 біогазу на день. Побутові пальники споживають 0,20 – 0,45 м3 на годину.

Приклад: Сім'я з 4 осіб живе у будинку площею 100 м3, містить 20 корів на площі 100 м3 та переробляє гній у біогазовій установці з об'ємом реактора 15 м3.

Триразове приготування їжі для сім'ї з 4 осіб вимагатиме від 1,8 до 3,6 м3 біогазу, а опалення приміщення площею 100 м2 вимагатиме близько 20 м3 біогазу на добу. На обігрів реактора (наприклад, у вересні) необхідно 15% біогазу, що виробляється. Для підігріву реактора установки обсягом 15 м3 потрібно буде витрачати близько 6 м3 біогазу щодня.

На вміст 1 корови необхідно близько 3 літрів кип'яченої води на день, отже, для утримання 20 корів – необхідно закип'ятити 60 літрів води, на що піде 1,8 – 3 м3 біогазу на день. На опалення необхідних тваринних приміщень загальною площею 100 м2 необхідно 20 м3 на добу. Таким чином, на утримання тварин необхідно 21,8 – 23 м3 біогазу на добу. На все господарство необхідно 49,6 – S2,6 м3 біогазу на добу.

Вибір розташування установки

Золоте правило розташування біогазової установки свідчить, що установка належить фермі, а не кухні. Краще, якщо ємність для змішування сировини безпосередньо з'єднується із підлогою ферми. Навіть якщо доведеться прокласти кілька метрів труб, це дешевше, ніж транспортування сировини.

Рівень підлоги ферми повинен розташовуватися вище за рівень ємності для підготовки сировини, тоді гній та урина тварин потраплятимуть у цю ємність під дією сил гравітації самостійно. Якщо вузол вивантаження біогазової установки буде розташований вище рівня прилеглих полів, це сприятиме легшому розподілу біодобрив по цих полях.

Вибір конструкції біогазової установки

В даний час розроблено безліч конструкцій біогазових установок, що підходять для роботи в різних кліматичних та соціокультурних умовах. Вибір конструкції біогазової установки – найважливіший етап процесу планування. До вибору конструкції потрібно мати уявлення про базові проблеми та вибори, можливі для біогазової установки.

У місцевостях із порівняно холодним кліматом, таких як Киргизстан, ізоляція та підігрів реактора важливі для цілорічної роботи установки. Кількість і тип сировини, що переробляється, впливають на розмір і тип установки і конструкції систем завантаження і вивантаження сировини. Вибір конструкції установки залежить також від наявності будівельних матеріалів.

Критерії для вибору конструкції

Місце: визначає в основному підземний або надземний реактор будуватиметься і у разі надземної конструкції, вертикальний або горизонтальний.

Існуючі споруди можуть бути використані для зберігання біодобрив, наприклад порожні ями або металеві ємності. Для зменшення витрат під час планування необхідно враховувати наявність готових частин установки.

Наявність сировини визначає як розмір і форму ємності для змішування сировини, а й обсяг реактора, підігрівають і перемішують пристрої. Перемішування за допомогою біогазу можливе при вмісті твердих частинок нижче 5%. Механічне перемішування стикається з труднощами при вмісті у сировині понад 10% твердих частинок.

Реактор

Головний критерій при виборі конструкції реактора - це реальна можливість практичного застосування та зручність, з погляду, обслуговування та експлуатації. Незалежно від вибору конструкції, реактор повинен відповідати таким вимогам:

Водо-/газонепроникність - водонепроникність потрібна для запобігання витоків і погіршення якості грунтових вод, газонепроникність - для збереження повного обсягу біогазу, що виробляється, і для запобігання змішування повітря з газом в реакторі, що може бути вибухонебезпечно.

Теплоізоляція – необхідна умова для ефективної роботи біогазової установки у кліматичних умовах Киргизької Республіки.

Мінімальна площа поверхні знижує вартість будівництва та знижує втрати тепла через стінки реактора.

Стабільність конструкції реактора необхідна для витримування всіх навантажень (тиск газу, вага та тиск сировини, вага покриттів, стійкість до корозії) забезпечує тривалу роботу установки.

Рис.23. Різні конструкції реактора та систем завантаження та вивантаження: а - циліндричний рекакгор з верхнім завантаженням; б - циліндричний реактор з нижнім завантаженням; в - Циліндричний двосекційний реактор; г - похилий реактор; д - траншейний реактор з плаваючим покриттям; е - горизонтальний секційний реактор.

Форми реактора

З точки зору динаміки рідин оптимальна яйцеподібна форма реактора, але її спорудження вимагає великих витрат. Другою найкращою формою є циліндр з конічним або напівкруглим дном та верхом. Квадратні реактори з бетону або цегли не рекомендуються до використання, тому що в кутах утворюються тріщини через тиск сировини, а також збираються тверді частинки, що порушує процес зброджування.

Реактор може розділятися за допомогою внутрішніх перегородок на кілька секцій для запобігання появі кірки на поверхні сировини і для забезпечення більш повного зброджування сировини.

Матеріали для спорудження реакторів

Реактори можуть споруджуватися з таких матеріалів:

• Сталеві ємності мають перевагу герметичності, можуть витримувати великий тиск і порівняно легкі у виготовленні. Великою проблемою, однак, є чутливість до іржі, яку необхідно запобігати відповідним покриттям. Економічно такі реактори вигідні лише у разі використання вже готових ємностей. За наявності металевої цистерни достатнього об'єму необхідно перевірити внутрішню та зовнішню поверхні стінок на предмет наявності раковин, якості зварювання, наявності отворів та інших пошкоджень, які мають бути усунені. Потім ці поверхні мають бути очищені та пофарбовані.
• Пластикові ємності, що використовуються як реактори, бувають м'які і тверді. М'які ємності легко пошкодити та складно утеплити для цілорічної роботи. Тверді пластикові ємності відрізняються стабільністю конструкції та не схильні до корозії, тому рекомендуються до використання для психофільної переробки органічних відходів.
• Бетонні ємності набули великої популярності в країнах, що розвиваються, в останні роки. Необхідна газонепроникність вимагає обережного будівництва та спеціальних покриттів, часті тріщини в кутах реактора, але великими плюсами є недороге будівництво та практично необмежений термін експлуатації.
• Кладка - метод конструкції, що найчастіше використовується для маленьких реакторів в Індії та Китаї. Можна використовувати тільки добре обпалені цеглини, бетонні блоки або кам'яні цеглини гарної якості.

Забезпечення герметичності реактора

При будівництві біогазової установки з бетонним, цегляним або кам'яним реактором необхідно забезпечити газо- та водонепроникність реактора. Необхідно покрити реактор зсередини шаром речовини, здатної витримати температури до 60°C та стійкого до впливу органічних кислот та сірководню.

Цементне покриття з добавками. Хороші результати щодо водо- та газонепроникності показало додавання водонепроникних матеріалів до цементу. Для газонепроникності необхідне додавання вдвічі більшої кількості водонепроникної речовини. Час між нанесенням шарів покриття не повинен перевищувати доби, тому що після доби до водонепроникної поверхні неможливо прикріпити ще один шар. Наступний рецепт використовувався в Танзанії і показав добрі результати:

• Шар: цементно-водна замазка;
• Шар: 1 см цемент: пісок 1: 2,5;
• Шар: цементно-водна замазка;
• Шар: цемент: вапно: пісок 1: 0,25: 2,5;
• Шар: цементно-водяна замазка з водонепроникним матеріалом;
• Шар: цемент: вапно: пісок з водонепроникною сумішшю та дрібний пісок 1: 0,25: 2,5;
• Шар: цементно-водна мазка з водонепроникним матеріалом.

Усі сім шарів мають бути нанесені протягом однієї доби.

Асфальт із алюмінієвою фольгою. Асфальтові покриття легко наносяться та зберігають еластичність протягом тривалого часу. На суху поверхню реактора наноситься шар асфальту. На все ще липкий шар асфальту наклеюються шматки фольги, що перекривають один одного. Потім наноситься другий шар асфальту.

Недолік асфальтового покриття полягає в займистості складових частин такого покриття і в тому, що воно не може бути нанесене на вологі поверхні. Сушіння бетонного, цегляного або кам'яного реактора потребує кількох тижнів, якщо не використовувати спеціальні пристрої, такі як переносна піч. Крім того, асфальтове покриття може відшаровуватися під час руху сировини в реакторі.

парафін. Парафін, розведений 2-5% гасу або нової моторної олії, підігрівається до температури 100 - 150 ° C і наноситься на нагріту пальником поверхню реактора. Парафін проникає в покриття і формує захисний шар, що глибоко проникає. Якщо немає парафіну, можна використовувати свічковий віск.

Розташування реактора

Місце розташування установки залежить від кількох факторів - наявність вільних площ, віддаленість від житлових приміщень, місця складування відходів, розташування місць утримання тварин тощо. Залежно від глибини залягання ґрунтових вод, зручності завантаження та вивантаження сировини реактор може мати наземне, частково або повністю заглиблене положення.

Реактор може бути розміщений над поверхнею землі на фундаменті, заглиблений у землю або встановлений усередині приміщення, де знаходяться тварини. Реактор повинен мати люк необхідний для проведення періодичних профілактичних та ремонтних робіт усередині реактора. Між корпусом та кришкою має бути прокладка з гуми або спеціального герметизуючого складу. По можливості, рекомендується підземне розміщення, оскільки воно дозволяє зменшити капіталовкладення та виключає використання додаткового обладнання для завантаження сировини. Значно покращується якість терморегулювання, а також дає можливість використовувати дешеві теплоізоляційні матеріали – глину та солому.

Термоізоляційні матеріали

Більшість біогазових установок Киргизстану було збудовано без забезпечення теплоізоляції реактора. Відсутність теплоізоляції дозволяє установці працювати тільки протягом теплої пори року, а при настанні холодів існує небезпека замерзання сировини в реакторі та подальшого розриву реактора.

Термоізоляційні матеріали повинні мати добрі ізолюючі властивості, бути дешевими та доступними. Придатними матеріалами для установок з підземним або напівпідземним розташуванням реактора є солома, глина, шлак, сухий гній. Утеплення реактора проводиться пошарово. Наприклад, для підземного реактора, після підготовки котловану, спочатку укладають шар поліетиленової плівки для запобігання контакту теплоізоляції із ґрунтом, потім засипають шар соломи, потім глини на дно котловану, після чого встановлюють реактор. Потім в простір, що залишився, між реактором і грунтом знову засипають шари ізоляційних матеріалів до верхньої частини реактора, після чого роблять досипку глини зі шлаком товщиною не менше 300 мм.

Контрольно-вимірювальні прилади

Контрольно-вимірювальні прилади, що встановлюються на реактори, включають: контроль рівня сировини в реакторі, контроль температури та тиску всередині реактора. Контроль рівня сировини можна здійснювати через різні поплавкові пристрої, електронні прилади і т.д. Контролює температуру звичайним градусником або електронним, що мають шкалу вимірювання від до 0 до 70 с, а тиск - манометрами.

Системи завантаження та вивантаження сировини

Робота БДУ в режимі безперервного завантаження, оптимальна з точки зору отримання найбільшої кількості біогазу та біодобрив, а також стабільності роботи установки передбачає щоденне завантаження сировини та вивантаження збродженої маси.

Місткість для подачі сировини

Свіжий гній зазвичай збирається в ємність для подачі сировини перед тим, як завантажується в реактор. Залежно від типу установки, розмір ємності повинен дорівнювати добовому або подвійному добовому обсягу сировини. Місткість використовується і для досягнення потрібної однорідності та вологості сировини, іноді із застосуванням механічних пристроїв, що перемішують.

Місце розташування ємності

Розташування ємності на сонячній стороні може сприяти попередньому підігріву сировини для того, щоб процес зброджування міг розпочатися відразу після завантаження нової порції сировини в реактор. У випадках установок, що безпосередньо пов'язані з фермою, потрібно будувати ємність так, щоб сировина стікала туди під дією гравітації. Туалети з міркувань гігієни повинні з'єднуватися безпосередньо із трубою завантаження сировини.

Завантажувальний та вивантажувальний отвори

Завантажувальний та вивантажувальний отвори ведуть прямо в реактор і розташовуються, як правило, на протилежних кінцях реактора для рівномірного розподілу свіжої сировини по всьому обсягу реактора та ефективності видалення переробленого шламу. Монтаж завантажувального та вивантажувального отворів проводиться до встановлення реактора на фундамент та теплоізоляційних робіт.

Для установок із заглибленими реакторами та ручним завантаженням сировини завантажувальний та вивантажувальний отвір ведуть у реактор під гострим кутом.

Для забезпечення герметичності реактора в процесі завантаження та вивантаження вхідний та вихідний отвори розташовуються під нахилом до вертикальної осі таким чином, щоб нижній кінець труби був розташований нижче рівня рідини. Завдяки цьому створюється гідравлічний затвор, що перешкоджає проникненню повітря в реактор.

Ручне завантаження та вивантаження сировини

Найбільш простим способом завантаження і вивантаження є спосіб переливу, полягає в тому, що при завантаженні свіжого гною рівень шламу в реакторі піднімається і через переливну трубу, що сполучається з ним, така ж кількість вивантажується в ємність для збору біодобрив.

Маса, що завантажується, може містити тверді частинки досить великого розміру, наприклад, підстилковий матеріал (солому, тирсу), стебла рослин, а також сторонні предмети. Для того, щоб труби не забивалися, їх діаметр повинен бути не менше 200 - 300 см. Завантажувальна труба з'єднується з бункером або ємністю попередньої підготовки сировини.

На трубопроводах подачі та зливу сировини з реактора встановлюються засувки гвинтові або напівоборотні.

Завантаження та вивантаження за допомогою насосів

Насоси стають необхідною частиною біогазової системи, коли кількість сировини вимагає швидкого завантаження і земне тяжіння не може бути використане через топографію або характеристики сировини. Насоси потрібні для перекриття різниці у висоті між рівнем закачування сировини та біогазовою установкою.

Електродвигуни насосів схильні до зносу, дорогі, споживають енергію і можуть зламатися. Тому рекомендується використовувати інші способи завантаження сировини. Якщо не можна уникнути використання насосів, вони встановлюються двома способами:

Сухе встановлення: насос встановлюється разом з трубою. Сировина вільно тече до насоса та прискорюється ним.

Вологе встановлення: насос встановлюється разом з мотором усередині сировини. Двигун укладений у непроникний контейнер. Або насос працює за допомогою валу від двигуна зовні сировини.

Пневматичне завантаження та вивантаження сировини

Оптимальним способом подачі та перемішування сировини є пневматичний. Цей спосіб використовується на всіх установках ОФ "Флюїд" Асоціації "Фермер". Пневматичний завантажувальний пристрій використовує бункер подачі сировини (бак-змішувач), для якого використовуються сталеві ємності від 0,5 до 1 м3, що витримують тиск до 5 кгс/см2 та трубопроводи діаметром не менше 100 мм із засувкою. Сировина завантажується в бункер і з бункера реактор за допомогою компресора.

Застосовуються поршневі компресори марки ІФ-56 для малих та середніх біогазових установок з об'ємом реакторів до 40 м3. Для великих установок з об'ємом реакторів від 50 м3 використовується компресор ФУ-12, одночасно службовець для відкачування біогазу, що виробляється.

Системи збору біогазу

Система збору біогазу складається з розподільчого газового трубопроводу із запірною арматурою, збірника конденсату, запобіжного клапана, компресора, ресивера, газгольдера та споживачів біогазу (кухонні плити, нагрівачі води, двигуни внутрішнього згоряння та ін.) Система монтується тільки після встановлення біогазового реактора в робочі .

Отвір для відбору біогазу з реактора повинен розташовуватись у його верхній частині. Слідом за збіркою конденсату встановлюється запобіжний клапан, також водяний затвор, виконаний у вигляді ємності з водою, який забезпечує пропускання газу в одному напрямку.

Водяні затвори

Біогаз, що утворюється в реакторі біогазової установки, містить велику кількість водяної пари, яка може конденсувати на стінках трубопроводів і приводити до їх закупорки. В ідеалі, газова система повинна розташовуватися так, щоб волога, що конденсується, могла стікати прямо в реактор. Якщо це неможливо, на низьких ділянках системи мають бути встановлені водяні затвори. Ручні водні затвори легкі в експлуатації, але якщо їх регулярно не спустошувати, система блокуватиметься через надто високий рівень води в них.

Газопровід

Газова система з'єднує біогазову установку із газовими приладами за допомогою труб. Ця система повинна бути безпечною, економічною та надавати необхідну кількість газу для кожного приладу. Найчастіше використовуються труби із гальванізованої сталі або пластикові труби. Дуже важливо, щоб газова система була газонепроникною та служила на продовженні всього експлуатаційного періоду біогазової установки.

Трубопроводи для подачі біогазу від установки до споживачів повинні бути захищені від пошкодження. Витік газу може бути перевірений за допомогою мильного розчину, що наноситься на місця з'єднання труб. Газопровід також має бути оснащений запобіжно-скидним клапаном, що випускає біогаз в атмосферу при підвищенні тиску понад 0,5 кгс/м2. Більш переважно спалювання надлишку біогазу у факельних пальниках.

Газові труби

Важливо правильно встановити газопровідну систему. Вимоги до трубопровідної системи для біогазу не відрізняються від загальних стандартів. Можна використовувати пластикові труби, стійкі до дії ультрафіолетового сонячного проміння.

сталеві труби

Труби діаметром 1,2 - 1,8 см та довжиною менше 30 метрів підходять для маленьких та середніх біогазових установок. Для більших установок, більшої довжини труб та меншого тиску необхідний особливий розрахунок розміру труб. При встановленні газових труб особливу увагу слід приділяти:

• газонепроникним з'єднанням;
• водяному затвору на найнижчій ділянці труб для збирання вологи;
• захист від механічних ушкоджень.

Гальванізовані сталеві труби є надійною та довговічною альтернативою пластиковим трубам. Вони можуть бути демонтовані та використані знову, якщо необхідно. Вони стійкі до ударів, але дорогі і установка їх можлива тільки за наявності кваліфікованих фахівців, тому вони рекомендуються тільки в тих місцях, де не можна встановити пластикові труби.

Пластикові труби

Пластикові (PVC) труби дешеві та легкі у встановленні, але вони реагують на сонячну радіацію і можуть бути легко зламані, тому рекомендується встановлювати їх під землею.

Діаметр труб

Необхідний діаметр труб залежить від витрати біогазу газовими приладами та відстанню між газгольдером та приладами, в яких використовується біогаз. Великі відстані знижують тиск біогазу у трубі. Чим довша відстань і більша витрата газу, тим більше втрат за рахунок тертя. Кути та арматура збільшують втрати тиску. Втрати тиску в трубах із пластику менше, ніж у трубах із гальванізованої сталі. Таблиця 10 містить діаметри труб і витрати біогазу, а також довжину труб для втрат тиску менш ніж 5 мбар.

Таблиця 10. Придатний діаметр труб для різних довжин труб та різної витрати газу

З таблиці слід, що з пропуску витрати газу 1,5 м3/ч і довжині труб до 100т метрів найбільш підходящими є пластикові труби діаметром 1,8 див. см для решти труб системи.

Розташування трубопровідної системи

Пластикові труби можуть бути використані для підземних систем або систем, захищених від сонця та механічних ударів. У всіх інших випадках використовуються сталеві труби, що гальванізують. Для відведення газу безпосередньо від біогазової установки рекомендується використовувати сталеві гальванізовані труби.

Пластикові труби повинні розташовуватися на глибині не менше ніж 25 см під землею і бути оточені піском або м'якою землею. Потім після перевірки трубопровідної системи на герметичність канава акуратно засипається звичайною землею. Перевірка на герметичність проводиться за допомогою закачування повітря в порожню трубопровідну систему під тиском в 2,5 рази більше від максимального очікуваного газового тиску. Якщо після кількох годин очевидні втрати повітря - знижується тиск, тоді всі з'єднання перевіряються шляхом поливу їх мильною водою (при витоках газу на поверхні труб утворюватимуться бульбашки).

Крани та арматура

Найбільш надійні крани – хромовані кульові клапани. Клапани, які зазвичай використовуються для водних систем, не підходять для використання в газовій системі. Головний газовий клапан має бути встановлений близько до реактора. Кульові крани як запобіжні пристрої повинні бути встановлені на всіх газових приладах. Правильно підібрані та встановлені крани та арматура дозволяють проводити роботи з ремонту та чищення газових приладів без відключення головного газового крана.

Газгольдери

Оптимальний спосіб накопичення біогазу залежить від того, для яких цілей буде використано біогаз. Якщо передбачено пряме спалювання в пальниках котлів та двигунах внутрішнього згоряння, то великі газгольдери не потрібні. У таких випадках газгольдери використовуються для вирівнювання нерівномірності газовиділення та покращення умов подальшого горіння.

В умовах невеликих БДУ як газгольдери можуть бути використані великі автомобільні або тракторні камери, але найчастіше використовуються пластикові або сталеві газгольдери.

Вибір розміру газгольдера

Розмір газгольдера, тобто його обсяг, залежить від рівня виробництва та рівня споживання біогазу. В ідеалі, газгольдер повинен бути розрахований для того, щоб вміщувати добовий обсяг біогазу, що виробляється. Залежно від типу газгольдера і тиску, що витримується ним, обсяг газгольдера становить від 1/5 до 1/3 від обсягу реактора.

Пластикові газгольдери

Газгольдери, виготовлені з пластику або гуми використовуються в розвинених країнах для збору біогазу в поєднаних установках, де пластиком покривається відкрита ємність, що служить як реактор. Ще одним варіантом є окремий пластиковий газгольдер.

Сталеві газгольдери

Сталеві газгольдери можна розділити на два види:

• газгольдери низького тиску, сухі та вологі (0,01-0,05 кгс/см2). Замість установки таких газгольдерів, слід розглянути можливість використання пластикового газгольдера, так як окремі газгольдери низького тиску стоять більше і виправдані тільки у разі великої відстані (мінімум 50-100 м) від установки до приладів, що використовують. Такі газгольдери також використовуються для пом'якшення різниці між щодобовим виробництвом та використанням газу.
• газгольдери середнього (8-10 кгс/см2) та високого (200 кгс/см2) тиску. Газ у такі газгольдери закачується за допомогою компресора. Газгольдери середнього тиску використовуються в Киргизстані на середніх та великих біогазових установках. Газгольдери високого тиску використовуються для заправки автомашин та балонів.

Контрольно-вимірювальні прилади

Контрольно-вимірювальні прилади, що встановлюються на газгольдери, включають: водяний затвор, запобіжний клапан, манометр та редуктор тиску. Сталеві газгольдери мають бути заземлені.

Системи перемішування

Цілі перемішування

Перемішування збродженої маси в реакторі підвищує ефективність роботи біогазових установок та забезпечує:

• вивільнення біогазу, що утворюється;
• перемішування свіжого субстрату та популяції бактерій;
• запобігання формуванню кірки та осаду;
• запобігання появі ділянок різної температури всередині реактора;
• забезпечення рівномірного розподілу популяції бактерій;
• запобігання формуванню порожнин і скупчень, що зменшують робочу площу реактора.

Рис.24. Сталеві газгольдери середнього тиску у с. Петрівка. Фото: Вєдєнєєв А.Г., ОФ Флюїд

Методи перемішування

Перемішування сировини може здійснюватися такими основними способами: механічними мішалками, біогазом, що пропускається через товщу сировини та перекачуванням сировини з верхньої зони реактора в нижню. Робочими органами механічних мішалок є шнеки, лопаті, планки. Приводитися в дію можуть вручну, або від двигуна.

Механічне перемішування

Механічне перемішування за допомогою лопаткових роторів використовуються найчастіше у горизонтальних сталевих реакторах. Горизонтальна вісь проходить по всій довжині реактора. До неї кріпляться лопатки чи трубки, загнуті у петлі. При повороті осі сировина перемішується, кірка ламається, а осад прямує до вихідного отвору.

Рис.25. Системи перемішування сировини для вертикальних реакторів: а б - механічна мішалка; г - за допомогою насоса; д - біогазом та рідиною; е – біогазом.

Рис.26. Пристрої перемішування сировини для горизонтальних реакторів: а - біогаз; б – механічними лопатями; в – механічними мішалками з електродвигунами; р. – за допомогою насоса; д – механічними мішалками від вітряного двигуна.

Механічні мішалки з ручним приводом найпростіші у виготовленні та експлуатації. Вони використовуються в реакторах невеликих установок із незначним виходом біогазу. Конструктивно вони є горизонтально або вертикально встановлений вал всередині реактора паралельно центральної осі. На валу закріплені лопаті або інші елементи з гвинтовою поверхнею, що забезпечують переміщення маси, збагаченої метановими бактеріями, у напрямку від місця вивантаження до місця завантаження. Це дозволяє збільшити швидкість утворення метану та скоротити час перебування сировини в реакторі.

Гідравлічне перемішування

За допомогою насоса можна повністю перемішувати сировину при одночасному завантаженні та вивантаженні сировини. Такі насоси часто розміщуються у центрі реактора для виконання додаткових функцій.

Пневматичне перемішування Пневматичне перемішування шляхом ін'єкції біогазу, що виділяється назад в реактор здійснюється за допомогою монтажу на дні реактора системи трубопроводів і забезпечує м'яке перемішування сировини. Головна проблема таких систем полягає у проникненні сировини у газову систему. Це можна запобігти, встановивши систему клапанів.

Перемішування шляхом пропускання біогазу через товщу сировини дає хороші результати тільки в тому випадку, якщо маса, що зброджується, сильно розріджена і не утворює кірки на вільній поверхні. В іншому випадку слід постійно видаляти спливаючі частинки або відокремлювати великі частинки перед завантаженням у реактор.

Частота перемішування сировини

Перемішування може бути постійним або періодичним, залежно від режиму роботи реактора. Оптимальний режим перемішування значно зменшує час зброджування сировини та запобігає утворенню кірки.

Хоча часткове перемішування відбувається за рахунок вивільнення з сировини біогазу, за рахунок температурного руху та руху за рахунок надходження свіжої сировини, такого перемішування недостатньо.

Перемішування повинно проводитись регулярно. Занадто рідкісне перемішування сировини призведе до розшарування сировинної маси та утворення кірки, знижуючи тим самим ефективність газоутворення. Сировина, що добре перемішується, може дати на 50% більше біогазу.

Занадто часто перемішування може пошкодити ферментаційним процесам усередині реактора - у бактерій немає часу "поїсти". До того ж це може призвести до вивантаження не повністю переробленої сировини. Ідеальним є обережне, але інтенсивне перемішування кожні 4-6 годин.

Системи підігріву сировини

Багато біогазових установок невеликого розміру в Киргизстані були побудовані без систем підігріву і без теплоізоляції. Відсутність системи підігріву дозволить установці працювати тільки в психофільному режимі, і дозволить отримувати меншу кількість біогазу та біодобрива, ніж у мезофільному та термофільному режимах. Для забезпечення більш високого виробництва біогазу та біодобрив, а також кращого знезараження сировини використовуються два методи підігріву: прямий підігрів у формі пари або гарячої води, що змішується з сировиною, і непрямий підігрів через теплообмінник, де підігріваючий матеріал, зазвичай гаряча вода, підігріває з сировиною, не змішуючись з ним.

Прямий підігрів

Прямий підігрів пором має серйозний недолік - установка потребує парогенеруючої системи, що включає очищення води від солей, і при застосуванні підігріву пором може статися перегрів сировини. Висока вартість такої системи обігріву роблять її економічно вигідною лише при використанні у великих установках, що переробляють стічні води. Додавання гарячої води підвищує вологість субстрату і має використовуватися лише там, де це необхідно.

Непрямий підігрів

Непрямий підігрів здійснюється теплообмінниками, розташованими всередині або зовні реактора, залежно від форми реактора, типу сировини та способу експлуатації установки.

Рис.27. Пристрій для непрямого підігріву сировини

Рис.28. Водонагрівач котел системи обігріву реактора в с. Петрівка. Фото: Вєдєнєв А.Г., ОФ "Флюїд"

Підігрів підлоги не показав хороших результатів, оскільки осад, що накопичується на дні реактора, ускладнює підігрів сировини. Внутрішній підігрів є добрим рішенням, якщо теплообмінник досить міцний, щоб не зламатися під час руху сировини в реакторі. Чим більша площа теплообмінника, тим більше однорідно підігрівається сировина і краще протікає процес ферментації (див. рис. 26). Зовнішній підігрів за допомогою теплообмінника з теплопровідними елементами на поверхні стін реактора біогазової установки є менш ефективним через втрати тепла з поверхні стін. З іншого боку, вся стіна реактора може бути використана для підігріву та всередині реактора ніщо не перешкоджає руху сировини. Проміжний підігрів сировини здійснюється зазвичай у бункері завантаження та забезпечує переваги легшого доступу для очищення та ремонту реактора.

Внутрішні та зовнішні системи підігріву

Для досягнення максимальної ефективності утворення біогазу, анаеробна переробка потребує певних температурних умов навколишнього середовища, переважно близьких для досягнення оптимуму процесу. У Киргизстані, система підігріву та ізоляція реактора необхідні для досягнення потрібної температури процесу та запобігання втратам енергії. Для підігріву реактора до мезофільної температури за допомогою електрики в середньому необхідно 330 Вт на 1 м3 об'єму реактора.

Найбільш поширеною системою підігріву сировини є зовнішня система підігріву з водонагрівальним котлом, що працює на біогазі, електриці або твердому паливі. Також можна використовувати сонячні водонагрівачі. Як нагрівальні елементи застосовують теплообмінники у вигляді змійовиків, секцій радіаторів, паралельно зварених труб, де теплоносієм служить гаряча вода з температурою близько 60 С. Вища температура підвищує ризик

налипання завислих частинок на поверхні теплообмінника. Теплообмінники рекомендується розташовувати в зоні дії пристрою, що перемішує, що допомагає уникнути осадження твердих частинок на їх поверхні.

Монтаж системи обігріву

При монтажі системи обігріву важливо забезпечити умови, необхідні природного руху рідини у цій системі. Для цієї мети потрібно забезпечити подачу гарячої води у верхню точку системи та повернення охолодженої води до нижньої точки.

На трубопроводах опалення повинні бути встановлені вентилі для випуску повітря з верхніх точок, а система обігріву повинна бути обладнана бачком розширювальним для зміни об'єму води. Для контролю температури всередині реактора біогазової установки має бути встановлений термометр.

Типи установок, які рекомендуються для впровадження в Киргизстані

З урахуванням кліматичних та інших умов у Киргизстані рекомендується впроваджувати такі типи біогазових установок.

Біогазова установка з ручним завантаженням без перемішування та без підігріву сировини в реакторі

Найпростіша біогазова установка (мал. 29) призначена для невеликих фермерських господарств. Об'єм реактора установки – від 1 до 10 м3, розрахований на переробку 50 – 200 кг гною на добу. Установка містить мінімум складових частин для забезпечення процесу переробки гною та отримання біодобрив та біогазу: реактор, бункер завантаження свіжої сировини, пристрій відбору та використання біогазу, пристрій вивантаження збродженої сировини.

Біогазова установка може бути використана в південних регіонах Киргизстану без підігріву та перемішування та призначена для роботи в психофільному температурному режимі від 5°C до 20°C. Біогаз, що виробляється, відразу направляється на використання в побутових приладах.

Перероблена маса видаляється з реактора через трубу вивантаження в момент завантаження чергової порції сировини або за рахунок тиску біогазу в реакторі установки. Вивантажувана зброджена маса потрапляє в ємність для тимчасового зберігання, яка за обсягом повинна бути не менше обсягу реактора.

Рис.29. Схема найпростішої біогазової установки з ручним завантаженням без перемішування та без підігріву сировини в реакторі: 1 – реактор; 2 – бункер завантаження; 3 - люк для доступу до реактора; 4 – водяний затвор; 5 – вивантажувальна труба; 6 - відведення біогазу.

Найпростішу біогазову установку може побудувати самотужки будь-який фермер. У таблиці наводиться специфікація та кошторис на матеріали, які знадобляться для її будівництва.

Таблиця 11. Специфікація та кошторис на виготовлення найпростішої біогазової установки з ручним завантаженням без перемішування та без підігріву сировини

Послідовність робіт з будівництва найпростішої біогазової установки

При самостійному виготовленні найпростішої біогазової установки рекомендується дотримуватися наступного порядку: після визначення щодобового обсягу гною, що накопичується в господарстві для переробки в біогазовій установці та вибору потрібного обсягу реактора, потрібно вибрати місце розташування реактора та заготовити матеріали для реактора біогазової установки. Потім, здійснюється монтаж завантажувальної та вивантажувальної труби та підготовка котловану для біогазової установки. Після установки реактора в котлован проводиться монтаж завантажувального бункера і газовідведення, після чого встановлюється кришка люка, який буде використовуватися для технічного обслуговування і ремонту реактора. Потім, проводиться перевірка реактора на герметичність, фарбування та теплоізоляція установки. Установка готова до запуску!

Біогазова установка з ручним завантаженням та перемішуванням сировини.

Будівництво біогазової установки з ручним завантаженням та перемішуванням сировини (рис. 30) також не потребує великих фінансових витрат.

Рис.30. Схема біогазової установки з ручним завантаженням та перемішуванням сировини: 1 - реактор; 2 – бункер завантаження; 3 - пристрій, що перемішує; 4 – водяний затвор; 5 – вивантажувальна труба; 6 - відведення біогазу.

Вона варта невеликих фермерських господарств. Об'єм реактора установки – від 1 до 10 м3, розрахований на переробку S0 – 200 кг гною на добу. Для підвищення ефективності роботи біогазової установки змонтовано пристрій ручного перемішування сировини.

Біогазова установка з ручним завантаженням, перемішуванням та підігрівом сировини в реакторі

Для більш інтенсивного та стабільного процесу зброджування встановлена ​​система підігріву реактора (рис. 31).

Рис.31. Схема біогазової установки з ручним завантаженням, перемішуванням та підігрівом сировини в реакторі: 1 – водогрійний котел; 2 – бункер завантаження; 3 - пристрій, що перемішує; 4 - реактор; 5 – водяний затвор; 6 - відведення біогазу; 1 - вивантажувальний бункер; 8 - ємність для зберігання біодобрив; 9 – вивантажувальна труба.

Установка може працювати в мезофільному та термофільному режимі. Реактор біогазової установки підігрівається за допомогою водогрійного котла, що працює на біогазі.

Решта біогазу використовується безпосередньо в побутових приладах.

Перероблена сировина зберігається у спеціальній ємності до часу внесення у ґрунт.

Біогазова установка з ручним завантаженням, газгольдером, пневматичним перемішуванням сировини, з підігрівом сировини в реакторі

Проста установка з ручним завантаженням сировини в реактор забезпечена автоматичним пристроєм, що відкачує виробляється біогазу і газгольдером для його зберігання (рис. 32).

Рис.32. Схема біогазової установки з ручним завантаженням, газгольдером, пневматичним перемішуванням сировини з підігрівом сировини в реактор: 1 - водогрійний котел; 2 – бункер завантаження; 3 - реактор; 4 – водяний затвор; 5 – манометр електроконтактний; 6 - пристрій, що перемішує; 1 – компресор; 8 – ресивер; 9 – бункер вивантаження сировини; 10 – вивантаження сировини; 11 - сховище для біодобрив; 12 - газгольдер; 13 - газовий редуктор.

Перемішування сировини в реакторі проводиться пневматичним способом з використанням біогазу.

Така біогазова установка може працювати у всіх температурних режимах зброджування.

Біогазова установка з газгольдером, ручною підготовкою та пневматичним завантаженням та перемішуванням сировини, з підігрівом сировини в реакторі

Установка (рис. 33) призначена для середніх та великих фермерських господарств із можливістю переробки від 0,3 до 30 і більше тонн сировини на добу. Об'єми реакторів - від S до 300 м3 і більше.

Рис.33. Схема фермерської біогазової установки з газгольдером, ручною підготовкою та пневматичним завантаженням та перемішуванням сировини, з підігрівом сировини в реакторі: 1 – бункер завантаження сировини; 2 - водонагрівальний котел; 3 - реактор; 4 - запобіжний клапан; 5 – водяний затвор; 6 – манометр електроконтактний; 1 – компресор; 8 – ресивер; 9 - сховище для біодобрив; 10 – вивантаження сировини; 11 - відведення труби для завантаження у транспорт; 12 - газгольдер; 13 - газовий редуктор; 14 - пристрій, що перемішує.

Підготовка, завантаження та перемішування сировини механізовані та виробляються за допомогою пневматичної системи. Підігрів сировини в реакторі біогазової установки виробляються за допомогою теплообмінника з водонагрівальним казаном, що працює на біогазі. Трубопровід вивантаження сировини має розгалуження для збирання біодобрив у сховищі та для завантаження у транспортні засоби для вивезення на поле.

Пристрій цієї біогазової установки (рис. 32) передбачає ручну підготовку і пневматичне завантаження сировини в реактор, частина біогазу, що виробляється, використовується для підігріву сировини в реакторі. Перемішування здійснюється біогазом. Відбір біогазу здійснюється автоматично. Біогаз зберігається у газгольдері. Установка може працювати у будь-якому температурному режимі зброджування сировини.

Біогазова установка з газгольдером, механічною підготовкою, пневматичним завантаженням та перемішуванням сировини, з підігрівом сировини в реакторі

Відмінною особливістю цієї біогазової установки (рис. 34), призначеної для середніх і великих селянських господарств, є наявність спеціальної ємності для підготовки сировини, звідки вона подається за допомогою компресора в завантажувальний бункер, а потім за допомогою стисненого біогазу - в реактор установки. Для роботи системи обігріву використовується частина біогазу, що виробляється. Установка забезпечена автоматичним відбором біогазу та газгольдером для його зберігання. Наявність системи обігріву дозволяє експлуатувати біогазову установку у всіх режимах зброджування.

Рис.34. Схема фермерської біогазової установки з газгольдером, механічною підготовкою, пневматичним завантаженням та перемішуванням сировини, з підігрівом сировини в реакторі: 1 – приймач гною; 2 - Водонагрівач котел; 3 - Бункер завантаження; 4 – Реактор; 5 - водяний затвор; 6 - Запобіжний клапан; 1 – Манометр електроконтактний; 8 – компресор; 9 - Мішалка газова; 10 – Ресівер; 11 - Сховище для біодобрив; 12 - Відведення труби для завантаження у транспорт; 13 - Газгольдер; 14 – Редуктор газовий.

Таблиця 12. Специфікація на обладнання та матеріали для фермерської біогазової установки з газгольдером, механічною підготовкою, пневматичним завантаженням та перемішуванням сировини, з підігрівом сировини в реакторі (див. рис. 12 та 13)

Таблиця 13. Кошторис на виготовлення фермерської біогазової установки з газгольдером, механічною підготовкою, пневматичним завантаженням та перемішуванням сировини, з підігрівом сировини в реакторі (див. рис. 12 та 13).

* До цього кошторису не включено транспортні витрати, витрати на загальнобудівельні роботи та податкові відрахування.

Експлуатація біогазових установок

Стабільна щоденна робота біогазової установки вимагає високого рівня дисципліни обслуговуючого персоналу для отримання високих обсягів біогазу та біодобрив та довгої служби установки. Багато проблем трапляються через помилки в експлуатації. Часто такі проблеми можуть бути зведені до мінімуму шляхом:

• вибору простої конструкції установки, адаптованої до місцевих кліматичних умов та наявної сировини;
• використання високоякісних матеріалів та приладів;
• хорошим навчанням персоналу та отриманням консультацій професіоналів з експлуатації установки.

Підготовка до запуску

Етап підготовки включає перевірку герметичності реактора і газової системи. Для цього до газової системи підключаються водяний манометр, перекриваються всі крани для того, щоб надлишковий тиск повітря в реакторі можна було виміряти манометром.

Для цього реактор заповнюється водою до робочого рівня. Надмірне повітря витіснятиметься через запобіжний клапан. Після цього фіксують показання манометра та залишають заповнений водою реактор на добу. Якщо після закінчення доби показання манометра не змінилося або змінилося незначно, то можна вважати, що газова система і реактор мають достатню герметичність. При втраті тиску в реакторі та газовій системі необхідно знайти та усунути текти.

Роботи з пуску біогазової установки можуть бути розпочаті лише тоді, коли установка загалом та її елементи будуть визнані придатними до експлуатації та відповідати вимогам безпечної експлуатації.

Етап введення в експлуатацію

Початкове завантаження нової біогазової установки повинно, якщо можливо, складатися з відпрацьованої сировини з іншої установки (близько 10%) або свіжого гною великої рогатої худоби, так як для успішної роботи потрібні штами метанообразующих мікроорганізмів, велика кількість яких міститься у свіжому гною великої рогатої.

Вік та кількість початкової порції сировини мають сильний вплив на весь курс ферментації. Рекомендується подбати про достатню кількість сировини ще до закінчення будівництва. При першому завантаженні можна розбавити недостатню кількість сировини більшою кількістю води, ніж зазвичай, для заповнення реактора на 2/3 об'єму.

типи сировини

Залежно від типу використовуваної сировини може знадобитися від кількох днів до кількох тижнів для виходу біогазової установки на стабільний рівень роботи. Після розведення сировини до отримання однорідної маси потрібної вологості, його завантажують у реактор, який заповнюється не більше ніж на 2/3 внутрішнього обсягу. Об'єм реактора, що залишився, використовується для накопичення біогазу.

Сировина, що завантажується в реактор, не повинна бути холодною - її температура повинна наближатися до обраної оптимальної температури зброджування.

Оптимізація введення в експлуатацію

Для оптимізації процесу зброджування можуть бути використані деякі відомі методи запуску:

• введення у реактор активної закваски від нормально діючого реактора;
• додавання реагентів таких, як вапно, вуглекислий газ, луг та інші;
• заповнення реактора теплою водою та поступове додавання до неї гнойових стоків;
• заповнення реактора свіжими стоками гною;
• заповнення реактора гарячими газами та поступове завантаження гнойових стоків.

Для забезпечення сталого зростання мікроорганізмів у пусковий період, нагрівання завантаженої сировини має поступово збільшуватися, не більше ніж на 2°C на добу з доведенням до 35-37°C. У процесі нагрівання має бути забезпечене інтенсивне перемішування сировини. Через 7-8 діб починається активна життєдіяльність мікроорганізмів у реакторі та виділення біогазу.

Характеристики етапу введення в експлуатацію

Період введення біогазової установки в робочий режим експлуатації називається пусконалагоджувальним періодом і характеризується:

• низькою якістю біогазу, що містить близько 60% вуглекислого газу;
• сильним запахом біогазу;
• падаючим рівнем рН;
• непостійним виходом газу.

Стабілізація процесу

Перехід до робочого режиму експлуатації відбувається швидше, якщо сировина часто інтенсивно перемішується. Якщо в процесі пуско-налагодження стабілізація процесу зброджування затримується, потрібно додати в реактор невелику кількість гною ВРХ для відновлення рН балансу. Відразу після стабілізації процесу зброджування, великий обсяг незброженої сировини вироблятиме велику кількість біогазу. Після того, як рівень біогазу, що виробляється, впаде до очікуваного, можна починати регулярне завантаження сировини.

Підготовка газгольдера

Підготовку газгольдера для заповнення газом у складі модуля можна проводити лише після приймання та випробування відповідно до технічних умов та після огляду органами Держгіртехнагляду.

Щоб уникнути утворення вибухонебезпечної суміші до заповнення газгольдера газом необхідно, щоб з усієї системи, у тому числі і з газопроводів, було витіснене повітря. Витіснення повітря здійснюється водою з наступним витісненням води газом під тиском або негорючими газами. Витиснення повітря вважається закінченим, якщо вміст кисню в пробі газу, взятої з газгольдера, не перевищує 5%.

Зовнішнім оглядом має бути перевірено стан контрольно-вимірювальних приладів, що входять до складу газгольдера (зворотний та запобіжний клапани, манометр, редуктор тиску). Надійність заземлення та блискавкозахисту газгольдера перевіряється за допомогою вимірювача заземлення. Опір заземлення має перевищувати 4 Ом.

Якість газу

У період виходу біогазової установки на робочий режим експлуатації якість біогазу буде невисокою. З цієї причини, а також для запобігання вибухонебезпечній ситуації, пов'язаній із залишковим киснем, що міститься в газгольдерах, перші два добові обсяги біогазу мають бути випущені в повітря. Як тільки біогаз стане займистим, він може бути використаний для цілей, що планувалися.

Щоденні операції

Доза завантаження сировини

Для оптимальної експлуатації біогазових установок велике значення має добова доза завантаження свіжого гною та періодичність його внесення. Доза завантаження - величина непостійна і залежить від виду сировини, температури зброджування та концентрації сухої речовини у сировині.

При малих дозах добового завантаження сировини, що не перевищують 1-5% обсягу реактора на добу, біогазу виділяється менше, ніж при великих дозах 10-20%. Однак при великих дозах щодобового завантаження вміст метану в біогазі скорочується, а вміст вуглекислого газу - збільшується.

Оптимальною дозою добової завантаження для установок з мезофільною температурою бродіння з точки зору якості біогазу можна вважати 6-10% від повного обсягу сировини, що завантажується при тривалості зброджування 10-20 діб. Оптимальною дозою завантаження термофільного режиму можна вважати 1S-2S7 при тривалості бродіння від 4 до 8 діб. При використанні психофільного режиму зброджування рекомендується завантажувати не більше 2% при доби додавання нової сировини. Якщо використовується метод порційного завантаження, реактор завантажується відразу на 2/3 і сировина переробляється без додавання свіжого гною протягом 40 і більше днів.

Частота завантаження та перемішування

Добова доза повинна вносити в реактор не повністю, а поступово рівними порціями через однакові проміжки часу 4-6 разів на добу. Після завантаження чергової порції рекомендується перемішувати сировину. Стан і робота пристроїв, що перемішують, повинна перевірятися щодня.

Контролює процес зброджування за кольором збродженої маси.

Про те, як протікає процес зброджування сировини в реакторі, можна судити з інтенсивності виділення біогазу, а також кольору збродженої маси на виході з реактора.

Відсутність біогазу або його слабке утворення свідчить про низьку активність мікроорганізмів і може бути виявлено сірим кольором збродженої маси. Причиною цього може бути недолік мікроорганізмів, що призводить до згасання процесу зброджування, для відновлення якого потрібно введення поживних розчинів з хорошою концентрацією мікроорганізмів і, отже, з потенціалом хорошого газоутворення.

При надлишку поживних речовин можливе утворення кислот та зниження активності мікроорганізмів. Колір збродженої сировини в цьому випадку змінюється на чорний, а на поверхні може утворитися біла плівка. Нейтралізувати кислоти можна запровадженням рослинної золи або вапняної води.

Якщо зброджена маса має темно-коричневий колір і при цьому на її поверхні утворюється піна, то можна вважати, що йде нормальний процес бродіння.

Контроль рівня сировини

Особливою проблемою невеликих установок є закупорка отворів реактора. Це може призвести до занадто великого тиску всередині реактора та закупорки газової труби. Для запобігання цьому необхідно перевіряти рівень сировини та стан отворів установки щодня.

Щотижневі та щомісячні операції

• Контроль водяних затворів;
• Оновлення газових фільтрів;
• Чищення купола в установках з плаваючим куполом;
• Перевірка гнучких шлангів та труб на появу пір.

Щорічні операції

• Видалення кірки на поверхні сировини та осаду з дна реактора установки;
• Вся установка та газова система повинні бути перевірені на герметичність та тиск.

Техніка безпеки

При експлуатації біогазової установки слід звертати увагу на наступне:

• Вдихання біогазу у великих кількостях протягом тривалого часу може викликати отруєння, оскільки сірководень, що містяться в біогазі, метан, вуглекислий газ отруйні. Неочищений біогаз пахне тухлими яйцями, але після очищення немає запаху. Тому всі приміщення, де стоять побутові прилади, що використовують біогаз, необхідно регулярно провітрювати. Газові труби повинні регулярно перевірятися на герметичність та захищатися від пошкоджень. Виявлення витоків газу повинне проводитися за допомогою мильної емульсії або спеціальними приладами. Застосування відкритого вогню задля виявлення витоку газу забороняється.
• Біогаз у суміші з повітрям у пропорції від 5% до 15% за наявності джерела займання з температурою 600°C або більше можуть призвести до вибуху. Відкритий вогонь небезпечний при концентраціях біогазу повітря більше 12%. Таким чином, забороняється куріння та розведення вогню біля установки. При проведенні зварювальних робіт відстань до газового обладнання має бути не менше ніж 10 метрів. Після зливу сировини з біогазових установок для проведення ремонту реактор повинен провітрюватися, оскільки існує небезпека вибуху суміші біогазу та повітря.
• Тиск газу, що подається газопроводом до місця споживання, не повинен перевищувати 0,15 МПа (1,5 кгс/см2), а перед побутовими приладами повинен бути не більше 0,13 кгс/см2. Реактор має бути оснащений засувками, гідрозатворами, які у разі потреби могли б відключити його від магістрального газопроводу біогазу. Реактор повинен мати клапан автоматичного скидання надлишкового тиску у газовій системі у разі його підвищення понад норму.
• Електроустаткування, що використовується, повинно бути заземлено. Опір заземлювального дроту має бути не більше 4,0 ОМ.
• Основними джерелами санітарної небезпеки є присутність у рідкому гною та гнійних стоках яєць гельмінтів, бактерій груп кишкової палички та іншої патогенної мікрофлори. Тому потрібно дотримуватись запобіжних заходів для запобігання зараженню. Так, не рекомендується вживати їжу в приміщенні ферми та поруч із біогазовими установками.
• Реактор і сховище для біодобрив повинні бути збудовані так, щоб уникнути небезпеки падіння людини всередину.

Вимоги Держгіртехнагляду

Пристрій, експлуатація та обслуговування біогазових установок повинні відповідати вимогам "Правил устрою та безпечної експлуатації судин, що працюють під тиском" Держгіртехнагляду Киргизької Республіки, якщо до складу біогазових установок входять:

• судини, що працюють під тиском газу понад 0,07 МПА (0,7 кгс/см2).
• балони, призначені для транспортування та зберігання стиснутих газів під тиском понад 0,07 МПА (0,7 кгс/см2).
• цистерни та бочки для транспортування та зберігання стиснутих газів, тиск парів яких при температурі до S0°C перевищує тиск понад 0,07 МПА (0,7 кгс/см2).

До обслуговування біогазових установок та проведення газонебезпечних робіт можуть бути допущені особи не молодші 18 років, які мають дозвіл Держгіртехнагляду Киргизької Республіки у вигляді посвідчення встановленого зразка на право обслуговування біогазових установок та проведення газонебезпечних робіт.

Технічне обслуговування, моніторинг та ремонт

Технічне обслуговування біогазової установки складається з робіт, які необхідні для ефективної та довгої роботи установки, а ремонт здійснюється у разі поломок біогазової установки.

Щоденне технічне обслуговування

Таблиця 14. Щоденне технічне обслуговування

Щомісячне технічне обслуговування

• Проведіть чищення та контроль роботи газових побутових приладів;
• Змастіть частини, що рухаються;
• Проведіть сервісне обслуговування двигунів;
• Проведіть обслуговування клапанів тиску;
• Проведіть обслуговування системи перемішування.

Таблиця 15. Контроль арматури

Щорічне обслуговування

• Повна ревізія реактора та всієї установки;
• Перевірте металеві частини установки на наявність іржі, поновіть захисне покриття;
• Перевірте газові труби на герметичність під тиском. Часто витоку газу непомітні під час роботи установки, оскільки компенсуються обсягом біогазу, що виробляється.

моніторинг

Моніторинг передбачає збирання даних про роботу установки для:

• визначення проблем у роботі;
• визначення реальної економічної вигідності та окупності установки;
• порівняння різних типів сировини та методів роботи з метою оптимізації.

Повинні збиратися такі дані:

• Кількість та тип сировини, пропорція води для розведення сировини;
• Температура сировини різних стадіях процесу переробки. При регулярному збиранні даних легко визначити неполадки у системі підігріву;
• Вихід біогазу: виміри здійснюються газометром, що знаходиться між газгольдером і реактором (виробництво біогазу) або між приладом та газгольдером (використання біогазу). У простих установках виробництво газу можна виміряти під час відсутності споживання газу. Зміни у виробництві газу та швидкість таких вимірювань дозволяють точніше визначити причину проблеми;
• Виробництво електрики та тепла у великих установках;
• Кислотно-лужний баланс (щомісячно);
• Щоденна кількість сировини, що завантажується;
• Кількість сірководню в біогазі (щомісяця);
• Аналіз ефекту біодобрива (щорічно або сезонно) для визначення оптимальної кількості добрива для внесення на поля.
• Записи поломок та їх причини. Такі записи дозволяють порівнювати та легше визначати причини поломок.

Ремонт

Поломки, які можуть статися в працюючій біогазовій установці, описані в наведеній нижче таблиці. Найчастіша причина для занепокоєння – зниження виробництва біогазу.

Таблиця 16. Часті причини поломок та їх усунення

Ремонтні роботи виконуються як у разі поломок, так і під час нормальної роботи установок. Ремонт, що виходить за рамки вище зазначеного, повинен проводитись фахівцями, оскільки власник установки зазвичай не має технічної освіти. У будь-якому випадку щорічна перевірка установки повинна проводитися навченими технічними фахівцями.

Документація

Для забезпечення нормальної експлуатації, технічного обслуговування та ремонту на об'єкті має бути наступна документація:

1. Принципові схеми встановлення газової та електричної системи, схема планування;
2. Паспорти заводів-виробників на судини, що працюють під тиском;
3. Плани та графіки проведення технічного обслуговування та ремонтів складових частин та приладів;
4. Журнали обліку роботи установок та інструктажу з техніки безпеки та перевірки знань обслуговуючого персоналу "Правил безпеки у газовому господарстві".

Автори: Вєдєнєв А.Г, Ведєнєва Т.А.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі 01.05.2024

Все частіше ми чуємо про збільшення кількості космічного сміття, що оточує нашу планету. Однак не тільки активні супутники та космічні апарати сприяють цій проблемі, а й уламки старих місій. Зростання кількості супутників, які запускає компанії, як SpaceX, створює не тільки можливості для розвитку інтернету, але й серйозні загрози для космічної безпеки. Експерти тепер звертають увагу на потенційні наслідки для магнітного поля Землі. Доктор Джонатан Макдауелл з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики підкреслює, що компанії стрімко розвертають супутникові констеляції, і кількість супутників може зрости до 100 000 наступного десятиліття. Швидкий розвиток цих космічних армад супутників може призвести до забруднення плазмового середовища Землі небезпечними уламками та загрози стійкості магнітосфери. Металеві уламки від використаних ракет можуть порушити іоносферу та магнітосферу. Обидві ці системи відіграють ключову роль у захисті атмосфери і підтримують ...>>

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Випадкова новина з Архіву Безпілотний поїзд від Deutsche Bahn та Siemens 14.10.2021 Німецький оператор залізниць Deutsche Bahn та промислова група Siemens представили в Гамбурзі автоматизований безпілотний поїзд, який піде маршрутами міської мережі швидкісних поїздів S-Bahn. Розробники стверджують, що він точніше дотримується розкладу і більш енергетично ефективний, ніж традиційні рішення для залізниці. Чотири такі поїзди почнуть працювати у швидкісній міській залізничній мережі S-Bahn вже з грудня, використовуючи залізничну інфраструктуру, що існує. Хоча інші великі міста на кшталт Парижа вже мають автоматизовані поїзди в метро або монорейкові рішення, що курсують між терміналами аеропортів, гамбурзький варіант стане першим тим, що користується тими ж дорогами, що і звичайні пасажирські поїзди, керовані машиністами. Проект, який Siemens і Deutsche Bahn назвали "першим у світі", став частиною плану модернізації швидкісної залізничної системи Гамбурга вартістю 60 млн. доларів. Глава Deutsche Bahn Річард Лютц (Richard Lutz) вже заявив, що автоматизовані потяги забезпечують "надійніше" обслуговування, без необхідності прокладати хоча б один зайвий кілометр нових шляхів. У Siemens вважають, що безпілотні поїзди транспортують приблизно на 30% більше пасажирів, дозволяють помітно скоротити витрати (до тих же 30%) і загалом набагато пунктуальніші. Хоча поїзд контролюється за допомогою цифрових технологій та повністю автоматизований, машиніст, як і раніше, буде присутній у кабіні при перевезенні пасажирів на випадок виникнення екстрених ситуацій.

Інші цікаві новини:

▪ Рульове колесо із датчиком захоплення для робомобілів

▪ Надлегкий керамічний матеріал

▪ Ноутбук з водяним охолодженням від Hitachi

▪ Apple змінить телебачення

▪ Вчитися поза стінами школи корисніше

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Охорона праці. Добірка статей

▪ стаття У чорта на паличках. Крилатий вислів

▪ стаття Звідки взялися оливки? Детальна відповідь

▪ стаття Красивий будяки. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Водний альбуміновий лак. Прості рецепти та поради

▪ стаття При диханні з'являються відбитки на склі. Хімічний досвід

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024