SOFLAR (French soufflard, din souffler - respira, sufla * a. fumarole, puffing hole, spouting hole, blower, feeder; n. Gasblaser, Blaser; f. soufflard, souffleur; i. escape instantaneo de grisu, escape instantaneo de gaz) - evacuări locale din fisuri naturale sau de producţie din lucrări miniere cu un debit de cel puţin 1 m 3 /min. Există indicatoare naturale și operaționale.

Sufletoarele naturale sunt limitate la zonele de falii tectonice cu un sistem larg dezvoltat de fisuri deschise răspândite pe o zonă vastă (de-a lungul adâncirii și loviturii straturilor). Respirațiile operaționale apar în spațiul minat, în lucrările de dezvoltare și tratare atunci când apar fisuri din cauza redistribuirii presiunii rocilor. Odată cu creșterea adâncimii, crește frecvența de apariție a prompterelor. In functie de tipul de mineral care se dezvolta, compozitia gazoasa a ventilatoarelor este reprezentata de: metan (uneori cu un amestec de hidrocarburi grele, azot, dioxid de carbon,); dioxid de carbon - în minele de cărbune; dioxid de carbon, hidrocarburi și gaze de azot - în minele de minereu.

Adâncimea de apariție a respirației în minele de cărbune este de obicei limitată la zona gazelor metan (limita superioară sau oarecum inferioară). În funcție de limitarea la straturi cu conținut diferit de gaz sau alte rezervoare de gaz, suflerii se manifestă în moduri diferite. Cu rezerve mici de gaze, sufletoarele funcționează pentru o perioadă scurtă de timp, cu unele semnificative - de zeci de ani, în timp ce eliberează câteva milioane de m 3 de metan (mine de cărbune). Dacă este imposibil să se reducă concentrația de gaze respirabile în aerul de mină la standardele cerute, respiratoarele sunt captate cu ajutorul mijloacelor de ventilație. Constă în izolarea gurii de evacuare a gazelor cu capace metalice speciale, îngropate în suprafața lucrării și etanșate în jurul perimetrului cu beton, lut; plafoane longitudinale din lemn, etanșate cu un amestec de sticlă lichidă, var și apă (când apar prompterii pe o secțiune extinsă a lucrării); spumă sau peliculă sintetică. În primele două cazuri, gazul este evacuat din structurile suprapuse prin conducte speciale (și furtunuri) în conductă. Cu o eficiență insuficientă a metodelor de captare de mai sus, îndepărtarea gazelor din centrele de formare a respirației se realizează folosind puțuri de drenaj. Dacă este imposibil să se localizeze ventilatoarele, această secțiune a lucrării este izolată cu o punte de etanșare, iar gazul din secțiunea izolată este îndepărtat.

În minele de cărbune, în funcție de condițiile reglementate, se disting straturi periculoase pentru prompteri.

Fermele se confruntă anual cu problema eliminării gunoiului de grajd. Sunt irosite fonduri considerabile, care sunt necesare pentru organizarea înlăturării și înmormântării acestuia. Dar există o modalitate care vă permite nu numai să economisiți banii, ci și să faceți ca acest produs natural să vă servească spre bine.

Proprietarii prudenți folosesc de multă vreme eco-tehnologia în practică, care face posibilă obținerea de biogaz din gunoi de grajd și utilizarea rezultatului drept combustibil.

Prin urmare, în materialul nostru vom vorbi despre tehnologia de producere a biogazului, vom vorbi și despre cum să construim o centrală de bioenergie.

Mecanismul de formare a gazelor din materii prime organice

Biogazul este o substanță volatilă incoloră și inodoră care conține până la 70% metan. În ceea ce privește indicatorii săi de calitate, se abordează tipul tradițional de combustibil - gazul natural. Are o putere calorică bună, 1 m 3 de biogaz degajă atâta căldură cât se obține prin arderea unui kilogram și jumătate de cărbune.

Datorăm formarea biogazului bacteriilor anaerobe care lucrează activ la descompunerea materiilor prime organice, care sunt folosite ca gunoi de grajd pentru animalele de fermă, excremente de păsări, deșeuri ale oricăror plante.

În biogazul autoprodus, pot fi folosite excremente de păsări și deșeuri ale animalelor mici și mari. Materia primă poate fi utilizată în formă pură și sub formă de amestec cu includerea de iarbă, frunze, hârtie veche

Pentru a activa procesul, este necesar să se creeze condiții favorabile pentru activitatea vitală a bacteriilor. Ele ar trebui să fie similare cu cele în care microorganismele se dezvoltă într-un rezervor natural - în stomacul animalelor, unde este cald și nu există oxigen.

De fapt, acestea sunt cele două condiții principale care contribuie la transformarea miraculoasă a masei de gunoi de grajd putrezit în combustibil ecologic și îngrășăminte valoroase.

Pentru a obține biogaz, aveți nevoie de un reactor etanș fără acces la aer, unde va avea loc procesul de fermentare a gunoiului de grajd și descompunerea acestuia în componente:

• metan(până la 70%);
• dioxid de carbon(aproximativ 30%);
• alte substante gazoase (1-2%).

Gazele rezultate se ridică în partea de sus a rezervorului, de unde sunt apoi pompate, iar produsul rezidual se depune - un îngrășământ organic de înaltă calitate, care, ca urmare a prelucrării, a reținut toate substanțele valoroase în gunoi de grajd. - azot și fosfor și a pierdut o parte semnificativă din microorganismele patogene.

Reactorul de biogaz trebuie să aibă un design complet etanș, în care să nu existe oxigen, altfel procesul de descompunere a gunoiului de grajd va fi extrem de lent

A doua condiție importantă pentru descompunerea efectivă a gunoiului de grajd și formarea biogazului este respectarea regimului de temperatură. Bacteriile implicate în proces sunt activate la o temperatură de +30 de grade.

În plus, gunoiul de grajd conține două tipuri de bacterii:

• mezofilă. Activitatea lor vitală are loc la o temperatură de +30 - +40 de grade;
• termofilă. Pentru reproducerea lor, este necesar să se respecte regimul de temperatură de +50 (+60) grade.

Timpul de prelucrare a materiilor prime în plantele de primul tip depinde de compoziția amestecului și variază de la 12 la 30 de zile. În același timp, 1 litru de suprafață utilă a reactorului oferă 2 litri de biocombustibil. La utilizarea plantelor de al doilea tip, timpul de producție a produsului final se reduce la trei zile, iar cantitatea de biogaz crește la 4,5 litri.

Eficacitatea plantelor termofile este vizibilă cu ochiul liber, cu toate acestea, costul întreținerii lor este foarte mare, așa că înainte de a alege una sau alta metodă de obținere a biogazului, este necesar să se calculeze cu atenție totul.

În ciuda faptului că eficiența instalațiilor termofile este de zece ori mai mare, acestea sunt utilizate mult mai rar, deoarece menținerea temperaturilor ridicate în reactor este asociată cu costuri ridicate.

Întreținerea și întreținerea plantelor mezofile este mai ieftină, așa că majoritatea fermelor le folosesc pentru a produce biogaz.

Biogazul conform criteriilor potențialului energetic este ușor inferior combustibilului gazos obișnuit. Cu toate acestea, conține vapori de acid sulfuric, a căror prezență trebuie luată în considerare la alegerea materialelor pentru construcția instalației.

Calcule ale eficienței aplicării biogazului

Calculele simple vor ajuta la evaluarea tuturor avantajelor utilizării biocombustibililor alternativi. O vaca cu o greutate de 500 kg produce aproximativ 35-40 kg de gunoi de grajd pe zi. Această cantitate este suficientă pentru a produce circa 1,5 m 3 de biogaz, din care, la rândul său, se pot genera 3 kWh de energie electrică.

Folosind datele din tabel, este ușor de calculat câți m 3 de biogaz pot fi obținuți la ieșire în funcție de numărul de animale disponibile în fermă

Pentru a obține biocombustibili, se pot folosi atât un tip de materie primă organică, cât și amestecuri de mai multe componente cu un conținut de umiditate de 85-90%. Este important ca acestea să nu conțină impurități chimice străine care afectează negativ procesul de prelucrare.

Cea mai simplă rețetă de amestec a fost inventată în 2000 de un rus din regiunea Lipetsk, care a construit cea mai simplă instalație de biogaz cu propriile mâini. A amestecat 1500 kg de bălegar de vacă cu 3500 kg de deșeuri de la diverse plante, a adăugat apă (aproximativ 65% din greutatea tuturor ingredientelor) și a încălzit amestecul la 35 de grade.

În două săptămâni, combustibilul gratuit este gata. Această mică instalație producea 40 m 3 de gaz pe zi, suficient pentru a încălzi casa și anexele timp de șase luni.

Opțiuni pentru plantele de biocombustibili

După efectuarea calculelor, este necesar să decideți cum să realizați o instalație pentru a obține biogaz în conformitate cu nevoile fermei dumneavoastră. Dacă efectivul este mic, atunci cea mai simplă opțiune este potrivită, care este ușor de făcut din mijloace improvizate cu propriile mâini.

Pentru fermele mari care au o sursă constantă de o cantitate mare de materii prime, se recomandă construirea unui sistem industrial automatizat de biogaz. În acest caz, este puțin probabil să se poată face fără implicarea specialiștilor care vor dezvolta proiectul și vor monta instalația la nivel profesional.

Diagrama arată clar cum funcționează complexul industrial automatizat pentru producția de biogaz. Construcția de o asemenea amploare poate fi organizată imediat de mai multe ferme situate în apropiere

Astăzi, există zeci de companii care pot oferi o varietate de opțiuni: de la soluții gata făcute până la dezvoltarea unui proiect individual. Pentru a reduce costul construcției, puteți coopera cu fermele învecinate (dacă există în apropiere) și puteți construi o singură fabrică de biogaz pentru toți.

Trebuie remarcat faptul că, pentru construcția chiar și a unei mici instalații, este necesar să se întocmească documentele relevante, să se facă o schemă tehnologică, un plan pentru amplasarea echipamentului și ventilație (dacă echipamentul este instalat în interior), parcurgerea proceduri de coordonare cu SES, inspecție la incendiu și gaze.

O mini-instalație pentru producția de gaze care să acopere nevoile unei mici gospodării private se poate realiza cu propriile mâini, concentrându-se pe proiectarea și specificul instalării instalațiilor produse la scară industrială.

Proiectarea instalațiilor pentru procesarea gunoiului de grajd și a materiei organice vegetale în biogaz nu este complexă. Originalul produs de industrie este destul de potrivit ca șablon pentru construirea propriei mini fabrici

Meșterii independenți care decid să înceapă construirea propriei instalații trebuie să se aprovizioneze cu un rezervor de apă, țevi din plastic de apă sau de canalizare, coturi de colț, etanșări și un cilindru pentru depozitarea gazului obținut în instalație.

Galerie de imagini

Caracteristicile sistemului de biogaz

O instalație completă de biogaz este un sistem complex format din:

1. Bioreactor, unde are loc procesul de descompunere a gunoiului de grajd;
2. Sistem automat de alimentare cu deșeuri organice;
3. Dispozitive pentru amestecarea biomasei;
4. Echipamente pentru menținerea condițiilor optime de temperatură;
5. Rezervor de gaz - rezervoare de stocare a gazelor;
6. Destinatorul deșeurilor solide îndeplinite.

Toate elementele de mai sus sunt instalate în instalații industriale care funcționează în regim automat. Reactoarele de uz casnic, de regulă, au un design mai simplificat.

Diagrama prezintă principalele componente ale unui sistem automat de biogaz. Volumul reactorului depinde de aportul zilnic de materii prime organice. Pentru funcționarea completă a instalației, reactorul trebuie umplut până la două treimi din volum

Principiul de funcționare al instalației

Elementul principal al sistemului este bioreactorul. Există mai multe opțiuni pentru execuția sa, principalul lucru este de a asigura etanșeitatea structurii și de a exclude intrarea oxigenului. Poate fi realizat sub forma unui recipient metalic de diverse forme (de obicei cilindric) situat la suprafata. Adesea, în aceste scopuri se folosesc 50 de metri cubi de rezervoare de combustibil goale.

Puteți achiziționa containere gata făcute cu un design pliabil. Avantajul lor este posibilitatea demontării rapide și, dacă este necesar, transportului în alt loc. Este indicat sa se foloseasca instalatii industriale de suprafata in ferme mari, unde exista un aflux constant al unei cantitati mari de materii prime organice.

Pentru fermele mici, este mai potrivită opțiunea de amplasare subterană a rezervorului. Un buncăr subteran este construit din cărămidă sau beton. Puteți îngropa containere gata făcute în pământ, de exemplu, butoaie din metal, oțel inoxidabil sau PVC. De asemenea, este posibilă amplasarea suprafeței lor pe stradă sau într-o cameră special amenajată, cu o bună ventilație.

Pentru fabricarea unei instalații de biogaz, puteți achiziționa containere din PVC gata făcute și le puteți instala într-o încăpere dotată cu sistem de ventilație.

Indiferent de unde și cum este amplasat reactorul, acesta este echipat cu un buncăr pentru încărcarea gunoiului de grajd. Înainte de a încărca materia primă, aceasta trebuie să fie supusă pregătirii preliminare: este zdrobită în fracțiuni de cel mult 0,7 mm și diluată cu apă. În mod ideal, conținutul de umiditate al substratului ar trebui să fie de aproximativ 90%.

Instalațiile automate de tip industrial sunt echipate cu un sistem de alimentare cu materii prime, inclusiv un receptor în care amestecul este adus la umiditatea necesară, o conductă pentru alimentarea cu apă și o unitate de pompare pentru transferul masei către bioreactor.

În instalațiile de pregătire a substratului acasă, se folosesc recipiente separate, unde deșeurile sunt zdrobite și amestecate cu apă. Apoi masa este încărcată în compartimentul de primire. În reactoarele situate în subteran, buncărul pentru primirea substratului este adus în exterior, amestecul preparat curge gravitațional prin conductă în camera de fermentație.

Dacă reactorul este situat pe sol sau în interior, conducta de admisie cu dispozitivul de primire poate fi amplasată în partea inferioară a vasului. De asemenea, este posibil să aduceți țeava în partea superioară și să puneți o priză pe gâtul acesteia. În acest caz, biomasa va trebui alimentată cu o pompă.

În bioreactor, este, de asemenea, necesar să se prevadă o ieșire, care este realizată practic în partea inferioară a containerului, pe partea opusă buncărului de intrare. Când este plasată în subteran, conducta de evacuare este instalată oblic în sus și duce la un recipient pentru deșeuri, în formă de cutie dreptunghiulară. Marginea sa superioară ar trebui să fie sub nivelul orificiului de admisie.

Țevile de admisie și de evacuare sunt amplasate oblic în sus pe diferite părți ale rezervorului, în timp ce rezervorul de compensare în care intră deșeurile trebuie să fie mai jos decât buncărul de primire.

Procesul se desfășoară după cum urmează: buncărul de intrare primește un nou lot de substrat, care curge în reactor, în același timp, aceeași cantitate de masă uzată se ridică prin conductă până la recipientul de deșeuri, de unde ulterior este scoasă și utilizată. ca bio îngrășământ de înaltă calitate.

Biogazul este stocat într-un rezervor de gaz. Cel mai adesea, este situat direct pe acoperișul reactorului și are forma unui dom sau con. Este realizat din fier pentru acoperiș, iar apoi, pentru a preveni procesele corozive, este vopsit cu mai multe straturi de vopsea în ulei.

În instalațiile industriale proiectate să primească cantități mari de gaz, rezervorul de gaz este adesea realizat sub forma unui rezervor separat conectat la reactor printr-o conductă.

Gazul rezultat în urma fermentației nu este adecvat pentru utilizare, deoarece conține o cantitate mare de vapori de apă, iar sub această formă nu se va arde. Pentru a-l curăța de fracțiile de apă, gazul este trecut printr-un sigiliu de apă. Pentru a face acest lucru, din suportul de gaz se scoate o țeavă, prin care biogazul intră într-un recipient cu apă, iar de acolo este furnizat consumatorilor printr-o țeavă din plastic sau metal.

Schema unei instalații subterane. Intrarea și ieșirea trebuie să fie pe părțile opuse ale recipientului. Deasupra reactorului există o etanșare de apă prin care gazul rezultat este trecut pentru uscare.

În unele cazuri, pentru depozitarea gazului se folosesc pungi speciale pentru gaz din clorură de polivinil. Sacii sunt plasați lângă plantă și umpluți treptat cu gaz. Pe măsură ce se umple, materialul elastic se umflă și volumul pungilor crește, permițând, dacă este necesar, depozitarea temporară a unei cantități mai mari din produsul final.

Condiții pentru funcționarea eficientă a unui bioreactor

Pentru funcționarea eficientă a instalației și eliberarea intensivă de biogaz, este necesară fermentarea uniformă a substratului organic. Amestecul trebuie să fie în mișcare constantă. În caz contrar, pe ea se formează o crustă, procesul de descompunere încetinește, ca urmare, se obține mai puțin gaz decât sa calculat inițial.

Pentru a asigura amestecarea activă a biomasei, în partea superioară sau laterală a unui reactor tipic sunt instalate agitatoare submersibile sau înclinate acționate electric. În instalațiile de casă, amestecarea se efectuează mecanic folosind un dispozitiv care seamănă cu un mixer de uz casnic. Poate fi acţionat manual sau furnizat cu o acţionare electrică.

Cu o aranjare verticală a reactorului, mânerul agitatorului este afișat în partea superioară a instalației. Dacă containerul este instalat orizontal, melcul este, de asemenea, amplasat într-un plan orizontal, iar mânerul este situat pe partea laterală a bioreactorului.

Una dintre cele mai importante condiții pentru obținerea biogazului este menținerea temperaturii necesare în reactor. Încălzirea se poate face în mai multe moduri. În instalațiile staționare se folosesc sisteme automate de încălzire, care se pornesc atunci când temperatura scade sub un nivel prestabilit și se opresc când se atinge temperatura necesară.

Pentru încălzire, puteți utiliza încălzirea directă cu încălzitoare electrice sau puteți construi un element de încălzire în baza rezervorului.

Pentru a echipa un sistem de încălzire cu biomasă, este posibil să se instaleze o conductă de încălzire a casei, care este alimentată de un reactor

Determinarea volumului necesar

Volumul reactorului se determină pe baza cantității zilnice de gunoi de grajd produsă în fermă. De asemenea, este necesar să se țină cont de tipul de materii prime, de temperatură și de timpul de fermentare. Pentru ca instalația să funcționeze pe deplin, recipientul este umplut la 85-90% din volum, cel puțin 10% trebuie să rămână liber pentru ca gazul să scape.

Procesul de descompunere a materiei organice într-o plantă mezofilă la o temperatură medie de 35 de grade durează de la 12 zile, după care reziduurile fermentate sunt îndepărtate și reactorul este umplut cu o nouă porțiune de substrat. Deoarece deșeurile sunt diluate cu apă până la 90% înainte de a fi trimise în reactor, la determinarea încărcăturii zilnice trebuie luată în considerare și cantitatea de lichid.

Pe baza indicatorilor dați, volumul reactorului va fi egal cu cantitatea zilnică de substrat preparat (dejecții de grajd cu apă) înmulțită cu 12 (timp necesar descompunerii biomasei) și mărită cu 10% (volumul liber al recipientului).

Construcția unei instalații subterane

Acum să vorbim despre cea mai simplă instalare, care vă permite să obțineți la cel mai mic cost. Luați în considerare construirea unui sistem subteran. Pentru a o face, trebuie să săpați o groapă, baza și pereții acesteia sunt turnați cu beton de argilă expandată armat.

Din părțile opuse ale camerei sunt afișate orificiile de intrare și de evacuare, unde sunt montate țevi înclinate pentru alimentarea substratului și pomparea masei reziduale.

Conducta de evacuare cu un diametru de aproximativ 7 cm ar trebui să fie situată aproape în partea de jos a buncărului, celălalt capăt al acestuia este montat într-un recipient compensator dreptunghiular în care vor fi pompate deșeurile. Conducta pentru alimentarea substratului este situata la aproximativ 50 cm de jos si are un diametru de 25-35 cm.Partea superioara a conductei intra in compartimentul de primire a materiei prime.

Reactorul trebuie să fie complet etanș. Pentru a exclude posibilitatea pătrunderii aerului, recipientul trebuie acoperit cu un strat de hidroizolație bituminoasă.

Partea superioară a buncărului este un suport de gaz având formă de cupolă sau con. Este realizat din foi metalice sau fier pentru acoperiș. De asemenea, este posibilă completarea structurii cu zidărie, care este apoi tapițată cu plasă de oțel și tencuită. Pe partea de sus a rezervorului de gaz, trebuie să faceți o trapă etanșată, să îndepărtați conducta de gaz care trece prin etanșarea de apă și să instalați o supapă pentru a elibera presiunea gazului.

Pentru amestecarea substratului, unitatea poate fi echipată cu un sistem de drenaj care funcționează pe principiul barbotare. Pentru a face acest lucru, fixați vertical țevile de plastic în interiorul structurii, astfel încât marginea lor superioară să fie deasupra stratului de substrat. Faceți o mulțime de găuri în ele. Gazul sub presiune va coborî, iar în sus, bulele de gaz vor amesteca biomasa în rezervor.

Dacă nu doriți să construiți un buncăr din beton, puteți cumpăra un container din PVC gata făcut. Pentru a păstra căldura, aceasta trebuie acoperită cu un strat de izolație termică - spumă de polistiren. Fundul gropii este umplut cu beton armat cu un strat de 10 cm. Rezervoarele cu clorură de polivinil pot fi folosite dacă volumul reactorului nu depășește 3 m3.

Concluzii și video util pe această temă

Cum să faci cea mai simplă instalare dintr-un butoi obișnuit, vei învăța dacă vezi videoclipul:

Cum se desfășoară construcția unui reactor subteran, puteți vedea în videoclip:

O instalație pentru producerea de biogaz din gunoi de grajd va economisi semnificativ la plata căldurii și a energiei electrice și va folosi material organic, care este disponibil din abundență în fiecare fermă, pentru o cauză bună. Înainte de a începe construcția, totul trebuie să fie atent calculat și pregătit.

Cel mai simplu reactor poate fi realizat în câteva zile cu propriile mâini, folosind instrumentele disponibile. Dacă ferma este mare, atunci cel mai bine este să cumpărați o instalație gata făcută sau să contactați specialiști.

7. Rezerve minerale din câmpul minat.

8. Principalii parametri ai minei.

9. Etapele dezvoltării câmpului.

10. Lucrări miniere verticale.

11. Lucrări miniere înclinate.

12. Lucrări miniere orizontale.

13. Împărțirea câmpului minat în părți.

14. Deschiderea depunerilor prin arbori verticali.

15. Deschiderea depozitelor cu arbori înclinați.

16. Explorarea zăcămintelor prin adite.

17. Lucrări de deschidere principală și suplimentară.

18. Opțiuni pentru amplasarea puțului principal de-a lungul căderii câmpului minat.

19. Comparația câmpurilor de mine cu una și două aripi.

20. Opțiuni pentru amplasarea puțului principal de-a lungul loviturii câmpului la deschiderea suită de formare.

21. Opțiuni pentru amplasarea puțului auxiliar la deschiderea unui câmp minat.

22. Deschiderea cu un singur orizont a cusăturilor de mică adâncime prin arbori verticali.

23. Deschiderea cu orizonturi multiple a cusăturilor de mică adâncime prin arbori verticali.

24. Deschiderea suitei de cusături abrupte și abrupte.

25. Deschiderea straturilor cu arbori înclinați.

26. Deschiderea cusăturilor prin coloane.

27. Metode combinate de deschidere a câmpurilor minate. Exemple.

29. Pregătirea panoului câmpului minat.

30. Pregătirea podelei câmpului minat.

31. Pregătirea orizontală a câmpului minat.

32. Secvența etajelor miniere din câmpul minat.

33. Secvența panourilor miniere din câmpul minat.

34. Secvența prelucrării stâlpilor minier în câmpul minat cu o metodă orizontală de pregătire a câmpului minat.

35. Procedura de amenajare a etajelor și nivelurilor.

36. Procedura de realizare a stâlpilor minieri în pregătirea orizontală a unui câmp minat.

37. Secvența straturilor miniere din suită.

38. Metode de preparare a straturilor de cărbune.

39. Tipuri de curți aproape de tulpină.

40. Camerele principale ale curții din apropierea tulpinii.

41. Complexul tehnologic al suprafeţei minei.

42. Presiunea stâncii în stație.

43. Clasificarea straturilor de rocă care conţin rezervorul.

44. Clasificarea rocilor de acoperiș în funcție de prăbușirea lor.

45. Metode de excavare a straturilor de cărbune, în funcție de lățimea benzii îndepărtate.

46. ​​​​Trăsături distinctive ale schemelor de exploatare frontală și de flanc ale straturilor de cărbune.

47. Scheme de tuns.

48. Esența și condițiile de utilizare a unei tăieturi plug.

49. Modalităţi de livrare a cărbunelui în feţele de producţie.

50. Esența presiunii rocilor și manifestările ei.

51. Factori care afectează natura manifestării presiunii rocilor.

52. Suportul de lucru.

60. Cerințe pentru sistemele de dezvoltare.

61. Clasificarea sistemelor de dezvoltare.

62. Factori care influenţează alegerea sistemului de dezvoltare.

63. Esența unui sistem de dezvoltare continuă.

64. Esența sistemului de dezvoltare a stâlpilor.

65. Sistemul de dezvoltare cu stâlpi lungi de-a lungul grevei în timpul pregătirii panoului câmpului minat.

66. Sistemul de dezvoltare prin stâlpi lungi pe cădere (răscoală) în timpul pregătirii orizontale a câmpului minat.

67. Sistemul de dezvoltare prin stâlpi lungi de-a lungul loviturii pe cusături blânde în timpul pregătirii podelei câmpului minat.

68. Sistem de exploatare a stâlpilor de-a lungul loviturii pe cusături abrupte.

69. Întreținerea și protecția lucrărilor miniere.

70. Evaluarea comparativă a sistemelor de dezvoltare continuă și coloane.

71. Caracteristici ale dezvoltării cusăturilor predispuse la izbucniri bruște de cărbune și gaz.

72. Caracteristici ale dezvoltării cusăturilor predispuse la spargerile de roci.

73. Metode de împărțire a straturilor groase de cărbune în straturi.

74. Dezvoltarea cusăturilor plate în straturi înclinate odată cu prăbușirea rocilor acoperișului.

82. Deschiderea zăcămintelor abrupte de minereu prin puțuri verticale cu orizonturi de concentrare.

87. Esența procesului de spargere a minereului.

92. Clasificarea sistemelor de dezvoltare a zăcămintelor de minereu.

5. Tipuri de eliberare de metan.

În timpul exploatării subterane, metanul este eliberat din cărbune și din rocile din jur în minele. Există trei forme de eliberare: obișnuită, sufle și bruscă. Cu eliberare obișnuită, metanul intră în atmosfera minei în mod continuu în porțiuni relativ uniforme din întreaga zonă expusă a cusăturii și a rocilor.

Odată cu eliberarea de sufle, gazul provine din falii de rocă, foraje și puțuri din rezervor, zone cu perturbări geologice. În același timp, eliberarea de metan continuă mult timp (ore, chiar luni). O eliberare bruscă ar trebui înțeleasă ca un astfel de fenomen dinamic în care are loc o distrugere rapidă a unei părți a stratului de cărbune cu o eliberare aproape instantanee a unei cantități mari de gaz, îndepărtarea cărbunelui zdrobit în mina adiacentă și formarea de o cavitate caracteristică.

Minele de cărbune sunt împărțite în cinci categorii în funcție de abundența lor de metan. Criteriul pentru o astfel de împărțire este abundența relativă a metanului, adică cantitatea de metan în metri cubi eliberată pe zi la 1 tonă de producție medie zilnică.

6. Împărțirea minelor în categorii de gaze.

În timpul exploatării subterane, metanul este eliberat din cărbune și din rocile din jur în minele. Există trei forme de eliberare: obișnuită, sufle și bruscă. Cu eliberare obișnuită, metanul intră în atmosferă în mod continuu în porțiuni relativ uniforme din întreaga zonă expusă a rezervorului și a rocilor. Odată cu eliberarea de sufle, gazul provine din falii de rocă, foraje și puțuri din rezervor, zone cu perturbări geologice. De regulă, debitul prompterului este maxim în momentul inițial, în timp scade treptat. Durata suflerilor este diferită - de la câteva zile la câțiva ani. O eliberare bruscă ar trebui înțeleasă ca un astfel de fenomen dinamic în care are loc o distrugere rapidă a unei părți a stratului de cărbune cu o eliberare aproape instantanee a unei cantități mari de gaz, îndepărtarea cărbunelui zdrobit în mina adiacentă și formarea de o cavitate caracteristică. Minele de cărbune sunt împărțite în cinci categorii în funcție de abundența lor de metan (Tabelul 1.1). Criteriul pentru o astfel de împărțire este abundența relativă a metanului, adică cantitatea de metan, m3, eliberată pe zi la 1 tonă de producție zilnică medie.

În cadrul câmpului minat există anumite rezerve minerale. Există rezerve geologice, de echilibru și de echilibru (Fig. 1.5).

Geologic se referă la cantitatea totală de rezerve ale unui zăcământ mineral sau unei părți din acesta. Rezervele de sold sunt astfel de rezerve, a căror dezvoltare este fezabilă din punct de vedere economic; din punct de vedere al calității mineralului, acestea îndeplinesc cerințele utilizării lor industriale, iar din punct de vedere cantității și condițiilor de apariție, sunt pretabile pentru extracție cu nivelul modern de tehnologie. Rezervele în afara bilanțului nu îndeplinesc standardele actuale în ceea ce privește capacitatea și calitatea, dar ar trebui considerate ca obiect de dezvoltare în viitor, odată cu dezvoltarea echipamentelor, tehnologiei de extracție și prelucrare a mineralelor. Rezervele de bilanț sunt egale cu rezervele geologice minus rezervele în afara bilanțului. Rezervele în afara bilanțului includ rezerve care sunt concentrate în straturi de grosime nefuncțională sau cărbunele are un conținut ridicat de cenușă, conținut în exces de sulf sau se află la o adâncime care este inaccesibilă dezvoltării folosind tehnologia existentă. Rezervele minerale, în funcție de explorarea lor, se împart în patru categorii: A, B, C1 și C2. Categoria A include rezervele explorate în detaliu și studiate cu ajutorul lucrărilor miniere; există date complete despre calitatea mineralului.

Luptă împotriva emisiilor și exploziilor de metan

În minele periculoase din punct de vedere al gazului (adică în cele în care metanul se găsește în cel puțin un strat), trebuie respectat un regim special, una dintre cerințele principale fiind diluarea metanului eliberat la concentrații sigure. . Regulile de siguranță stabilesc următoarele concentrații limită de metan (în procente în volum):

Jet de ventilație de ieșire din șantier, opriri și lucrări de dezvoltare ........... 1.00

Jet total de ieșire din mină, aripa ......... 0,75

Jet de intrare în fețe de producție sau pregătire……. 0,50 Acumulări locale (în unele locuri) în stațiile de epurare,

în lucrări pregătitoare și alte lucrări ........ 2,00

Este interzisă începerea încărcării forajelor și efectuarea de sablare în timp ce sunt ținute în față, precum și în lucrările adiacente timp de 20 de ani. m de la el și în locurile de adăpost al explozivului 1% metan și mai mult.

Dacă în unele locuri se formează acumulări de metan, ajungând la 2%, atunci lucrul este oprit și este permisă reluarea lor numai după ce conținutul de metan scade la 1%.

Timp de câteva decenii, diluarea metanului la standarde acceptabile (deși standardele în sine s-au schimbat de mai multe ori) a fost efectuată în principal prin mijloace de ventilație. Cu toate acestea, în ultimii ani, din cauza trecerii la dezvoltarea orizonturilor adânci și a intensificării proceselor de extracție a cărbunelui, conținutul de gaz al minelor a crescut atât de mult încât metodele convenționale de ventilație nu pot asigura o scădere a concentrației la normele stabilite. Ca urmare, a devenit necesar să se controleze eliberarea de gaz pentru a reduce cantitatea totală de gaze eliberate în exploatare, pentru a regla eliberarea în timp și, de asemenea, pentru a preveni sau a reduce intensitatea eliberărilor de sufle și a eliberărilor bruște.

Degazare.

Cea mai obișnuită modalitate de a reduce conținutul de gaz al minelor de cărbune este degazarea straturilor de cărbune dezvoltate și adiacente și a spațiilor extrase, care este un set de măsuri pentru colectarea și livrarea separată a amestecurilor concentrate metan-aer din mină. Degazarea a început să fie folosită în URSS în 1952 și a devenit rapid răspândită.

În prezent, degazarea (sau îndepărtarea izolată a metanului) este utilizată în aproape toate minele, cantitatea de metan aspirată sau îndepărtată ajunge la 1,4 milioane de tone. m 3 / zi, iar în 2010 va fi de aproximativ 2,5 milioane. m 3 / zi.

Metanul extras este încă folosit insuficient, doar cu 10 -15%. Este folosit în principal pentru încălzirea cazanelor de abur în cazanele miniere.

În minele din Rusia, sunt utilizate trei grupuri principale de metode de degazare:

a) degazarea straturilor de cărbune și a rocilor gazdă fără a utiliza efectul de descărcare de la presiunea rocilor;

b) degazarea straturilor de cărbune adiacente subminate și suprasolicitate și a rocilor gazdă folosind efectul de descărcare de la presiunea rocilor;

c) aspirarea amestecurilor metan-aer din spațiile minate.

Fiecare grup este subdivizat într-un număr de scheme și opțiuni în funcție de condițiile de dezvoltare miniere, de caracteristicile geologice ale zăcămintelor, de permeabilitatea la gaz a cusăturilor, de prezența cusăturilor adiacente etc.

Degazarea unui strat de cărbune înainte de începerea operațiunilor de curățare se realizează uneori prin aspirarea gazelor din lucrările pregătitoare care au fost efectuate anterior și apoi izolate prin punți de etanșare. În același timp, o conductă de gaz este trecută prin jumperi pentru a elimina gazul. Această metodă de degazare este recomandată numai pentru permeabilitatea ridicată la gaz a rezervorului. Perioada de degazare este de la 8 la 12 luni.

În prezent, Institutul Minier din Moscova a condus

studii de laborator și de teren privind degazarea prealabilă cu

separarea hidraulică direcțională a straturilor, realizată cu

suprafața pământului înainte de minerit și fără comunicare cu acestea.

Esența acestei metode constă în faptul că zonele de degazare

straturile sunt efectuate la o distanță de 250-300 m instalații de foraj una de la alta

sonde (sau se folosesc sonde de foraj de explorare), prin

care se efectuează hidrodemembrarea formaţiunii. Pentru direcțional

introducerea fluidului de lucru în rezervor de către un hidroperforator abraziv

se creează un gol cu ​​o înălțime de 30-40 mm, cu o rază de 1 până la 3 m.

realizat cu o creștere lentă a debitului până la 125 l/sÎn același timp, în jur

puţuri la o distanţă de aproximativ 100 m fisuri deschise.

Consumul total de lichid în timpul injectării ajunge la 900 m3, nisip 30-40 t.

După ce lichidul este pompat din puț, gazul începe să fie eliberat, iar debitul mediu zilnic este de 1000-4000 m 3, iar în unele zile ajunge la 6000 m 3.

După degazarea în acest fel a rezervorului K 12 (Karaganda), conținutul de gaz al lucrărilor în timpul săpăturii a fost de 4-6 ori mai mic decât era de așteptat fără degazare și de 2-3 ori mai mic decât conținutul de gaz al lucrărilor în condiții similare, dar cu degazare folosind puțuri în sus forate prin rezervor. . Pentru a reduce perioada de degazare prin metoda considerată, se recomandă utilizarea lichidelor care se evaporă în condiții atmosferice și temperaturi de formare (de exemplu, CO2). La degazarea de pe suprafața pământului, sondele produc metan aproape pur, ceea ce facilitează utilizarea rațională a acestuia și contribuie la amortizarea operațiunilor de degazare.

Folosind efectul de descărcare de la presiunea rocii, degazarea straturilor de cărbune adiacente, și anume, cusăturile purtătoare de gaze care apar la o astfel de distanță de cea dezvoltată, la care are loc prăbușirea rocii, descărcarea stratului degazat de la presiunea rocii și recuperarea crescută a gazului. Gazul care se scurge este aspirat prin puțuri speciale forate dintr-o deriva de ventilație (uneori de transport). Aceste puțuri trebuie să traverseze formațiunea degazată la limita zonei de colaps, unde are loc tasarea rocii odată cu formarea de goluri care sunt umplute cu gaz. Deoarece succesul degazării depinde de orientarea corectă a puțurilor de degazare, azimutul, înclinarea și adâncimea de proiectare a puțurilor sunt determinate pe baza datelor de topografie precise ale minei.

Degazarea straturilor de cărbune face posibilă efectuarea operațiunilor de curățare în cusături caracterizate prin abundență mare de metan. Cu toate acestea, recent au existat mari dificultăți în realizarea lucrărilor de dezvoltare, deoarece aceste lucrări sunt efectuate în principal chiar înainte de începerea degazării, iar în unele cazuri degajarea de gaz în lucrări ajunge la 6,0-7,5. m 3" min. Lichefierea unor astfel de cantități de gaz printr-un curent de ventilație proaspăt necesită furnizarea de cantități enorme de aer a lucrărilor. Degazarea în incintă este utilizată în prezent pentru a crea condiții de conducere sigure.

Când lucrați pe cărbune, adesea în partea de sub acoperiș

așa-zisul acumulări stratificate metan, al cărui conținut în

amestecul cu aer ajunge la 2% sau mai mult. Limita dintre jetul de aer și

concentraţie CH4 2%. Lungimea acumulărilor stratificate este de obicei de 20-40 m.

dar uneori ajunge la 100 mși altele. De obicei expus la gaz

părțile de fund ale găurii, precum și locurile de perturbări geologice, zone

cărbune fracturat etc.

Luptă împotriva acumulărilor stratificate se realizează prin creșterea vitezei jetului de ventilație, apăsarea fluxului de aer pe acoperișul lucrului cu ajutorul unei vele care acoperă partea inferioară a lucrului și asigurarea amestecării active a aerului la acoperișul lucrului. Acesta din urmă se realizează cu ajutorul aerului comprimat care curge din conductă prin deschideri speciale.

Luptă împotriva suflerilor. Descărcările de sufle forțează adesea să nu mai lucreze la față și să devieze gazul printr-o conductă specială în fluxul de ieșire al minei sau prin puț spre suprafață. După încheierea solicitării, munca se reia.

Dacă debitul prompterului este scăzut, atunci în unele cazuri este posibilă continuarea lucrărilor de tunel, cu condiția să fie furnizat suficient aer pentru a dilua metanul eliberat și a lua măsuri împotriva formării acumulărilor de strat.

În acele cazuri în care la zăcământul dezvoltat suferințele sunt asociate cu perturbări tectonice sau zone de roci fracturate, zdrobite, cea mai bună măsură de combatere a suferințelor ar trebui să fie forarea puțurilor de explorare speciale atunci când fundul lucrării se apropie de breșă sau de zona de fracturi. . După deschiderea ventilatorului, puțurile speciale de drenaj sunt forate prin puțuri de explorare, prin care gazul este evacuat la suprafață.

Sufletoare secundare sunt cauzate de procesele de producție, apar în mod neașteptat și sunt dificil de pregătit în avans. Metodele de luptă în acest caz depind de natura descărcării. Deci, atunci când apare un prompter și apare o fisură, formată în noaptea spațiului de lavă de fund ca urmare a descărcării rocilor de la presiunea rocilor, fisura este închisă cu canale sau tigăi, compactate cu un strat de beton. După aceea, metanul eliberat este aspirat și evacuat prin conducte în fluxul de ieșire sau la suprafață.

Confruntarea cu izbucnirile bruște . Cel mai eficient mod de a face față izbucnirilor bruște este de a dezvolta rezervoare periculoase și amenințate după excavarea preliminară. de protecţie, adică situat deasupra sau dedesubtul izbucnirii periculoase la o asemenea distanță la care dezvoltarea lor asigură descărcarea straturilor periculoase și amenințate. Cu o scufundare ușoară, straturile de protecție sunt cele care se află deasupra celor periculoase la o distanță de până la 45 m normal și sub periculos până la 100 m.În cazul unei scufundări abrupte, straturi care nu depășesc 60 m de-a lungul normalului deasupra sau sub cea periculoasă, cu excepția cazului în care experiența a stabilit un efect protector la o distanță mai mare. Dacă există straturi de protecție deasupra și dedesubtul celor periculoase, atunci cel de deasupra este dezvoltat mai întâi.

Regulile de siguranță reglementează procedura de desfășurare a unei deriva de transport și cantitatea de plumb pe care o are către un opritor în cusături abrupte care sunt periculoase din punct de vedere al emisiilor; lucrările de ridicare au voie să treacă numai de sus în jos de-a lungul puțurilor de avans preforate; a fost stabilită şi procedura de deschidere a cusăturilor periculoase cu tăieturi transversale. În acest din urmă caz, pericolul unei izbucniri bruște este deosebit de mare, drept urmare, atunci când fața tăieturii transversale se apropie de formațiune la o distanță de 10 m forarea a doua sonde avansate cu o lungime de cel putin 6 m, reducerea ariei secțiunii transversale a tăieturii transversale la 5 m 2, excavare preliminară, care leagă tăietura transversală cu orizontul de ventilație, pentru eliminarea gazelor în cazul unei izbucniri bruște.

Când se lucrează pe cărbune, pentru a preveni izbucnirile bruște, se forează puțuri de avans cu un diametru de 250-300 mm;în unele cazuri, se utilizează suport în avans, scuturi de protecție și alte măsuri de protecție.

În conformitate cu Regulile de siguranță, lucrările de sablare pe cărbune în cusături care sunt periculoase din cauza izbucnirilor bruște de cărbune și gaz, în timpul lucrărilor de curățare și atunci când lucrările orizontale și înclinate trebuie efectuate numai în modul explozie de comoție cerebrală, adică, explozie cu o încărcătură explozivă îmbunătățită, în conformitate cu o serie de măsuri de siguranță stabilite.

Deoarece exploziile cerebrale pot provoca o explozie de mare intensitate care perturbă funcționarea normală a minei, iar uneori apar explozii întârziate după aceasta, în ultimii ani eficiența așa-numitei sablare de camuflaj, care doar slăbește matricea, mărește zona de descărcare și previne pericolul unei eliberări bruște.

Pentru a preveni izbucnirile bruște de rocă, care, după cum este indicat, apar de obicei în timpul operațiunilor de tunel în cusăturile de gresie, se recomandă amplasarea lucrărilor mai aproape de sol sau de partea superioară a cusăturii, deoarece partea de mijloc este cea mai periculoasă izbucnire. Pentru a reduce riscul unei explozii, se recomandă: umezirea în prealabil a masei de rocă, ceea ce reduce stresul în gaura de jos; utilizați fante de relief, exploatarea preliminară a straturilor de protecție (când este posibil), răciți partea de fund a masivului, efectuați lucrări cu o secțiune transversală redusă cu extinderea ulterioară a acestora la cea de proiectare.

Biogaz pentru manechine.

-- Ce este biogazul. -- fermentație anaerobă. -- -- Cine are nevoie. -- Ce se poate obține.
-- Biogaz. -- Energie termală. -- Electricitate. -- Biohumus.
-- -- Unde să încep. -- O facem noi înșine.
-- groapă „chineză”. -- Fermentator flexibil. -- Instalare "pentru orice vreme".
-- Structuri industriale.

-- Ce este biogazul.

Biogazul ocupă o poziție oarecum specială în rândul produselor energetice alternative. De obicei, toate dispozitivele cu energie alternativă produc energie din așa-numitele „surse regenerabile”. Ele sunt numite așa deoarece, de fapt, această energie este preluată de la soare, iar intervalul de timp dintre o anumită porțiune de energie solară care lovește Pământul și utilizarea acesteia de către dispozitive de energie alternativă este relativ mic, de la zero la maximum câțiva ani. Fotocelulele solare și elementele de încălzire solară utilizează imediat energia solară. Parcurile eoliene folosesc energia aerului care se deplasează după ce sunt încălzite de soare. Centralele hidroelectrice folosesc energia apei curgătoare, care anterior a fost mutată sub influența energiei solare. Combustibilul lichid derivat din biomasă (biodiesel, bioetanol, brichete și pelete de combustibil, pur și simplu lemn de foc) este un produs obținut din vegetație care a primit energie pentru creștere de la soare. Biogazul se obține și din biomasă, deși nu numai vegetal. Prin urmare, perioadele de rambursare pentru dispozitivele pentru producerea de biogaz (instalații de biogaz sau instalații de biogaz) pot fi de aceeași ordine cu perioadele de rambursare pentru alte dispozitive de energie alternativă. Biogazul, ca și bioetanolul, este produs prin transformări biologice. În procesul acestor transformări, biomasa se descompune atât într-un produs energetic (biogaz, alcool), cât și în deșeuri organice. În cazul producției de bioetanol, astfel de deșeuri sunt dăunătoare în mod direct mediului și numai după procesare consumatoare de energie (uscare și măcinare) pot fi folosite ca hrană pentru animale. În timpul producției de biogaz, deșeurile care sunt generate (nămolul instalației de biogaz) pot fi utilizate direct fără transformări suplimentare. Este un îngrășământ excelent, extrem de eficient și prietenos cu mediul. Valoarea acestui îngrășământ este atât de mare încât este comparabilă sau chiar depășește valoarea biogazului produs. Prin urmare, cu eliminarea corectă a tuturor produselor de ieșire BGU, perioada de rambursare a acestuia poate fi semnificativ mai mică decât cea a tuturor celorlalte dispozitive de energie alternativă. Acum merită să spuneți câteva cuvinte tradiționale despre compoziția chimică a biogazului. Desigur, despre acest lucru este scris în mod necesar în orice carte sau chiar într-un scurt articol de ziar. Dar la urma urmei, această carte este destinată manechinilor, care se presupune că nu citesc cărți și „ziare sovietice înainte de a mânca”, așa că vom repeta adevărurile comune: biogazul constă în principal din metan (CH 4). Acesta este același gaz combustibil, cel mai tânăr din seria hidrocarburilor, din care constă în principal așa-numitul „gaz natural”. Doar în gazele naturale metanul este mai mult de 90%, iar în biogaz - 45-75%. Metanul trece în stare lichidă la o temperatură de -161,6 0 C. Metanul este aproape insolubil în apă. Metanul este mai ușor decât aerul. La temperatura camerei și presiunea atmosferică normală, practic nu intră în reacții chimice. Aceste cifre și fapte plictisitoare vor fi necesare mai târziu pentru a dezminți unele dintre concepțiile greșite despre biogaz. A doua componentă semnificativă a biogazului este dioxidul de carbon (CO 2 ). Acesta este gazul care creează bule plăcute în sifon, bere și șampanie. Este mai greu decât aerul. Se dizolvă bine în apă rece. La o presiune mai mare de 5,28 atm și la temperatura camerei, dioxidul de carbon trece în stare lichidă. Biogazul conține 25-55% dioxid de carbon. A treia componentă a biogazului este vaporii de apă (H 2 O). Numărul acestora depinde de temperatura biogazului și de condițiile de producere și depozitare a acestuia și se ridică la câteva procente. Biogazul este de obicei uscat înainte de utilizare. A patra componentă a biogazului care este adesea prezent în el este hidrogenul sulfurat (H 2 S). Poate fi conținut în biogaz de la 0 la 2%. Hidrogenul sulfurat este slab solubil în apă. Când hidrogenul sulfurat este ars, se produce dioxid de sulf (SO 2 ). În concentrații mari, hidrogenul sulfurat corodează metalele. Dioxidul de sulf poate servi ca sursă pentru producerea de acid sulfuric. A cincea componentă a biogazului este amoniacul (NH3). De obicei, concentrația sa nu depășește un procent. Este, de asemenea, un gaz corosiv. Componentele rămase sunt prezente în biogaz sub formă de urme în fracțiuni de procent - azot, oxigen, hidrogen. Ele nu îi afectează în mod semnificativ proprietățile. Când biogazul este ars, metanul conținut în acesta este ars. Căldura generată în timpul arderii biogazului este mai mică decât căldura generată în timpul arderii gazelor naturale, proporțional cu raportul dintre cantitățile de metan din gazul natural și biogazul. Deoarece există mai puțin metan în biogaz decât în ​​gazul natural, este nevoie de mai puțin aer pentru a arde o unitate de volum de biogaz decât atunci când se arde aceeași unitate de volum de gaz natural. Prin urmare, dacă se folosesc arzătoare cu gaz în care este ars un amestec pre-creat de gaz combustibil și aer, atunci pentru astfel de arzătoare este necesar să se reducă alimentarea cu aer a amestecului la arderea biogazului. Aceasta este singura modificare care are sens să se facă aparatelor de uz casnic pe gaz atunci când le configurează să funcționeze cu biogaz. Amestecul de biogaz cu aer poate fi exploziv. Dar este exploziv într-un interval mult mai restrâns de proporții de aer și biogaz decât pentru un amestec de gaz natural și aer. Prin urmare, probabilitatea unei explozii a unui amestec de biogaz cu aer în cazul unei scurgeri este mult mai mică decât în ​​cazul scurgerilor de gaze naturale. Densitatea medie a biogazului este de aproximativ 1,13 kg/m 3 , adică în medie este mai ușor decât aerul, care are o densitate de aproximativ 1,2 kg/m 3 la temperatura camerei. Aceasta înseamnă că, dacă biogazul se scurge, acesta va scăpa în sus. Dar și biogazul se va stratifica. Prin urmare, dacă biogazul scapă într-o cameră fără curenti de aer, atunci dioxidul de carbon se va acumula lângă podea și metanul în apropierea tavanului.

-- fermentație anaerobă.

Biogazul este un produs (unul dintre produse) al fermentației anaerobe. Aceasta înseamnă că biogazul este eliberat în timpul fermentației substanțelor organice fără acces la aer. Iar fermentația este procesul de descompunere sub acțiunea bacteriilor. Mai simplu spus, fermentația are loc atunci când bacteriile mănâncă această materie organică. Procesul de fermentație anaerobă cu eliberare de biogaz este împărțit condiționat în patru faze, în funcție de tipul proceselor în desfășurare. Aceasta este faza de hidroliză, acidogeneză, acetogeneză și metanogeneză. Fiecare fază are propriul său tip de bacterii, iar numărul de specii bacteriene implicate în fiecare fază este de sute. În faza de hidroliză, bacteriile descompun proteinele, grăsimile și carbohidrații în molecule mai simple, cum ar fi zaharuri, aminoacizi și altele asemenea. În timpul fazei de acidogeneză se formează diverși acizi organici. Acidul acetic se formează în timpul fazei de acetogeneză. Și în faza de metanogeneză se formează biogaz. Această descriere a fazelor este foarte aproximativă. Fiecare fază este descrisă de un set de ecuații chimice. Mai multe reacții diferite au loc simultan în fiecare fază. Raportul cantitativ al acestor reacții depinde de tipul de materii prime procesate, de tipurile de bacterii implicate în această etapă și de mulți alți factori. Prin urmare, este imposibil să se calculeze cu exactitate și să prezică natura reacției și a indicatorilor cantitativi la ieșire. Procesul de fermentație anaerobă se distinge și prin temperatura sa. Există trei intervale de temperatură la care se observă maximele locale ale intensității procesului de fermentație. Un indicator indirect al acestei intensități este cantitatea de biogaz eliberată pe unitatea de timp. Primul regim de temperatură al fermentației anaerobe se numește psihrofil. Fermentaţia psicrofilă are loc în intervalul de temperatură 15-25 0 C. Al doilea regim de temperatură se numeşte mezofil. Fermentația mezofilă are loc în intervalul de temperatură 30-40 0 C. Al treilea regim de temperatură se numește termofil. Fermentaţia termofilă are loc în intervalul de temperatură 50-56 0 C. În fiecare regim de temperatură mai cald, metabolismul bacteriilor are loc aproximativ de două ori mai rapid decât în ​​cel precedent. În consecință, biogazul este eliberat de aproximativ de două ori mai repede. Dar procesul de temperatură mai ridicată este mai puțin stabil și mai capricios decât cel anterior. Prin urmare, cele mai simple instalații de biogaz funcționează de obicei în regim psicrofil. Marile fabrici industriale funcționează de obicei în regim mezofil. De obicei, toți „manichinii” au o întrebare: de unde provin aceste bacterii, care asigură fermentația anaerobă? Răspunsul este simplu: aceste bacterii trăiesc în stomacul aproape tuturor animalelor de pe pământ. În special multe bacterii din faza a treia și a patra de fermentație se găsesc în stomacul rumegătoarelor (vaci, oi, cai, capre etc.). După cum știe toată lumea, temperatura normală a corpului pentru mamifere de pe Pământ se află în intervalul 35-40 0 C. De exemplu, pentru oameni este de 36,6 0 C. Acest lucru arată clar de ce majoritatea centralelor de biogaz funcționează în mod mezofil la o temperatură de reacție. de 37-38 0 S. Apropo, bacteriile care lucrează în primele două faze funcţionează mai eficient la temperaturile regimului psihrofil. Prin urmare, există o tehnologie de fermentație anaerobă în două etape, când reacția are loc în două rezervoare conectate în serie. În primul rezervor, primele două faze de fermentație anaerobă au loc la o temperatură de 25 0 C. În al doilea rezervor, faza a treia și a patra au loc la o temperatură de 37-38 0 C. Această soluție vă permite să optimizați și stabilizează procesul pentru unele tipuri de materii prime. Nu există încă un consens cu privire la bacteriile care lucrează în faza a treia și a patra în diferite condiții de temperatură. Unii susțin că acestea sunt diferite tipuri de bacterii. În lumea reală, sunt peste tot, dar sunt activate doar atunci când ajung în condițiile potrivite. O altă teorie spune că aceleași bacterii se adaptează la diferite temperaturi și lucrează în moduri metabolice diferite. Dacă luați orice materie primă organică adecvată, puneți-o într-un recipient etanș adecvat, cu evacuare de gaz și asigurați-vă că temperatura este menținută la regimul adecvat și amestecată periodic, veți obține o instalație de biogaz de laborator cu o singură încărcătură. Un grafic al dependenței ratei de eliberare a biogazului de timpul scurs de fermentație va arăta ca o cocoașă netedă. Acest lucru este ușor de explicat. În primul rând, încep primele etape de fermentație, apoi intră în acțiune ultimele etape. Dar cantitatea de materii prime organice din reactorul de laborator este limitată. Această substanță se descompune, cantitatea de materie organică necompusă scade, iar randamentul de biogaz scade. Treptat, producția scade la zero. Aceasta va însemna că toată materia organică din materia primă s-a descompus în săruri anorganice. Procesul de descompunere completă, chiar și în modul termofil, durează foarte mult timp. În modul mezofil, acest timp se măsoară în luni. Cu toate acestea, dacă se iau în considerare numai randamentele de biogaz apropiate de maxim, atunci acest timp se va situa în intervalul de două până la patru săptămâni pentru regimul mezofil. Acest timp depinde de compoziția materiei prime și se numește durata ciclului de fermentație anaerobă. Desigur, dacă fermentația este oprită la sfârșitul acestui ciclu, atunci materia organică parțial descompusă va rămâne în reactor. De obicei, adâncimea de descompunere a substanțelor organice la sfârșitul ciclului este de 40-60%. Aceasta înseamnă că masa de substanțe organice din substratul final este de 40-60% din masa de substanțe organice din substratul cu care a fost umplut inițial reactorul. O astfel de „nefermentare” se face în mod deliberat pentru a obține rata maximă de producție de biogaz și pentru a minimiza dimensiunea instalației de biogaz. De obicei, instalațiile de biogaz nu funcționează ca într-un laborator. Au așezat imediat o porțiune întreagă de materii prime pentru a umple reactorul. Apoi, când reacția începe și se stabilizează, materia primă se adaugă regulat în porții mici, în timp ce se scurge masa fermentată. Prin urmare, conceptul de durată a ciclului pentru ei este înlocuit cu conceptul de „timp de ședere hidraulică” în reactor. Aceasta este o valoare condiționată care caracterizează timpul mediu pe care următoarea porțiune de substrat proaspăt îl va petrece în reactor.

-- Concepții greșite comune.

Pentru o lungă perioadă de comunicare cu „manichinii” în tehnologiile de fermentație anaerobă, s-a adunat o colecție a celor mai comune concepții greșite pe tema biogazului și a instalațiilor de biogaz. Să încercăm să le analizăm aici. Prima și cea mai comună concepție greșită este atunci când „maniștii” cred că o instalație de biogaz este concepută pentru a produce energie și că se vor asigura ei înșiși cu această energie cu ajutorul unei instalații de biogaz. De fapt, o instalație de biogaz este concepută în primul rând pentru a elimina deșeurile organice dăunătoare mediului și a le transforma într-un bio-îngrășământ organic util și eficient. Energia este un produs secundar al funcționării unei instalații de biogaz. Prin urmare, dacă nu aveți o sursă stabilă de suficient deșeuri organice gratuite sau ieftine, nu ar trebui să vă gândiți la o instalație de biogaz. Cumpărați lemn de foc sau cărbune mai bun, va fi mai ieftin și mai ușor. A doua concepție greșită este că o instalație de biogaz poate reprezenta un fel de pericol pentru alții. Desigur, nu poate fi numit absolut sigur în același mod ca orice alt dispozitiv tehnic. Dar reactorul BGU nu poate exploda de la presiune ridicată, deoarece presiunea relativă din el nu depășește sutimile din atmosferă. Biogazul din rezervorul de benzină nu poate exploda pentru că nu este amestecat cu aerul și chiar dacă printr-o minune sare o scânteie în interiorul rezervorului de benzină, nu va putea aprinde nimic. În nămolul de ieșire din reactor nu există bacterii patogene, ouă de helminți și semințe de buruieni în germinare. Uscat și măcinat în făină, nămolul este folosit chiar și ca aditiv pentru hrana animalelor. Scurgerile de biogaz într-o zonă ventilată sau în aer liber nu vor duce la otrăvirea sau sufocarea altora, deoarece biogazul va scăpa rapid în aer. A treia concepție greșită este că deșeurile alimentare și scurgerile de toaletă ale unei familii obișnuite vor fi suficiente pentru a încălzi o casă privată. Dacă totul ar fi atât de minunat de simplu, companiile energetice nu ar conduce lumea. Capitolele ulterioare vor arăta cât de mult biogaz poate fi obținut dintr-o anumită cantitate de materie primă și de ce. Dar, de fapt, o instalație de biogaz este o tehnică agricolă, deoarece numai în agricultură și industria alimentară poate apărea o cantitate suficientă de deșeuri organice pentru a justifica economic oportunitatea prelucrării lor prin fermentație anaerobă. A patra concepție greșită este că se va putea genera energie electrică din biogazul obținut într-o mică instalație de biogaz, se va obține căldură pentru încălzirea unei case și combustibil pentru alimentarea unei mașini. Da, teoretic toate acestea sunt posibile. Și aproape toată lumea o face, dar numai în marile uzine industriale de biogaz. Un dispozitiv care vă permite să obțineți energie electrică și căldură din biogaz se numește cogenerator. Există cogeneratoare cu piston cu gaz și turbine cu gaz. Primele sunt realizate pe baza motoarelor cu ardere internă, a doua - pe baza unui motor cu turbină cu gaz. Cogeneratoarele produse industrial sunt proiectate pentru volume mari de biogaz consumat și pentru energie electrică mare generată. Din 1 m 3 de biogaz se pot genera până la 2,3 kWh de energie electrică. Iar modelele de cogeneratoare industriale încep de obicei cu capacități electrice de 50 kW. Adică, un astfel de cogenerator consumă 50 * 24 / 2,3 = 522 m 3 de biogaz pe zi când funcționează în modul nominal. Instalațiile mici de biogaz produc de obicei 5-50 m 3 de biogaz pe zi. Costul unitar al cogeneratoarelor produse în serie variază între 500 și 2000 USD per 1 kW de energie electrică. La vânzare în unele țări puteți găsi generatoare cu piston pe gaz de putere redusă pentru putere de rezervă. Unele dintre ele sunt capabile să funcționeze cu biogaz. Dar nu sunt concepute pentru lucru non-stop, fără întreruperi, au o resursă motorie mică și nu generează energie termică. De asemenea, au de obicei o eficiență redusă, adică din 1 m 3 de biogaz vor genera mai puțin de 2 kWh de energie electrică. Este posibil să obțineți căldură pentru încălzirea unei case, dar nu întotdeauna și sub rezerva unei bune izolații termice a acestei case. Trebuie amintit că puterea calorică a biogazului este de aproximativ 2/3 din puterea calorică a gazelor naturale, astfel încât biogazul are nevoie de 1,5 ori mai mult pentru a se încălzi decât gazul natural. Pentru o mașină cu motor pe benzină, după completarea cu sisteme speciale, metanul poate fi folosit ca combustibil. De obicei, gazul natural (constând din mai mult de 90% metan) este comprimat la o presiune de 200 atm și umplut în butelii. Unul sau mai mulți dintre acești cilindri sunt plasați într-o mașină, al cărei motor funcționează cu un astfel de combustibil. Biogazul, pe de altă parte, are o cantitate mult mai mare de impurități decât gazul natural. Prin urmare, sub acesta, trebuie să reglați în mod special motorul cu ardere internă. De asemenea, biogazul nu poate fi comprimat direct la 200 atm din cauza conținutului ridicat de dioxid de carbon. În primul capitol, am subliniat caracteristicile dioxidului de carbon dintr-un motiv. La această presiune, dioxidul de carbon se va solidifica. Și dacă ne limităm la compresie la 5 atm, atunci prea puțin combustibil va încăpea în cilindri. Iar sarcina de curățare a biogazului de dioxid de carbon (aducerea acestuia la starea de „biometan”) este foarte dificilă și costisitoare. Dispozitivele de curățare industrială sunt proiectate pentru volume mari de procesare și costă multe sute de mii de dolari. A cincea concepție greșită este atunci când oamenii cred că este suficient să săpați o groapă, să întăriți pereții, să sigilați bolta și să umpleți această groapă cu gunoi de grajd, iarbă și frunze, iar biogazul emis va putea încălzi casa toată iarna. Această opinie nu a luat naștere de la zero, ci se bazează pe imagini cu fabrici de biogaz tip groapă chinezești/vietnameze/indiene/africane care circulă pe internet și un eseu delirante al unui jurnalist despre experiența presupusă de succes descrisă mai sus undeva în Rusia. Toți cei care suferă ar trebui să acorde atenție faptului că toate centralele de biogaz de tip groapă operate efectiv sunt situate în țări cu un climat cald. Nimeni nu a auzit de un milion de instalații, măcar în Turcia? Dar deja e destul de cald acolo! Cert este că instalațiile simple sub formă de gaură întărită în pământ nu sunt practic izolate termic de solul în care se află. În cele mai multe cazuri, acest sol este umed. Prin urmare, solul este aproape întotdeauna un bun conductor de căldură. Și temperatura solului în țări precum Ucraina, Belarus, Rusia la o adâncime mai mare de 1 m este în jur de 10 0 C pe tot parcursul anului.substratul la o temperatură de 20 0 C. În țările calde descrise mai sus, solul este de obicei încălzit la o adâncime de câteva zeci de metri la o temperatură de 20-30 0 C. Prin urmare, dacă în aceste țări solul acționează ca un încălzitor liber, atunci la latitudinile noastre solul acționează ca un frigider. Chiar dacă substratul este încălzit, datorită conductivității termice ridicate a solului, vom încălzi pur și simplu solul din jur.

-- Cine are nevoie.

Întrebarea este oarecum retorică. Poate ar trebui să se întrebe: „Cine poate face asta?” Dar nu poți strânge entuziasmul din muguri. Prin urmare, aici voi descrie cine, în primul rând, are sens să se gândească la crearea și funcționarea unei centrale de biogaz. Răspunsul este destul de simplu. Gândirea la prelucrarea anaerobă a materiilor prime organice ar trebui să fie pentru cei care produc această materie primă în mod regulat, ieftin și în cantități suficiente. Există aproape sigur o problemă cu eliminarea unor astfel de materii prime, deoarece de foarte multe ori aceste materii prime reprezintă un pericol pentru mediu. Rezolvarea problemei reciclării acestei materii prime minimizează imediat costurile sau chiar elimină costurile unei astfel de reciclări. Acesta este primul și principalul motiv pentru construirea unei centrale de biogaz. Al doilea stimulent este energia care poate fi obținută în procesul de fermentație anaerobă a materiilor prime organice. De obicei, acest factor este scos în prim plan. Ei bine, a treia este producția de bio-îngrășământ organic extrem de util din deșeuri organice dăunătoare mediului. În funcție de cantitatea zilnică de materie primă produsă, se poate gândi la construirea unei fabrici de biogaz mici, medii sau mari. O astfel de împărțire după mărime este foarte condiționată. Mai degrabă, merită împărțit instalațiile în funcție de funcționalitate și grad de automatizare. Dar este destul de natural când instalațiile de biogaz care sunt mai mari ca dimensiune și debit sunt dotate cu funcții suplimentare și reduc la minimum utilizarea forței de muncă umane pentru întreținerea lor. Disponibilitatea materiilor prime este o condiție necesară, dar nu suficientă. De asemenea, veți avea nevoie de un amplasament pentru a găzdui o instalație de biogaz. Rareori este posibil să se creeze o astfel de structură mobilă încât să fie posibilă demontarea și mutarea instalației într-o altă locație fără efort și cheltuieli mari. Prin urmare, este foarte important ca locația viitoarei locații a instalației să fie proprietatea dumneavoastră sau pe o închiriere pe termen lung. Cu cât viitoarea instalare este mai mare, cu atât este mai probabil să aveți nevoie de autorizații oficiale pentru a localiza un astfel de obiect. Aceasta înseamnă că amplasamentul trebuie să fie situat într-o zonă în care este permisă construcția industrială și să aibă statutul corespunzător. Comunicațiile trebuie conectate la șantier, în funcție de proiectarea viitoarei instalații și de tipul de materie primă. De obicei aveți nevoie de o alimentare cu energie electrică, apă tehnică, uneori gaz natural, canalizare. Pentru o instalare mare, drumurile bune de acces sunt foarte utile. De asemenea, va fi nevoie de finanțare adecvată. O instalație de biogaz este o instalație foarte scumpă. Costurile pentru instalațiile mici de biogaz pornesc de obicei de la câteva mii de USD. Instalațiile medii sunt de zeci de mii. Costul instalațiilor mari pornește de la câteva sute de mii de USD, totuși, proiectele cu adevărat mari necesită milioane de investiții. Puțini oameni au suficiente fonduri proprii, așa că ar trebui să te gândești la sursele de finanțare, să cauți oportunități de a atrage investiții. Perioada de amortizare pentru instalațiile de biogaz exploatate corespunzător este între unu și cinci ani. Veniturile din exploatarea centralei apar cu o întârziere notabilă după începerea finanțării, deoarece este nevoie de timp pentru a instala și porni instalația. Pentru instalațiile mici, acest timp variază de la o săptămână la câteva luni, pentru instalațiile mari - de la câteva luni la câțiva ani. Problema instalațiilor mari nu este doar volumul de construcție, ci și necesitatea întocmirii și aprobării documentației de proiect pentru un șantier industrial. Uneori, obținerea autorizațiilor pentru proiectarea și aprobarea documentației de proiect poate dura de câteva ori mai mult decât durata reală a construcției și punerii în funcțiune. Prin urmare, fondurile ar trebui strânse sub rezerva începerii programului de rambursare cu o întârziere până la punerea în funcțiune a instalației. Și, în sfârșit, cea mai importantă condiție pentru crearea unei centrale de biogaz este marea dorință a proprietarului viitoarei centrale. Fără această condiție prealabilă, restul factorilor sunt lipsiți de sens. Și invers, dacă există o dorință foarte puternică, atunci orice altceva poate fi găsit, chiar dacă inițial nu este acolo.

-- Ce se poate obține.

Instalațiile de biogaz au o diferență fundamentală importantă față de toate celelalte dispozitive de energie alternativă. Ca și în cazul altor dispozitive de energie alternativă, produsul final al unei instalații de biogaz poate fi generat de energie, cel mai adesea căldură și/sau electricitate. Dar, pe lângă energie, rezultatul este întotdeauna format (dar nu întotdeauna utilizat) de un alt produs - un biofertilizant organic extrem de eficient. Al treilea produs nu este material, dar puteți obține bani destul de grei pentru el. Aceasta include eliminarea deșeurilor și vânzarea de cote de emisii cu efect de seră în conformitate cu Protocolul de la Kyoto. Desigur, această sursă de venit este disponibilă, în primul rând, proprietarilor de instalații mari de biogaz, cu toate acestea, chiar și o mică instalație poate fi angajată în eliminarea, de exemplu, a deșeurilor de la un abator, o fabrică de biomotorină etc. În cazul eliminării deșeurilor, acesta poate fi principalul motiv pentru construirea unei instalații de biogaz. Avantajele reciclării prin fermentație anaerobă sunt că un astfel de proces de reciclare nu este consumator de energie, ci, dimpotrivă, eliberează energie. Nocivitatea deșeurilor inițiale pentru mediu după parcurgerea procedurii de fermentație anaerobă își schimbă semnul de la minus la plus, iar produsul de ieșire devine deja extrem de util și reface proprietățile fertile ale solului. Să luăm acum în considerare separat toate produsele care pot fi obținute la ieșirea unei instalații de biogaz.

-- Biogaz.

În primul capitol, am luat în considerare deja proprietățile și compoziția biogazului. Biogazul este partea gazoasă a produselor de descompunere anaerobă a substanțelor organice, care este rezultatul activității vitale a simbiozei multor tipuri de bacterii. Adică procesul de fermentație anaerobă este un proces biologic. Există de la sine și în condiții naturale: în primul rând, în stomacul animalelor planetei noastre și, în al doilea rând, în grosimea solului sau în fundul corpurilor de apă, unde accesul la oxigen este dificil. O instalație de biogaz este echivalentul unui acvariu care nu conține pești, ci bacterii speciale. Datorită acestor proprietăți biologice inițiale ale procesului tehnic de funcționare a unei instalații de biogaz, este imposibil să se calculeze cu absolut exactitate în avans astfel de parametri de ieșire, cum ar fi un set specific de reacții chimice, adâncimea descompunerii biomasei, randamentul specific de biogaz și a acestuia. compoziţie. Numărul de factori „externi” care afectează procesul (acțiunile de control) este foarte limitat. De obicei, acestea sunt temperatura, gradientul de temperatură și viteza de schimbare a temperaturii în interiorul reactorului, gradul de etanșeitate a reactorului, frecvența de alimentare în reactor și dimensiunea lotului de materie primă proaspătă, frecvența de excavare a nămolului, frecvența și durata ciclurilor de amestecare a substratului în interior. reactorul. Factorii naturali „interni” sunt descriși de mii de parametri posibili. Pot exista mai mult de o mie de specii de bacterii implicate numai în proces și există, de asemenea, compoziția chimică și condițiile fizice ale materiei prime. Este aproape imposibil să calculezi toate acestea. Prin urmare, la proiectarea instalațiilor de biogaz se folosesc rezultatele experimentale obținute pe instalații de laborator care simulează procesul tehnic necesar în miniatură. Se colectează și statisticile exploatării centralelor mari de biogaz. Datele statistice sunt procesate, grupate și, ca rezultat, se obțin tabele cu parametrii de proces recomandați și parametrii aproximativi de ieșire atunci când se utilizează diferite tipuri de materii prime. Dar răspândirea valorilor în astfel de tabele este de până la 50%. Prin urmare, inițial este posibil să se prezică, de exemplu, randamentul zilnic și compoziția biogazului pentru o instalație de biogaz fiind proiectată cu exact această precizie. Pentru a crește acuratețea calculelor cu până la câteva procente, este necesar să se efectueze un experiment de laborator și măsurători adecvate. Cu toate acestea, cele mai simple calcule vor permite cel puțin estimarea limitelor producției de biogaz, în special cea superioară. După cum știți, materia primă constă din apă și așa-numita materie uscată (MS). Raportul dintre apă și substanța uscată a materiilor prime este caracterizat de un astfel de parametru precum umiditatea. H=m apa /m materie prima *100% Materia uscata a materiei prime este formata din substante organice (SS) si anorganice. Raportul dintre substanțele anorganice și organice este caracterizat de un astfel de parametru precum conținutul de cenușă. Z=(m materii prime -m RWS)/m materii prime *100% Pentru a obtine acesti parametri este necesara prelevarea de probe de materii prime si efectuarea analizelor corespunzatoare in laborator. Deci, cunoscând tipul de materie primă și conținutul de umiditate și cenușă, putem calcula câtă materie organică este conținută într-o unitate de masă de materii prime. Cunoscând cantitatea zilnică de materie primă, este posibil să se calculeze cât de mult WWS va intra zilnic în reactorul centralei de biogaz. Tabelele statistice indică de obicei ce volum de biogaz va fi eliberat dintr-o unitate de masă de SS pe durata optimă a ciclului de fermentație pentru acest tip de materie primă. De obicei, această valoare este de la 0,2 la 0,8 m 3 /kg WWS. Densitatea biogazului este de aproximativ 1,13 kg/m 3 . Prin urmare, dacă toată materia organică ar fi transformată în biogaz, atunci randamentul de biogaz ar fi de 0,885 m 3 /kg SS. Cu toate acestea, în procesul de fermentație anaerobă, se produce nu numai biogaz, ci și apă, iar masa apei eliberate poate fi egală cu masa biogazului eliberat. Raportul dintre apă eliberată și biogaz depinde de predominanța anumitor reacții chimice în proces și, la rândul său, depinde de compoziția bacteriană și de compoziția inițială a materiei prime. Pe lângă apă și biogaz, se formează și o anumită cantitate de săruri minerale. În plus, timpul optim de ciclu este de obicei ales în funcție de criteriul debitului maxim de biogaz. După descompunerea a aproximativ jumătate din SS în compoziția materiei prime, viteza de eliberare a biogazului scade de obicei semnificativ. Acest lucru se datorează faptului că compoziția organică a SS din materia primă este destul de eterogenă. Prin urmare, substanțele care se descompun rapid se descompun mai întâi, în timp ce componentele „de lungă durată”, precum lignina, rămân aproape neatinse în această perioadă. Astfel, adâncimea de descompunere a biomasei în reactoarele BGU este de obicei de 40-60%. Această valoare poate fi mai mare numai atunci când se utilizează materii prime organice omogene create artificial, cum ar fi glicerina, sau când se utilizează o omogenizare preliminară profundă a materiilor prime, cum ar fi măcinarea prin cavitație, care distruge chiar și legăturile moleculare. Deci, se dovedește că, în realitate, 0,3-0,5 metri cubi de biogaz pot fi stoarși din 1 kg de WWS. Acum să aruncăm o privire la asta cu un exemplu. Să presupunem că ferma ta are 5 vaci care sunt într-o grajdă. Gunoiul lor, împreună cu urina, este colectat într-un șanț separat. Conținutul de umiditate al unui astfel de amestec de gunoi de grajd și urină este de obicei în jur de 85%. Producția zilnică de gunoi de grajd fără urină la o vaca ajunge la 35 kg. Conținutul de umiditate al gunoiului de grajd fără urină este de obicei de aproximativ 70%. Densitatea gunoiului de grajd fără urină este de aproximativ 950 kg/m3. Conținutul de cenușă al fracției uscate a gunoiului de grajd de vacă variază de la 2 la 20%, în funcție de metoda de colectare a gunoiului de grajd. Adică, totul depinde de câte impurități de nisip și pietre intră în gunoi de grajd. În acest caz, conținutul de cenușă nu trebuie să depășească 5%. Umiditatea și conținutul de cenușă sunt selectate din datele statistice, iar densitatea poate fi măsurată independent prin „metoda Arhimede” folosind o balanță cu arc și o găleată. De la 5 vaci pe zi se vor colecta 35 * 5 = 175 kg gunoi de grajd. Acest gunoi de grajd va contine 175*(100-70)/100=52,5 kg substanta uscata. Această substanță uscată va avea 52,5*(100-5)/100=49,875 kg de substanță organică uscată. Folosind valoarea obţinută statistic a randamentului specific de biogaz din gunoi de grajd de vacă 0,4 m 3 /kg, se obţine randamentul zilnic de biogaz 49,875*0,4=19,95 m 3 . Ar trebui explicat de ce obținem un randament zilnic din randamentul specific de biogaz din 1 kg WWS pentru întreg ciclul de fermentație. Faptul este că instalațiile de biogaz funcționează aproape întotdeauna într-un ciclu continuu. Aceasta înseamnă că în fiecare zi li se adaugă o doză zilnică de substrat, iar excesul de nămol rezultat este drenat. Nămolul este drenat puțin mai puțin decât este turnat substratul, deoarece o parte din conținutul reactorului a ieșit sub formă de biogaz. Volumul reactorului este ales astfel încât spațiul de lucru al reactorului să poată găzdui numărul de doze zilnice de substrat, înmulțit cu durata ciclului în zile. Deci, se pare că timpul mediu de rezidență al substratului în reactor va fi de un ciclu. Vă puteți imagina reactorul ca un transportor, a cărui lungime corespunde volumului zonei de lucru a reactorului. Doza zilnică este un obiect de pe transportor. Conducta are o lungime corespunzătoare numărului de obiecte egală cu lungimea ciclului în zile. Transportorul este deplasat cu o doză pe zi. Se pare că rata de procesare este de 1 doză pe zi, dar din cauza lungimii transportorului, această doză este pe el pe toată durata ciclului. Pe tot timpul ciclului, ar trebui să fie eliberat atât biogaz cât materia primă se află în interiorul reactorului. De exemplu, durata recomandată a ciclului de fermentație a gunoiului de grajd de vacă în regim mezofil este de 16 zile. Aceasta înseamnă că în interiorul reactorului există întotdeauna 16 volume zilnice de substrat. Timp de 16 zile, din reactor ar trebui eliberat de 16 ori mai mult biogaz decât dintr-o porțiune zilnică a substratului. Dar într-o zi, 16/16 = 1 porțiune de biogaz va fi eliberată, ca din porțiunea zilnică a substratului pentru timpul întregului ciclu. Acum să luăm în considerare cât de exact am făcut calculul randamentului zilnic de biogaz. Dacă ne uităm la statisticile acumulate în lume cu privire la randamentul specific de biogaz din gunoi de grajd de bovine, atunci randamentul va fi în intervalul 0,1-0,8 m 3 /kg WWS. Aceasta înseamnă că randamentul de biogaz poate varia în consecință de la 5 la 40 m 3 . Voi observa doar că experiența mea mă îndreaptă spre valoarea de 5 m 3 . Mai există o statistică cu care ne putem verifica calculele. Statisticile privind randamentul zilnic specific de biogaz în raport cu volumul reactorului au fost colectate pe instalații mari de biogaz. De obicei, pentru gunoiul de grajd de vaca, acesta este de 0,8-0,9 m 3 de biogaz la 1 m 3 din volumul total al reactorului pe zi. Să calculăm volumul reactorului pentru exemplul nostru. Avem echivalentul a 175 kg de gunoi de grajd pe zi cu un conținut de umiditate de 70%. Vom adauga apa pentru a obtine un substrat cu umiditate de 90% (pentru o instalatie mica de biogaz va fi dificil sa manevrezi un substrat cu un continut mai mic de umiditate datorita vascozitatii sale mari). Astfel, vom obține 175*(100-70)/(100-90)=525 kg de substrat pe zi. Așa că am adăugat 525-175=350 kg (sau l) apă. Volumul gunoiului de grajd inițial a fost de 175/950=0,184 m 3 sau 184 litri. Aceasta înseamnă că volumul total al porțiunii zilnice de substrat este de 184+350=534 litri. Volumul părții de lucru a reactorului ar trebui să fie de 534*16=8544 l, sau 8,544 m3. De obicei, volumul tamponului de gaz al reactorului este de 20% din volumul total, respectiv, volumul zonei de lucru a reactorului este de 80% din volumul acestuia. Apoi volumul total al reactorului ar trebui să fie 8,544/80*100=10,68 m3. Producția de biogaz dintr-un astfel de reactor care funcționează pe bălegar de vacă ar trebui să fie în intervalul 8,5 - 9,6 m 3 . Aceasta înseamnă că coeficientul de 0,4 m 3 /kg WWS, pe care l-am luat inițial pentru calcule, este dublat. Nu se poate argumenta că este incorect, un astfel de caz este destul de posibil, dar cel mai adesea acest lucru nu se întâmplă. Rezumând toate calculele prezentate în acest capitol privind producția de biogaz, nu pot să sfătuiesc decât un singur lucru: „Fii pesimist!” Până când ați investigat experimental materia primă specifică pentru care urmează să construiți o instalație de biogaz, luați bara de jos din tabelele statistice pentru calcule.

-- Energie termală.

O instalație de biogaz nu produce energie termică în mod direct, o consumă. Temperatura celui mai obișnuit mod de funcționare a centralelor de biogaz - mezofile - este de 37-38 0 C, ceea ce este mai mare decât temperatura medie zilnică la latitudinile europene și chiar și temperaturile zilnice de vârf sunt de obicei sub această valoare. Printre reacțiile chimice care au loc în interiorul unei instalații de biogaz, există atât exoterme, cât și endoterme. Dar echilibrul total de căldură al reacțiilor împreună cu schimbul de căldură cu mediul de la latitudinile noastre se dovedește a fi negativ. Prin urmare, la latitudinile noastre, este întotdeauna necesară încălzirea substratului în reactorul unei centrale de biogaz. Cu toate acestea, biogazul, care este eliberat ca urmare a fermentației anaerobe, conține aproximativ 2/3 de metan în compoziția sa. Prin urmare, prima aplicație pentru biogaz este arderea pentru energie termică. Această ardere se realizează în cazane convenționale pe gaz sau arzătoare, care sunt folosite pentru arderea gazelor naturale sau propan-butan. Dar, așa cum sa menționat în primul capitol, pentru arderea optimă a biogazului, este de dorit să se controleze compoziția amestecului gaz-aer, dacă formarea unui astfel de amestec înainte de ardere este prevăzută de proiectarea arzătorului. Totuși, dacă arzătoarele sunt proiectate atât pentru gaz natural, cât și pentru propan-butan, aceasta înseamnă că o astfel de ajustare este posibilă sau nu este necesară, deoarece gazul natural și propan-butan necesită, de asemenea, doze de aer diferite. Puterea calorică a biogazului poate fi exprimată în calorii sau jouli. Dar, cred, pentru un om obișnuit, va fi mai de înțeles să compare biogazul din punct de vedere al puterii calorice cu gazul natural. Atât acolo, cât și acolo, metanul conținut de aceste gaze arde. Aceasta înseamnă că energia eliberată în timpul arderii acestor gaze este proporțională cu cantitatea de metan conținută în ele. Gazul natural conține 92-98% metan, iar biogazul - 55-75%. Să luăm valorile medii - 95% și 65%. Raportul metanului din aceste gaze este 65/95=0,68. Este aproximativ două treimi. Aceasta înseamnă că pentru a efectua aceleași lucrări termice (încălzirea unei camere, gătitul), biogazul este necesar de o ori și jumătate mai mult decât gazul natural. Randamentul cazanelor pe gaz este de obicei de 90-95%. La funcționarea unui cazan pe gaz pe biogaz, eficiența se poate dovedi mai mică din cauza setărilor inexacte pentru amestecul gaz-aer. O altă modalitate de a genera căldură este cogenerarea. Cogeneratoarele sunt dispozitive pentru obținerea mai multor tipuri de energie din biogaz (și nu numai) în același timp, de obicei electrică și termică. Există cogeneratoare cu piston și turbine cu gaz. În primul caz, funcționează un motor clasic cu aprindere prin scânteie, alimentat cu biogaz. Uneori poate fi un motor diesel care funcționează cu un amestec de motorină și biogaz. Energia termică este îndepărtată dintr-un astfel de cogenerator sub formă de apă caldă cu o temperatură de aproximativ 75 0 C, care circulă prin schimbătorul de căldură al cogeneratorului și este încălzită acolo. Iar schimbătorul de căldură, la rândul său, poate fi încălzit de un lichid de răcire care răcește mantaua motorului, uleiul de carter și gazele de eșapament. Eficiența termică în acest caz poate ajunge la 35-40%. Acest lucru nu este rău, având în vedere randamentul electric de 30-33%. În al doilea caz, o turbină cu gaz funcționează cu biogaz. Energia termică este îndepărtată și sub formă de apă caldă care circulă prin schimbătorul de căldură. Astfel, utilizarea căldurii generate din biogaz depinde de tipul de fluid de lucru încălzit. Apa caldă este trimisă să circule prin diverse conducte și calorifere. Produsele fierbinți ale arderii biogazului sunt utilizate pentru încălzirea directă a recipientelor cu apă, alimente, suprafețe de încălzire etc. Mai simplu spus, utilizarea biogazului pentru a produce energie termică nu este diferită de utilizarea gazului natural sau a propan-butanului lichefiat în aceleași scopuri.

-- Electricitate.

Cea mai utilizată metodă de obținere a energiei electrice din biogaz este utilizarea generatoarelor de gaz-piston bazate pe motoare cu ardere internă. În acest caz, combustibilul pentru un astfel de motor este biogazul. Un generator electric este conectat la arborele de ieșire al unui astfel de motor. Cel mai adesea este un alternator. În majoritatea cazurilor, și pentru generatoarele de energie de la 10 kW și mai sus - fără excepție, acest generator generează un curent alternativ trifazat de frecvența și tensiunea care sunt acceptate ca standard în țara de aplicare a acestui generator. Deci, de exemplu, pentru țările europene, incl. iar țările fostei URSS, acesta este 50 Hz 400 V. De ce 400 V și nu 380 V? Deoarece, de obicei, un astfel de generator este conectat la o rețea electrică comună, respectiv, tensiunea de ieșire a generatorului trebuie să fie puțin mai mare (în modul inactiv) decât tensiunea din această rețea, astfel încât curentul să treacă de la generator la rețea, și nu înapoi. Frecvența de rotație a generatorului electric de 50 Hz este asigurată de sistemul de control electronic al motorului cu ardere internă, care reglează alimentarea cu combustibil în funcție de viteza de rotație a arborelui de ieșire. Acest sistem poate sincroniza și viteza arborelui cu frecvența rețelei publice la care este conectat generatorul. A doua modalitate de a obține energie electrică din biogaz este utilizarea unui motor cu turbină cu gaz. Viteza de rotație a arborelui turbinei într-un motor cu turbină cu gaz este cu ordine de mărime mai mare decât viteza de rotație a arborelui unui motor cu combustie internă alternativă. Datorită momentului mare de inerție al turbinei, este imposibil să se schimbe brusc frecvența de rotație a acesteia. Prin urmare, de obicei, turbina rotește generatorul de curent continuu. Un curent continuu trece printr-un invertor electronic și la ieșire se formează un curent cu o anumită tensiune, frecvență și fază. Sunt instalate exact aceleași invertoare pentru a genera electricitate din morile de vânt și panourile solare. Și la fel ca și în aceste cazuri, bateriile sunt folosite și în generatoarele cu turbine cu gaz, care atenuează consumul neuniform de curent electric de o sarcină variabilă la consumator. Prin urmare, costul specific al unui kilowatt de putere electrică a unui generator cu piston cu gaz este semnificativ mai mic decât cel al unei turbine cu gaz. Dar, în același timp, costul de întreținere al generatoarelor cu piston cu gaz este semnificativ mai mare, iar durata de viață înainte de revizie este semnificativ mai mică.

Motoarele cu piston pe gaz sunt sensibile la impuritățile conținute de biogaz. Reziduurile unor astfel de gaze agresive precum amoniacul sau hidrogenul sulfurat provoacă coroziunea suprafețelor metalice ale cilindrului și pistonului, țevilor de eșapament, oxidează uleiul care circulă în sistemul de lubrifiere, datorită căruia își pierde proprietățile de lubrifiere. Proprietățile de detonare ale amestecului combustibil de aer cu biogaz (pentru benzină se caracterizează printr-un număr octanic) depind de conținutul de dioxid de carbon din biogaz, respectiv, sistemul de reglare a timpului de aprindere devine mai complicat, raportul optim al raportul de compresie și volumul camerei de ardere este încălcat etc. Și, deși modul de funcționare cu combustibil gazos este mai blând pentru motoarele cu combustie internă alternativă decât modul de funcționare cu combustibil lichid, factorii de mai sus limitează semnificativ durata de viață a generatoarelor cu piston cu gaz care funcționează pe biogaz. Pentru dispozitivele industriale, resursa motorului nu depășește de obicei 5 ani de funcționare continuă, oferind doar opriri pentru întreținere și întreținere de rutină (schimb ulei, lumânări, garnituri etc.). Generatoarele de putere redusă au o resursă de motor de cel mult 1 an și, de obicei, nu sunt proiectate pentru funcționare continuă.

Generatoarele cu turbine cu gaz sunt produse numai cu putere mare. Avantajul lor este insensibilitatea la impuritățile din biogaz, necesitatea minimă de întreținere. Dintr-un metru cub de biogaz se pot obține 1,8-2,3 kWh de energie electrică, în funcție de conținutul de metan din biogaz și de tipul de generator utilizat.

-- Biohumus.

În timpul funcționării unei instalații de biogaz, nu se eliberează numai biogaz. Mai exact, nu toate materiile prime care intră în reactorul unei centrale de biogaz sunt transformate în biogaz. În primul rând, numai materia organică uscată suferă descompunere. Componentele substratului, cum ar fi apa și incluziunile anorganice (nisip, cenușă etc.) lasă reactorul neschimbat. De obicei, 40-60% din materia organică este transformată în biogaz, apă și săruri minerale. Adâncimea de descompunere depășește rar 80%. Raportul dintre substanța organică uscată și masa totală a substratului nu este de obicei mai mare de 10%, prin urmare, atunci când se adaugă substrat proaspăt în reactorul unei instalații de biogaz, aproape la fel de mult nămol (substrat fermentat) este turnat din acesta. substratul a fost inundat. Acest nămol (efluent de metan, piure de metan) este un excelent îngrășământ de origine pur organică. În timpul fermentației substratului în reactor, toți factorii potențial dăunători pentru mediu prezenți în materia primă dispar. Mirosurile neplăcute din gunoiul de grajd și din materiile prime similare sunt cauzate de hidrocarburile aromatice și amoniac. În timpul fermentației, hidrocarburile aromatice se descompun, azotul din forma de amoniu este parțial transformat în formă de nitrat, reducând concentrația de amoniac. Prin urmare, nămolul are de obicei un miros slab de pâine coptă. Boabele de plante aflate în proces de fermentație se descompun de obicei parțial sau complet, cel puțin coaja lor se descompune, astfel încât își pierd capacitatea de germinare. Adică nămolul de la o instalație de biogaz nu mai poate fi o sursă de buruieni după ce a fost aplicat pe sol. Ouăle de helminți (viermi) se descompun și în timpul fermentației în reactor. Prin urmare, nămolul de ieșire este decontaminat. Aproape toate bacteriile dăunătoare ființelor vii de pe Pământ sunt aerobe. Au nevoie de oxigen pentru a se reproduce și a supraviețui. În interiorul reactorului se creează condiții anaerobe. Prin urmare, toate celelalte bacterii mor și servesc drept hrană pentru bacteriile anaerobe. Mai simplu spus, acele bacterii care participă la procesul de fermentație anaerobă din interiorul reactorului unei instalații de biogaz „mâncă” orice materie organică care intră în reactor, sau cel puțin „mușcă”. Prin urmare, toate organismele vii care sunt inițial prezente în substrat se descompun și numai acele bacterii care participă la procesul de fermentație anaerobă intră în nămol. Aceste bacterii nu sunt dăunătoare păsărilor și animalelor în condiții naturale normale, deoarece de obicei trăiesc în simbioză cu acestea, aflându-se în tractul intestinal al acestor păsări și animale. Deci, nămolul de ieșire al unei instalații de biogaz este format din apă, substanțe anorganice insolubile, săruri anorganice solubile, printre care predomină sărurile care conțin azot, fosfor și potasiu, compuși organici parțial descompusi, printre care se numără substanțe utile precum acizii humici, acizii fulvici. , diverse vitamine și bacterii care au asigurat procesul de fermentație anaerobă. Toate aceste componente, cu excepția substanțelor anorganice insolubile, atunci când sunt aplicate pe sol, asigură nutriția plantelor, accelerează creșterea acestora și le îmbunătățește rezistența la boli. Există atât de mulți factori ai impactului pozitiv al îngrășămintelor organice, cum ar fi nămolul din plantele de biogaz, asupra creșterii plantelor, încât este dificil să îi descriem complet, iar impactul este complex. Fiecare factor individual nu ar fi avut efectul dorit fără ceilalți. Sărurile anorganice solubile sunt de fapt aceleași îngrășăminte minerale, obținute doar pe cale organică naturală, și nu sintetizate artificial. Dar aceste săruri sunt legate fizic de resturile de substanțe organice care au o structură coloidală (kissel), deci nu sunt spălate din sol de prima ploaie. Acizii humici si fulvici, in combinatie cu resturile de substante organice, transforma (dau dreptul de apelare) solul in care sunt introdusi humus. Vitaminele acționează asupra creșterii plantelor ca aditivi biologic activi, adică plantele absorb sărurile minerale solubile care conțin azot, fosfor, potasiu și alte elemente necesare creșterii plantelor mult mai rapid și mai complet. Bacteriile care au participat la procesul de fermentație anaerobă în interiorul reactorului unei centrale de biogaz, fiind introduse în sol, continuă să funcționeze, deși mai puțin intens decât în ​​reactor. În adâncurile solului, pentru acestea sunt prevăzute condiții mai mult sau mai puțin anaerobe. Aceste bacterii, în primul rând, continuă să descompună alte bacterii patogene, iar în al doilea rând, descompun materia organică prezentă în sol, producând săruri minerale hrănitoare pentru plante. Acest proces se numește fixare a azotului. Aceasta înseamnă că bacteriile captează atomi de azot (și nu numai) din mediul înconjurător, unde se aflau într-o formă nepotrivită pentru absorbția de către plante, și îi introduc în compuși minerali ai sărurilor de azot (și a altor săruri minerale). Adică, prin introducerea acestor bacterii în sol, introducem „suținători” care transformă elementele de sol și aer care sunt necomestibile pentru plante în unele comestibile, hrănind astfel plantele în mod regulat. Datorită unor astfel de proprietăți de vindecare, creare și întreținere a stratului de sol, nămolul unei instalații de biogaz este adesea numit biohumus. Mai ales adesea, această denumire este folosită pentru nămolul separat, adică stors până la un conținut de umiditate de 75%. Un astfel de nămol presat în aparență seamănă deja cu un strat de sol fertil în sine. Normele de introducere a nămolului în sol (cantitate specifică pe unitatea de suprafață însămânțată) sunt semnificativ mai mici decât cele ale materiei prime (dacă materia primă ar putea fi folosită ca biofertilizant). Dacă exprimăm normele pentru introducerea nămolului în termeni de azot, fosfor și potasiu, atunci acestea vor fi, de asemenea, mai mici decât standardele similare pentru introducerea îngrășămintelor minerale sintetizate artificial. Prima teză se explică prin faptul că în procesul de fermentație anaerobă nu există pierderi de azot din materie primă, iar azotul este principalul material de construcție pentru celule. Materiile prime organice prelucrate aerob (aproape toate celelalte metode, cu excepția fermentației într-o instalație de biogaz), vor pierde cu siguranță azot sub formă de evaporare a amoniacului, așa că va fi întotdeauna nevoie de mai mult. A doua teză se explică prin faptul că sărurile minerale din nămol sunt legate într-un coloid de reziduuri organice, nu sunt mult spălate din sol și, prin urmare, sunt mai complet absorbite de plante. Plantele nu absorb imediat nutrienții, ci doar pe măsură ce cresc. În plus, cu o concentrație excesivă de săruri nutritive în sol, plantele le „trage” în interiorul lor odată cu umiditatea, dar nu au timp să le transforme în materie organică (părți din celulele lor în creștere), iar aceste săruri sunt dizolvate în apa din interiorul plantelor (iar plantele constau in apa cu o medie de 70%). Astfel, se obțin produse agricole cu un conținut ridicat de nitrați, care pot fi otrăvite atunci când sunt consumate. Prin urmare, îngrășămintele minerale sunt întotdeauna dozate cu un exces rezonabil (din păcate, nu întotdeauna). Aportul de săruri minerale nutritive din nămol se dozează automat, ceea ce se datorează proprietăților coloidale ale nămolului, precum și producerii treptate a unor astfel de săruri de către bacteriile introduse în sol din nămol. Metodele de introducere a nămolului în sol sunt diferite, în funcție de conținutul de umiditate al acestuia și de tipul de cultură cultivată. Dacă nămolul este preluat în forma sa originală, așa cum a ieșit din reactorul centralei de biogaz, atunci este de obicei diluat cu apă într-un raport de 1:10 - 1:50 și apoi aplicat prin irigare. Prima udare se face convenabil înainte de arat. A doua udare se face la începutul udarii. În acest caz, trebuie să udați cât mai aproape de sol, chiar între tulpinile plantelor. Dacă nămolul este separat cu un separator în fracții lichide și solide, fracția lichidă se introduce exact în același mod, diluată cu apă. Diluarea cu apa se face deoarece acest ingrasamant este concentrat. Pentru a-i asigura distributia uniforma pe toata suprafata semanata, fara a reduce prea mult duzele de stropire, se dilueaza cu apa. Fracția solidă, sau vermicompost, se aplică prin împrăștiere, în același mod în care se aplică gunoiul de grajd putrezit. Nămolul este împărțit în fracții din motive logistice. Dacă vermicompostul este destinat vânzării, atunci, de obicei, cumpărătorii pot fi localizați la distanțe foarte mari de instalația de biogaz. Transportul apei pe astfel de distante este prea scump. Prin urmare, este stors, uneori chiar și vermicompostul rezultat este uscat la un conținut de umiditate de 40-60%, ambalat în saci și dus la cumpărător, magazin sau loc îndepărtat de aplicare.
Compoziția chimică elementară a biohumusului corespunde aproape în totalitate aceleiași compoziții a materiei prime, cu excepția hidrogenului, carbonului și oxigenului îndepărtat cu biogaz. Prin urmare, proprietățile nutriționale ale unui anumit biohumus depind de tipul de materie primă care a fost introdusă în instalația de biogaz. Practica arată că biohumusul din excrementele de păsări, cum ar fi puiul, are cele mai remarcabile proprietăți. Excrementele originale de păsări conțin o cantitate specifică crescută de azot. Din acest motiv, gunoiul de grajd pur este dificil de fermentat anaerob într-o instalație de biogaz, deoarece substratul este otrăvit de o cantitate mare de amoniac. Abia recent în Rusia a fost dezvoltat și brevetat un proces tehnic de procesare a gunoiului pur de pui (contactați-ne cu privire la aplicarea unui astfel de proces tehnic și construirea unei fabrici pe baza unui astfel de proces tehnic). Biohumusul obținut din astfel de materii prime prezintă cele mai remarcabile proprietăți nutritive și de formare a solului. Fotografia de mai jos prezintă culturi de control folosind biohumus de diferite concentrații, fracții lichide și fără utilizarea lor. Observați diferența de greutate a probelor martor.

-- Depozitarea produselor produse de instalația de biogaz.

Aproape fiecare client potențial al unei astfel de fabrici are întrebări cu privire la posibilitățile și metodele de stocare a produselor produse de o instalație de biogaz. Prima problemă este posibilitatea de acumulare și stocare pe termen lung a biogazului. Această întrebare este cauzată de sezonalitatea consumului de energie termică la latitudinile noastre. Răspunsul la această întrebare este fără echivoc: este imposibil să stocați biogazul în forma sa originală în volume semnificative din cauza costului ridicat al unei astfel de soluții. Problema este că biogazul nu poate fi comprimat la o presiune semnificativă fără a fi mai întâi purificat în biometan. Dioxidul de carbon conținut în biogaz face imposibilă comprimarea acestuia la 200 atm. Iar atunci când este comprimat la doar câteva atmosfere, volumul ocupat de biogaz scade ușor. Purificarea biogazului din dioxid de carbon este un proces foarte dificil. Metodele de purificare chimică sunt inacceptabile din cauza necesității unei cantități mari de reactivi și a unui randament mare de deșeuri de reacție. Iar metoda de dizolvare a dioxidului de carbon în apă, utilizată industrial, necesită echipamente destul de complexe și costisitoare. Un astfel de echipament este produs în masă, dar pentru volume mari zilnice. Prin urmare, purificarea biogazului și comprimarea biometanului este o procedură disponibilă numai proprietarilor de instalații mari de biogaz. Dar chiar și în acest caz, biometanul nu este de obicei depozitat pentru o lungă perioadă de timp, ci este folosit în mod regulat pentru a alimenta vehiculele sau trimis la rețeaua generală de gaz. În acest caz, rețeaua comună de gaze servește drept rezervor, unde gazul poate fi introdus vara și extras iarna. Și se dovedește a fi mai rentabil decât construirea propriilor noastre instalații de depozitare a gazelor. Derivate din arderea biogazului - energie termică și electrică. În general, este imposibil să acumulați și să stocați energie termică pentru o perioadă lungă de timp, așa că această problemă nu poate fi luată în considerare deloc. Energia electrică poate fi stocată în baterii. Dar dacă ne amintim de structura de preț a dispozitivelor moderne de energie alternativă, vom vedea că bateriile de acolo sunt una dintre cele mai scumpe părți. Iar centralele mari de biogaz sunt capabile să producă cantități foarte mari de energie electrică. Pentru ei, utilizarea bateriilor este imposibilă. Pentru instalațiile mici de biogaz, bateriile pot amortiza energia doar pentru câteva zile. În mod obișnuit, energia electrică generată din biogazul produs de o instalație de biogaz depășește de 3-10 ori necesarul de electricitate al centralei în sine. Dacă nu există un alt obiect în apropiere pentru utilizarea energiei electrice generate, atunci este logic să o vinzi la rețeaua publică de energie. În acest caz, aceste rețele vor fi o baterie de stocare a energiei. O astfel de vânzare nu este întotdeauna posibilă, nu oriunde, și depinde de legislația țării și de alți factori birocratici. Foarte des, energia electrică este achiziționată de stat la tarife „verzi”, care sunt supracostate față de tarifele comerciale normale. În acest caz, vânzarea de energie electrică devine principala sursă de venit pentru instalația de biogaz. Astfel, ne-am convins că este imposibil și nerentabil să stocăm pe cont propriu produsele energetice ale unei instalații de biogaz pentru o perioadă lungă de timp, însă fondurile publice (de stat) pot fi folosite pentru a stoca astfel de tipuri de energie. O altă problemă este cu nămolul produs. Depozitarea lui este mult mai ușoară. Condițiile de depozitare a acestuia sunt destul de simple și depind, în primul rând, de legislația de mediu. De fapt, nămolul dintr-o instalație de biogaz nu este dăunător mediului, dar legal, contactele dintre nămol și sol sunt de obicei limitate în anumite limite. Adică, în unele țări, cantitatea de săruri minerale nutritive care poate fi aplicată pe pământ într-un sezon este strict reglementată. După aceleași criterii, este necesară recalcularea cantității maxime de biohumus introdus. Și din același motiv, este imposibil să depozitați nămolul în așa fel încât să se infiltreze liber în sol. Adică, pentru depozitarea nămolului sunt necesare lagune impermeabile, împiedicând pătrunderea nămolului în sol. De obicei, în instalațiile mari de biogaz nămolul este separat. Fracția lichidă este trimisă la intrarea instalației pentru a crește conținutul de umiditate al materiei prime și a pregăti substratul. Și fracția solidă este stocată. În acest caz, este suficient să folosiți o cameră ventilată cu podea de beton și protecție împotriva precipitațiilor. Podeaua din beton protejează împotriva pătrunderii biohumusului în solul de sub depozit, protecția împotriva precipitațiilor (acoperișul) previne erodarea biohumusului prin precipitații. Camera ar trebui să fie ventilată deoarece acest biohumus continuă să „funcționeze” și să emită biogaz în cantități mici. Din același motiv, biohumusul nu poate fi ambalat în pungi etanșe. În nămolul de evacuare, aproximativ jumătate din azot se află în stare mineralizată, iar o altă jumătate este în stare organică. Compușii organici cu azot, care se descompun în aer, eliberează amoniac, cu care azotul scapă în atmosferă. Prin urmare, biohumusul depozitat în aer după depozitare pe termen lung poate pierde până la jumătate din azotul pe care îl conține. Acest lucru reduce proprietățile nutriționale ale biohumusului, dar chiar și așa rămâne mult mai eficient decât biohumusul obținut prin metode aerobe. De exemplu, gunoiul de grajd putrezit de aer pierde mai mult de 90% din tot azotul conținut în el și, prin urmare, este inițial de 10 sau mai multe ori mai puțin eficient decât vermicompostul anaerob. Luând în considerare alți factori utili ai vermicompostului anaerob, capacitatea de a fixa azotul, eficiența acestuia depășește eficiența gunoiului de grajd putrezit de până la 100 de ori. Uneori nu există posibilitatea sau dorința de a separa nămolul. Uneori procesul tehnic aplicat nu permite direcția filtratului la intrarea în instalație. În acest caz, nămolul lichid sau levigatul trebuie depozitat în lagună. Volumul unei astfel de lagune este semnificativ. Utilizarea acestor produse în agricultura deschisă este sezonieră, doar de două ori în timpul sezonului de vegetație. Prin urmare, termenul de valabilitate depășește șase luni. 120 de porții zilnice de nămol sunt aproximativ egale cu 120 de porții zilnice de substrat. Volumul reactorului unei instalații de biogaz găzduiește de obicei din 16 porțiuni zilnice de substrat plus 20% din tamponul de gaz, adică 20 porțiuni zilnice de substrat. Aceasta înseamnă că dimensiunea lagunei de depozitare a nămolului ar trebui să fie de șase (120/20) sau mai mult decât volumul reactorului (reactorului) instalației de biogaz, dacă nămolul nu este separat și expediat zilnic către magazine sau consumatori. Pentru levigat, acest volum va fi mai mic și va fi mai mare de 4 volume din reactorul (reactoarele) instalației de biogaz. Nu este întotdeauna posibil să se construiască lagune atât de mari, așa că de obicei încearcă să organizeze vânzări regulate de nămol lichid sau levigat. Poate fi îmbuteliat în recipiente mici și trimis în lanțuri de magazine care vând îngrășăminte pentru grădinari, sere etc. De asemenea, uneori este folosit pentru a curăța filtratul la standarde acceptabile și pentru a-l trimite la canalizare. Dar această metodă este o risipă economică, deoarece filtratul este și cel mai valoros îngrășământ.

-- Unde să încep.

Trebuie să începi cu gânduri. Despre instalațiile de biogaz poți citi în mass-media, pe internet, vezi la televizor, vezi „în direct”, te informezi în timp ce studiezi la o universitate sau la unele cursuri. Și după aceea, poate doriți să creați o astfel de instalație de biogaz. Dorinta este prima componenta a succesului. O instalație de biogaz este un obiect, a cărui intrare este furnizată cu diverse materiale și energie, iar rezultatul este alte materiale și energie. Deci, trebuie să ne gândim de unde să obținem ceea ce trebuie să fie introdus și de unde să punem ceea ce se întâmplă la ieșire. Dacă ești capabil să răspunzi la aceste întrebări, atunci ai deja a doua componentă a succesului. Construcția unei centrale de biogaz necesită costuri semnificative. Funcționarea unei centrale de biogaz necesită și anumite costuri. Dar o instalație de biogaz funcțională generează venituri. Aceasta înseamnă că sunt necesare calcule financiare pentru a confirma rentabilitatea investiției în construcții și beneficiile economice suplimentare din exploatarea unei centrale de biogaz. Aceste calcule sunt foarte complexe și se bazează pe multe alte calcule (costuri de construcție, costuri de exploatare, venituri din vânzări de energie, venituri indirecte din înlocuirea energiei achiziționate primite de la o instalație de biogaz, venituri din vânzarea de biohumus, venituri din înlocuirea îngrăşăminte minerale cu biohumus pe suprafeţele însămânţate proprii etc. .P.). Cu toate acestea, trebuie mai întâi să vă asigurați că aveți cel puțin suficiente fonduri proprii, sau puteți atrage rapid fonduri de investiții sau împrumuturi pentru a construi și a lansa fără întârziere o instalație de biogaz. Oricât de cinic sună, dar în 99% din cazuri, o instalație de biogaz nu este pentru săraci. Dacă vă gândiți la o centrală mare de biogaz, astfel de calcule ar trebui comandate de specialiști. Calculele preliminare pot fi făcute pentru dvs. gratuit, dar calculele actualizate necesită multă muncă și, prin urmare, costă bani. O mică instalație poate fi calculată și independent, dar construirea ei pe cont propriu nu este întotdeauna recomandabilă și, prin urmare, la un moment dat, trebuie să implicați specialiști. În continuare, vom arăta ce și cum puteți calcula singur înainte de a pune întrebări specialiștilor. Nu este nevoie să numărați. Ori există, ori nu există. Deci, să începem imediat cu materialele de intrare și energia. Pentru buna funcționare a unei instalații de biogaz este necesară o aprovizionare neîntreruptă cu materii prime. Materia primă ar trebui să fie organică, dar nu oricare. Materiile prime cu un conținut ridicat de lignină nu sunt potrivite, iar acesta este lemn, paie. Materiile prime impregnate cu rășini nu sunt potrivite, dar acestea sunt materii prime care conțin rumeguș de conifere. Materiile prime cu un conținut scăzut de substanță organică uscată, adică cu umiditate ridicată, nu sunt potrivite. Conținutul de umiditate al materiei prime nu trebuie să depășească 94%. Alte tipuri de reactoare și procese sunt utilizate pentru prelucrarea materiilor prime foarte umede. Materiile prime cu un conținut ridicat de substanțe bactericide nu sunt potrivite. Acestea sunt ape uzate cu detergenți sintetici, acestea sunt deșeuri foarte acoperite cu mucegai. Materia primă în care procesul de fermentație aerobă a început, se desfășoară intens sau s-a încheiat deja nu este potrivită. Acesta este, de exemplu, gunoi de grajd putrezit. În alte cazuri, materia primă este de obicei potrivită pentru prelucrarea anaerobă. Există, de asemenea, o limitare atunci când materiile prime nu pot fi procesate independent fără adăugarea altor materii prime. De exemplu, este gras. Nu se omogenizează cu apă, se stratifică foarte repede cu ea, deci este imposibil să se pregătească un substrat din ea. Dar ca aditiv (coenzimă) la materiile prime vegetale, gunoi de grajd sau gunoi de grajd, poate crește semnificativ randamentul specific al biogazului. Deci, este necesar să stabiliți ce tipuri de materii prime aveți, cât de mult din fiecare tip de materie primă se formează zilnic în medie, ce umiditate, conținut de cenușă și densitate are fiecare tip de materie primă. Dacă sunteți proprietarul unor surse mari de materii prime și aveți suficiente fonduri, puteți comanda în laborator studiile adecvate ale proprietăților materiilor prime. Dacă vă gândiți doar la o mică instalație, atunci în majoritatea cazurilor vă puteți descurca singur și tehnica străveche de măsurare. Densitatea poate fi măsurată folosind metoda Arhimede folosind o găleată și o balanță cu arc. Pentru a face acest lucru, găleata goală este cântărită. Apoi găleata se umple cu apă aproape până la vârf și se cântărește. Un marcaj este plasat în locul nivelului. Deoarece densitatea apei este de 1000 kg/m3, nivelul marcat corespunde unui volum în litri egal cu greutatea găleții cu apă minus greutatea găleții goale în kilograme. Apoi apa este turnată din găleată și se adaugă o anumită cantitate de materie primă și găleata este cântărită din nou. Diferența dintre greutatea materiei prime din găleată și găleată este greutatea materiei prime. Apoi se adaugă apă în găleată până la semn și găleata este cântărită din nou. Diferența de greutate a unei găleți cu apă și materii prime și a unei găleți cu materii prime în kilograme corespunde volumului de apă adăugat în litri. În consecință, volumul de materii prime este diferența dintre volumul măsurat anterior prin semn și volumul calculat de apă adăugată. Acum rămâne doar să împărțim greutatea materiei prime la volumul materiei prime pentru a obține densitatea acesteia. Este pur și simplu imposibil să se determine conținutul de umiditate și conținutul de cenușă al materiilor prime, prin urmare acești parametri sunt preluați din tabele statistice. Vegetația proaspătă are de obicei un conținut de umiditate de aproximativ 70%. Gunoiul de grajd fără urină are un conținut de umiditate de 65-70%. Litierul are un conținut de umiditate de 75%. Gunoiul de grajd cu urină are un conținut de umiditate de 80-85%. Umiditatea și conținutul de cenușă sunt necesare pentru a calcula randamentul zilnic de biogaz al unei viitoare instalații de biogaz. Umiditatea și densitatea sunt necesare pentru a calcula dimensiunile geometrice ale viitoarei instalații. Cunoscându-le, este posibil să se calculeze volumul dozei zilnice a substratului și dimensiunea rezervoarelor instalației de biogaz. Cu toate acestea, doza zilnică de substrat poate fi calculată aproximativ experimental. Pentru a determina cantitatea de apă care trebuie adăugată la materia primă pentru prepararea substratului, nu este necesar să se cunoască conținutul de umiditate al materiei prime. În substrat, ne interesează în primul rând vâscozitatea. Apa (sau filtratul) este adăugată la substrat în primul rând pentru a obține proprietățile mecanice dorite. Umiditatea prezentă inițial în materia primă este de obicei deja suficientă pentru a asigura procesul de fermentație anaerobă. Dar pentru curgerea eficientă a acestui proces în moduri mezofile sau termofile, precum și în stadiul de hidroliză, substratul trebuie amestecat bine. Prin urmare, substratul trebuie să fie atât de fluid încât să poată fi pompat prin țevi și amestecat cu agitatoare mecanice sau hidraulice. De obicei, un substrat cu un conținut de umiditate de cel puțin 88% are fluiditatea necesară. Dar putem determina acest lucru experimental folosind aceeași găleată și cântare. Să cântărim găleata. Adăugați materii prime în găleată și cântăriți. Obținem greutatea materiei prime. Vom adăuga apă în porții mici în găleată și vom amesteca bine cu materiile prime. Procesul de adăugare a apei este oprit atunci când substratul rezultat devine suficient de fluid pentru o amestecare nestingherită (consistența smântânii lichide). Cântăriți găleata și scădeți greutatea găleții cu materii prime din greutatea rezultată. Obțineți greutatea apei. Împărțiți-l la greutatea materiei prime și obțineți raportul dintre greutatea apei și greutatea materiei prime pentru pregătirea substratului. Acum, cunoscând porția zilnică de materii prime, putem calcula greutatea zilnică a substratului. Am măsurat densitatea materiilor prime într-un experiment anterior. Densitatea apei este cunoscută. Deci putem calcula densitatea substratului. Și cunoscând greutatea zilnică a substratului, putem calcula volumul zilnic al substratului. De obicei, densitatea substratului este apropiată de densitatea apei și, prin urmare, pentru calcule aproximative, este posibil să se ia densitatea substratului egală cu densitatea apei. Dar pentru calcularea instalațiilor mari, o astfel de eroare poate avea un efect financiar vizibil. De exemplu, densitatea gunoiului de grajd de bovine cu un conținut de umiditate de aproximativ 70% este de obicei de aproximativ 950 kg/m3. Densitatea gunoiului de grajd de pui cu un conținut de umiditate de aproximativ 75% este de aproximativ 1100 kg/m 3 . În consecință, densitatea substratului cu un conținut de umiditate de 90% din gunoi de grajd de bovine este de 979,38 kg/m 3 , iar densitatea substratului cu un conținut de umiditate de 90% din gunoiul de grajd de pui este de 1045,63 kg/m 3 . Răspândirea este mică, dar uneori merită luată în considerare. Acum să luăm un exemplu de calcul inițial pentru o instalație mică de biogaz. Să presupunem că produci zilnic 100 kg de gunoi de grajd. Volumul său este de aproximativ 105 litri, ceea ce corespunde unei densități de 952 kg/m 3 . Pentru a pregăti substratul, trebuie adăugată apă într-un raport de 3:2 în greutate (aceasta, ca și densitatea, este determinată experimental, așa cum este descris mai sus). Adică se vor obține 250 kg de substrat pe zi. Volumul zilnic al substratului în acest caz este de 255 litri. Durata optimă a ciclului de fermentare a substratului din gunoi de grajd de bovine în regim mezofil este de 16 zile. Deci, luând în considerare 20% tampon de gaz, volumul reactorului va fi 0,255*16/(100-20)*100= 5,1 m 3 . Reactoarele instalațiilor mici de biogaz sunt de obicei selectate din rezervoare gata făcute într-o gamă standard de volume. Prin urmare, aveți nevoie de un butoi cu un volum de 5 metri cubi. pentru reactorul principal. Recipientul pentru prepararea materiilor prime trebuie să aibă un volum cu o marjă care să acopere necesarul de materii prime între intervalele de adăugare a unei porții proaspete. De obicei, materiile prime proaspete sunt livrate la mica uzină de biogaz o dată pe zi. Prin urmare, pentru un recipient pregătitor, este suficient să luați un butoi sau un jgheab cu un volum de 1,5 ori mai mare decât doza zilnică a substratului, adică aproximativ 400 de litri. De obicei, conținutul de cenușă al gunoiului de grajd de bovine colectat prin răzuire este de aproximativ 22%. Aceasta înseamnă că materia uscată a gunoiului de grajd conține 78% substanță uscată organică. Portiunea zilnica de substanta organica uscata va fi de 100*(100-70)/100*78/100=23,4 kg. Randamentul de biogaz din 1 kg WWS de gunoi de grajd de bovine este de 0,2-0,4 m 3 . Aceasta înseamnă că instalația noastră va produce 4,68-9,36 m 3 de biogaz pe zi. Prima cifră este mai des confirmată în practică. Având în vedere densitatea biogazului de 1,13 kg/m 3 , pierderea zilnică în greutate este de 5,3 kg. Adică, producția va fi de 245 kg sau aproximativ 250 de litri de nămol zilnic. Pentru a o păstra timp de 120 de zile, veți avea nevoie de o lagună cu un volum de cel puțin 0,25 * 120 = 30 m 3. Acum să încercăm să calculăm venitul potențial. 5 m 3 de biogaz în sine nu valorează practic nimic, mai ales că de la 1 la 5 m 3 de biogaz pe zi pot fi cheltuiți doar pentru încălzirea substratului din reactor. Deci, în sezonul rece, biogazul dintr-o astfel de instalație nu se poate conta. Dar nămolul poate avea o oarecare valoare. În Europa, prețul de vânzare cu amănuntul al biohumusului cu un conținut de umiditate de 40-60% este de aproximativ 500 EUR pe tonă. Nămolul de ieșire are un conținut de umiditate de aproximativ 92%. Dacă îl aducem la un conținut de umiditate de 50% (medie între 40% și 60%), atunci din 245 kg producție zilnică de nămol se vor obține 39,2 kg de biohumus, ceea ce corespunde la 19,6 EUR la prețurile cu amănuntul europene. În total, unitatea va produce vermicompost pentru 7154 EUR pe an. Acesta este venitul maxim care poate fi stors dintr-o astfel de instalație de biogaz. Apropo, cam același, sau puțin mai puțin, va fi costul lui. Dar posibilitatea de a extrage tocmai un astfel de venit pare îndoielnică; pentru aceasta, trebuie stabilit propriul canal de distribuție cu amănuntul. Cel mai probabil, în cel mai bun caz, va exista un canal de distribuție pentru vermicompost la preț angro către o rețea de retail. Și prețul cu ridicata este de cel puțin 2 ori mai mic. Iar scenariul cel mai probabil este când tot nămolul va fi folosit în propriile câmpuri, livezi și livezi. În acest caz, venitul va consta într-o creștere a randamentului produselor cultivate și a cantității de înlocuire a îngrășămintelor minerale și a pesticidelor. După cum puteți vedea, în funcție de organizarea aplicării și comercializării produselor din instalațiile de biogaz, veniturile pot diferi semnificativ, iar perioadele de rambursare pot dura ani. Prin urmare, putem trage o concluzie simplă și logică că o instalație de biogaz în sine nu are valoare și doar într-un complex și ca parte a unei anumite infrastructuri poate genera venituri. O altă concluzie implicită din toate cele de mai sus: costul și costul de întreținere al unei instalații de biogaz crește neliniar cu o creștere a debitului acesteia, iar venitul potențial crește liniar și uneori brusc. Astfel, potențialul de rambursare și rentabilitate pentru instalațiile mari de biogaz este mai mare decât pentru cele mici, datorită productivității specifice mai mari pe unitatea de investiție și a unei varietăți mai mari de produse.

-- O facem noi înșine.

Dacă sunteți proprietarul sau angajatul unei întreprinderi mari cu o cantitate mare de deșeuri organice, sau doar o persoană cu mulți bani și, din nou, o sursă de deșeuri organice, atunci este puțin probabil să construiți personal o instalație de biogaz . Cel mai mult poți face este să găsești un producător de instalații de biogaz potrivit și să-i încredințezi proiectarea, construcția și punerea în funcțiune a instalației. Dar dacă ferma ta este mică, pisica plânge după bani și chiar vrei să aplici tehnologii avansate pentru procesarea deșeurilor organice, atunci ar trebui să treci mai întâi de la statutul de „ceainic” la statutul de „utilizator avansat”. Această carte, și acest capitol în special, au fost scrise pentru a facilita această sarcină. Mai jos sunt exemple ale celor mai comune modele de centrale de biogaz mici din lume, dintre care unele pot fi realizate literalmente „pe genunchi”.

-- groapă „chineză”.

Am ales acest nume pentru designul descris, deoarece foarte des în literatura despre biogaz se menționează un astfel de design ca fiind folosit acum o mie de ani în China. Desigur, mai corect ar fi să o numim „instalație subterană de biogaz pământ cald”. Acest design este remarcabil prin faptul că nu există părți mobile în el, iar materiile prime se deplasează de-a lungul lui prin gravitație. Structura constă dintr-o conductă de admisie, o groapă etanșă a reactorului, o conductă de evacuare a biogazului, o conductă de evacuare a nămolului și un rezervor tampon de nămol.

Materiile prime curg în jos prin caneluri către deschiderea superioară a conductei de admisie. De obicei, se folosește gunoi de grajd lichid (un amestec de gunoi de grajd și urină), care este drenat dintr-o tarabă pentru animale de companie din apropiere și, de asemenea, dintr-o toaletă. Desigur, înălțimea unor astfel de colecții de fecale este puțin mai mare decât înălțimea gâtului țevii de primire, astfel încât fecalele să curgă liber în țeava de primire. Conducta de admisie coboară oblic în subteran și intră în peretele reactorului sub nivelul substratului din reactor. Rezultă o etanșare hidraulică care permite substratului proaspăt să intre în reactor, dar nu eliberează biogaz. Desigur, o parte din biogazul generat în grosimea substratului exact sub orificiul de admisie din peretele reactorului, ridicându-se în sus, intră în această gaură, se deplasează mai departe de-a lungul conductei de admisie și iese în aer. Dar aceste pierderi pot fi neglijate. Conducta de evacuare părăsește peretele opus al reactorului aproape din partea de jos și se ridică oblic. În partea de sus, intră de jos într-un recipient sub formă de paralelipiped deschis în partea de sus. Marginile superioare ale acestui recipient trebuie să fie situate sub gura conductei de admisie. Din acest rezervor, o scurgere „de urgență” trebuie așezată într-o lagună sau o groapă de jos. Reactorul din partea inferioară are o formă cilindrică, iar partea superioară a reactorului este realizată sub formă de dom-emisferă. Din partea de sus a domului vine un tub pentru îndepărtarea biogazului. Pereții conductelor, reactorului și rezervorului tampon trebuie să fie întăriți astfel încât să nu se prăbușească sub presiunea solului sau a substratului și să nu permită trecerea substratului. Partea superioară a cupolei reactorului trebuie proiectată astfel încât biogazul să nu se scurgă prin acesta. Anterior, aceasta se făcea cu cărămizi, mortar și tencuială specială. Acum se folosesc de obicei beton și polimeri. Mărimea (volumul) reactorului este selectată în conformitate cu volumul efluentului fecal zilnic. Acest volum depinde și de regimul de temperatură. Dacă temperatura solului din jurul reactorului nu scade sub 30 0 C, atunci în interiorul reactorului se va produce fermentația anaerobă în modul mezofil. Durata ciclului unei astfel de fermentații este de două până la patru săptămâni. În consecință, volumul reactorului ar trebui să fie mai mare de 14 doze zilnice de apă uzată. Dacă temperatura în adâncurile pământului este de 20-25 0 C, atunci va avea loc fermentația psicrofilă. În acest caz, volumul reactorului trebuie dublat. Procesul decurge după cum urmează: Efluenții fecale curg pe conducta de admisie în reactor. În acest caz, o cantitate similară de nămol se ridică din partea de jos a reactorului și este împinsă în rezervorul tampon prin conducta de evacuare. În timpul fermentației, biogazul este eliberat și se ridică sub cupola reactorului. Dacă consumatorului i se furnizează mai puțin gaz prin conducta de biogaz de ieșire decât este produs, atunci nivelul substratului din reactor scade, iar în conducta de admisie și rezervorul tampon crește. Presiunea biogazului este stabilită de diferența de nivel din rezervorul tampon și din reactor. În acest caz, cupola reactorului poate fi numită condiționat un suport de gaz. Volumul de lucru al acestui suport de gaz va fi egal cu diferența dintre volumele substratului din reactor în pozițiile superioare și inferioare, în intervalul între care presiunea biogazului se va situa în limitele specificate. De obicei, diferite arzatoare si cazane pe gaz necesita o presiune a gazului de 0,013-0,030 atm, sau 13-30 cm de coloana de apa. În principiu, o presiune de până la 0,050 atm poate fi tolerată și dacă proiectarea instalației o rezistă, deoarece rata de ieșire a biogazului poate fi reglată cu o supapă sau un reductor. Deoarece densitatea substratului este apropiată de densitatea apei, se poate presupune că diferența de nivel în reactor și în rezervorul tampon ar trebui să fie de 13-50 cm.Pentru ca presiunea biogazului din interiorul reactorului să nu depășească limita superioara de 0,05 atm, este necesar sa se prevada o supapa care elibereaza biogaz daca presiunea acestuia depaseste aceasta valoare. După cum înțelegeți, acum o mie de ani nu existau supape mecanice automate calibrate pentru o anumită presiune. Dar problema, cu toate acestea, are o soluție simplă. Tăierea superioară a găurii pentru conectarea conductei de admisie la reactor se face la o înălțime de 50 cm sub partea superioară a pereților rezervorului tampon. Când presiunea biogazului crește, nivelul substratului din reactor scade, ridicând nivelul substratului din rezervorul tampon. Excesul de substrat este turnat din rezervorul tampon. Când nivelul substratului din interiorul reactorului scade sub tăietura superioară a conductei de admisie, biogazul în exces scapă prin conducta de admisie. Pentru a evita posibilitatea ca substratul să intre în conducta de biogaz, este necesar ca nivelul de scurgere din rezervorul tampon să fie sub punctul de ieșire al conductei de biogaz din reactor, adică sub partea superioară a domului reactorului. Prin urmare, astfel de reactoare subterane sunt amplasate convenabil pe o pantă pentru a evita săpăturile inutile. În timpul funcționării normale, scot zilnic nămolul din rezervorul tampon în volume corespunzătoare volumului de efluenți fecale acceptați. Namolul este folosit ca biofertilizant. Acest design este destul de simplu, nu necesită materiale rare. Dar va funcționa numai în climă caldă. Chiar dacă facem pereții unui astfel de reactor sub formă de termos pentru a-i izola de solul înconjurător, nu vom reuși să eliminăm complet fluxul de căldură în timpul sezonului rece. Când temperatura din interiorul reactorului scade sub 20 0 C, eliberarea de biogaz se va opri practic. De asemenea, acest design are un dezavantaj - nisip sau alte precipitații grele se acumulează treptat în partea de jos a reactorului. Prin urmare, din când în când un astfel de reactor trebuie deschis și curățat. După cum înțelegeți, în primul rând, acest lucru complică proiectarea reactorului și, în al doilea rând, procedura de curățare în sine este foarte murdară și necesită timp.

-- Fermentator flexibil.

Al doilea design destul de vechi și simplu este un „intestin” flexibil situat într-o groapă sau întins liber pe pământ. La capetele unui astfel de „intestin” se realizează conducte de intrare și ieșire prin care intră substratul și se scurge nămolul. Rezervorul tampon de nămol nu mai este necesar. Este important doar ca scurgerea din conducta de evacuare să fie sub gâtul conductei de umplere. O astfel de conductă servește și ca reactor și ca suport de gaz. Dar volumul de lucru al rezervorului de gaz într-un astfel de sistem poate fi foarte mare. Dacă intestinul este pur și simplu așezat pe o suprafață plană, substratul va încerca să se răspândească în părțile laterale din interiorul intestinului, întinzându-și pereții, iar ei, la rândul lor, vor crea presiune în biogazul din interiorul intestinului. Astfel, presiunea biogazului din interiorul intestinului va fi stabilită de nivelul substratului din interiorul acestuia. Și acest nivel, la rândul său, va depinde de lungimea intestinului, diametrul acestuia și volumul substratului din interiorul acestuia. Volumul substratului este stabilit de nivelul de descărcare din conducta de evacuare. Volumul de lucru al rezervorului de gaz al acestui reactor va fi foarte mare, presiunea acceptabilă a biogazului va fi menținută într-un interval foarte larg de modificări ale volumului de biogaz din interiorul intestinului. Prin urmare, acest design este potrivit pentru perioada de vară, când nevoia de biogaz apare sporadic.

În zilele noastre, este convenabil să faceți o astfel de construcție dintr-un film de seră, care este vândut sub formă de țeavă. Pentru fiabilitate, puteți pune o țeavă în alta pentru a reduce probabilitatea unei rupturi. Costul unui astfel de film de polietilenă este foarte mic. Este recomandabil să luați o peliculă neagră. Suprafața de dedesubt trebuie să fie plană și fără fragmente ascuțite. Dacă solul este foarte rece, atunci este necesar să puneți un strat de izolație. Țevile de evacuare și de evacuare pot fi înlocuite cu etanșări de apă, care vor termina capetele intestinului. O conductă de gaz poate fi trecută printr-una dintre garniturile de apă pentru a nu încălca integritatea pereților intestinali. Dezavantajul acestui design este suprafața mare ocupată, deoarece nivelul substratului din intestinul liber nu va crește peste 30 cm, astfel încât presiunea în exces să nu rupă intestinul. Există o cale de ieșire în îmbunătățirea designului. Este necesar să se facă un șanț pe toată lungimea intestinului, unde o parte a intestinului va cădea. Dar o parte a intestinului se va revărsa peste marginile șanțului, formând un rezervor de benzină. Această soluție permite atât economisirea spațiului, cât și menținerea unui volum de lucru relativ mare al rezervorului de gaz. Dar, în același timp, este necesar să se întărească pereții șanțului de la vărsare și să le izola, deoarece solul la adâncime poate fi deja rece. De asemenea, este necesar să se asigure protecție împotriva pătrunderii și acumulării de precipitații în acest șanț, deoarece acestea vor încălca izolația termică.

Acest design poate fi îmbunătățit în continuare prin așezarea conductelor de încălzire în interiorul intestinului și prin instalarea unui mixer submersibil. Dacă, în același timp, un astfel de intestin este situat în interiorul serei, atunci poți încerca să-l exploatezi chiar și iarna.

-- Instalare "pentru orice vreme".

La latitudinile noastre, instalațiile mici de biogaz sunt cel mai adesea realizate folosind aproximativ același design ca și instalațiile industriale mari. O astfel de instalație mică constă dintr-un rezervor de pregătire pentru substrat, un sistem de alimentare cu substrat la reactor, un reactor izolat, un sistem de menținere a temperaturii în reactor, un sistem de amestecare a substratului în reactor, un sistem de drenare a substratului din reactor, o recipient de nămol, un suport de gaz, un sistem de ieșire a biogazului și alimentarea acestuia către consumatori, unitatea de automatizare a unității de alimentare cu căldură. Rezultatul este o structură destul de costisitoare și complexă, dar este capabilă să funcționeze tot timpul anului în condițiile noastre climatice.

Toate containerele pentru astfel de instalații sunt de obicei selectate dintre produsele finite disponibile comercial. Mult mai rar sunt realizate independent. Faptul este că materialul pereților unor astfel de containere are cerințe mari în ceea ce privește rezistența la coroziune și la abraziune. Metalul necesită acoperiri speciale scumpe. Betonul este potrivit numai pentru clase speciale scumpe. Prin urmare, materialele polimerice neutre - polietilenă, polipropilenă - sunt aproape ideale. De obicei, la vânzare există recipiente cilindrice din polietilenă, fabricate în fabrică prin turnare rotativă. Volumul unor astfel de cilindri ajunge la 15 m 3 , exista si oferte pentru 20 si 30 m 3 . Din toate punctele de vedere, este dificil să găsești ceva mai potrivit. Ca rezervor de preparare, se alege de obicei un cilindru orizontal sau un paralelipiped. Există trei moduri de a alimenta substratul din rezervorul de preparare în reactor: manual, gravitațional și cu pompă. Pentru alimentarea gravitațională, rezervorul de preparare este plasat deasupra reactorului. După pregătirea substratului, un amortizor sau un dop este deschis în fundul acestui recipient, iar substratul este drenat în reactor prin conducta de admisie.



Pentru pompare sau alimentare manuală, rezervorul de preparare este amplasat în imediata apropiere a reactorului. Dacă trebuie să turnați manual substratul, atunci recipientul pregătitor este făcut cu un blat deschis, astfel încât să puteți scoate substratul cu o găleată. O scară este plasată lângă conducta de admisie, iar un clopot este plasat pe gâtul conductei de admisie. Este necesar să urcați scara și să turnați substratul din găleată în priză. Este clar că o astfel de procedură se poate face o dată sau de două ori pe zi, turnând o duzină sau două găleți de substrat într-un singur ciclu. Atunci va dura o perioadă rezonabilă de timp. Dacă volumele zilnice ale substratului sunt mai mari sau procesul necesită alimentarea frecventă în lot a substratului, este necesar să se utilizeze alimentarea automată a substratului cu o pompă. O astfel de hrană în lot este necesară atunci când se utilizează substraturi cu oxidare rapidă și foarte hrănitoare. Este permisă încărcarea substraturilor de gunoi de grajd o dată pe zi, deși acest lucru nu optimizează procesul tehnic.
Pentru a pregăti substratul, materia primă inițială este turnată în recipientul pregătitor, se adaugă și se amestecă cantitatea necesară de apă. Amestecarea se poate face manual sau cu un mixer electric. Puteți face singur un astfel de mixer într-o varietate de moduri. Dar din punct de vedere tehnologic și economic, se justifică numai dacă este necesară furnizarea de materii prime în loturi. Apoi o pompă submersibilă pentru fecale este plasată în rezervorul de preparare. La pregătirea substratului, mixerul este pornit manual și funcționează până când substratul este complet omogenizat. În procesul de funcționare zilnică conform programului, automatizarea pornește mixerul, amestecând substratul, iar imediat după aceea, pompa pornește și pompează o anumită porțiune a substratului în reactor. Cea mai simplă, dar foarte aspră modalitate de a măsura o anumită porție este temporară. Pompa este pornită pentru timpul stabilit. Acest timp este reglat astfel încât pompa să pompeze puțin cu exces, apoi până la sfârșitul zilei rezervorul pregătitor va fi gol. Orice substrat rămas poate fi pompat în reactor pornind manual pompa înainte de a pregăti un nou lot de substrat.

În cazul alimentării manuale a substratului sau a alimentării gravitaționale, recipientul de preparare nu trebuie păstrat într-un loc cald. Este suficient să pregătiți rapid substratul folosind apă caldă și să-l turnați rapid în reactor. Cu hrănirea automată, substratul petrece întreaga zi în recipientul pregătitor. Temperatura sa nu trebuie să fie mai mică de 25 0 C. Prin urmare, în acest caz, recipientul pregătitor este plasat în interiorul încăperii încălzite. De obicei este situat în camera cazanului, unde există și un cazan de încălzire și o unitate de automatizare.

Conducta de admisie a reactorului este realizată cu etanșare cu apă, ca la „groapa chinezească”. Ieșirea se face după același principiu. Scurgerea conductei de evacuare trebuie să cadă în laguna de nămol. Izolația termică a reactorului este realizată în mod convenabil din materiale termoizolante flexibile, deoarece reactorul are o formă cilindrică. Toate tipurile de vată minerală sunt prost potrivite din cauza dificultăților de fixare și a higroscopicității ridicate. Materialele pe bază de spumă de polietilenă sunt ideale. De asemenea, are sens să folosiți materiale folii pentru a reflecta radiația infraroșie în reactor. Dar, în mod ideal, reactorul unei mici centrale de biogaz ar trebui să fie plasat într-o încăpere care are nevoie de un fel de încălzire (dar nu în locuința umană). Atunci pierderile de căldură ale reactorului nu se vor evapora, ci vor încălzi această încăpere.

Amestecarea substratului în reactor este cea mai ieftină modalitate de a organiza un mixer submersibil intern sau o pompă submersibilă hidraulică. Utilizarea structurilor cu un antrenament extern, adaptoare cu glande și un agitator mare în interiorul reactorului este complicată de necesitatea de fixare suplimentară a unității externe, compensarea dezechilibrului dintre antrenament și reactor cu un agitator triplu și dificultatea de a fixarea unui agitator mare în interiorul reactorului. In cazul incalzirii substratului in reactor cu caldura de la arderea biogazului produs, schimbatorul de caldura se realizeaza sub forma unei conducte spiralate ascendente de-a lungul peretilor verticali ai reactorului. În aceste scopuri, o țeavă metal-plastic este potrivită. Dacă este posibil să încălziți reactorul cu energie electrică ieftină, atunci acest lucru se poate face cu elemente de încălzire fixate direct în pereții reactorului, puteți utiliza o bandă de încălzire care este dispusă în spirală ca o conductă de schimbător de căldură sau puteți pur și simplu utilizați un cazan electric și aceeași conductă de schimbător de căldură. Un senzor termic cu semiconductor este introdus în peretele reactorului. Semnalul de la acesta ajunge la unitatea de automatizare, care pornește și oprește elementele electrice de încălzire, pornește și oprește pompa de circulație sau pornește și oprește supapele circuitelor schimbătorului de căldură și bypass cu pompa de circulație în funcțiune constantă. Adică, reglarea temperaturii substratului din interiorul reactorului este releu. Puterea elementelor de încălzire este aleasă astfel încât viteza de încălzire a substratului să nu depășească 10 pe oră pentru modul mezofil și 0,50 pe oră pentru modul termofil. În partea de sus a reactorului, o conductă de gaz iese din el. Poate fi realizat din metal-plastic sau polipropilenă. Este indicat să puneți un răcitor pe o conductă pentru a scurge biogazul prin depunerea de umezeală pe pereții conductei reci. Cel mai simplu mod este să aranjați secțiunea conductei de gaz care se ridică astfel încât să fie suflată de vânt și să nu fie încălzită de soare. Apoi umiditatea se va depune pe pereții conductei și se va scurge înapoi în reactor. În plus, se face o ramură de la conducta de gaz la rezervorul de gaz. În clima noastră, este cel mai convenabil să folosiți rezervoare de gaz „uscate” sub forma unui sac de folie polimerică întărită. De exemplu, este potrivit un material de marchiză - o peliculă din PVC întărită cu o prelată. Este ușor de sudat și poate fi folosit pentru a realiza o pungă etanșă de o formă dată. Se mai pune problema ajustării presiunii de ieșire a biogazului pentru a-l furniza consumatorilor la o anumită presiune (0,015-0,20 atm). Puteți pune pur și simplu compresorul, receptorul și cutia de viteze. Dar acest lucru este costisitor, periculos, consumatoare de energie și necesită un control automat suplimentar al compresorului. Pentru instalațiile mici de biogaz este indicat să se utilizeze regulatoare mecanice de presiune, a căror energie este generată în procesul de fermentație anaerobă. Acesta a fost cazul celor două modele anterioare. În acest caz, puteți utiliza un rezervor de gaz sub formă de burduf, pe pârghia căruia este suspendată o anumită sarcină. Un astfel de suport de gaz reglează presiunea destul de precis și folosește întregul volum de blană ca unul de lucru. Dar volumul unui astfel de rezervor de gaz este limitat de necesitatea de a crește semnificativ greutatea încărcăturii și rezistența (și, prin urmare, consumul de material) al designului său. Prin urmare, volumul optim al unui astfel de rezervor de gaz este aproximativ egal cu 1 m 3.

Apoi, conducta de gaz trece printr-o supapă de reținere, care este realizată în mod convenabil sub forma unei supape hidraulice. De asemenea, puteți pune un filtru de hidrogen sulfurat și un contor de gaz. Biogazul poate fi apoi alimentat consumatorilor. Se poate folosi cel mai comun cazan pe gaz, ajustând, dacă este posibil, cantitatea de aer furnizată. Dacă pompa de circulație este controlată, atunci logica unui astfel de control este destul de simplă - porniți pompa, opriți-o. Dar pompele de circulație nu sunt proiectate pentru funcționarea pornire-oprire, așa că se pot arde. Prin urmare, este de dorit, deși mai costisitor, să instalați o pompă de circulație care funcționează constant și să adăugați un al doilea circuit de bypass care scurtcircuita galeriile de intrare și de ieșire. În acest caz, supapele controlate electric trebuie instalate pe circuitul principal de schimb de căldură și pe bypass. Aceste supape ar trebui să funcționeze în antifază în funcție de semnalul senzorului de temperatură din reactor. Când substratul s-a încălzit, vehiculul de căldură este pornit prin circuitul de bypass, temperatura vehiculului de căldură din cazan crește, iar automatizarea cazanului oprește gazul, economisind consumul acestuia. De îndată ce temperatura substratului scade, circuitul principal de schimb de căldură este pornit, lichidul de răcire răcit de la schimbătorul de căldură intră în cazan, iar automatizarea cazanului pornește și aprinde biogazul.

Încălzitoarele electrice sunt controlate prin simpla pornire sau oprire a acestora.

Inerția de încălzire a substratului în reactor este minimă, deoarece raportul dintre capacitatea termică a substratului din reactor și capacitatea termică a încălzitoarelor electrice sau a agentului de răcire este foarte mare, aproape infinit. Prin urmare, puteți utiliza în siguranță controlul releului de încălzire. De asemenea, unitatea de automatizare trebuie să conțină un cronometru programabil cu numărul necesar de canale pentru a controla programul de pornire a omogenizatorului din rezervorul de preparare, pompa de alimentare din rezervorul de preparare și mixerele reactoare. Sunt posibile o varietate de modificări ale acestui design, dar principiile de funcționare rămân aceleași. „Căile pot fi diferite, dar ne vom strădui spre un singur scop!”

-- Structuri industriale.

Este puțin probabil să faci singur desene industriale. Dacă sunteți un designer profesionist, atunci această carte nu este pentru dvs., iar dacă sunteți un ceainic, atunci nu ar trebui să vă asumați imediat designul independent al dispozitivelor care costă de la câteva sute de mii la câteva milioane USD. Prin urmare, aici descriem principiile generale de proiectare și funcționare a marilor centrale industriale de biogaz, precum și algoritmul pentru crearea acestora. Un fel de instrucțiune pentru producătorii de instalații mari de biogaz. Deci, aveți o sursă obișnuită de o cantitate mare de materii prime organice și ați auzit undeva că nu numai că nu trebuie să cheltuiți bani pentru eliminarea acesteia, dar puteți și câștiga bani în cele din urmă. Mai întâi trebuie să faceți toate procedurile descrise mai sus cu materii prime, adică să calculați venitul zilnic, să comandați un studiu al parametrilor săi. În paralel, este necesar să se caute o descriere a proiectelor de succes pentru prelucrarea anaerobă a unor astfel de materii prime și, dacă este posibil, să se consulte cu persoanele care au investit bani în astfel de proiecte. În continuare, trebuie să începeți să căutați executanți de proiect. Adică cei care pot proiecta, construi, furniza echipamente, instala și conduce o instalație de biogaz. Merită să luăm în considerare mai multe propuneri diferite. Este destul de acceptabil când o instalație de biogaz este proiectată de o echipă, echipamentele sunt furnizate de alți furnizori, lucrările de construcție sunt efectuate de o a treia organizație de construcții, lucrările de instalare sunt realizate de o a patra și așa mai departe. Dar dacă nu se alege un design tipic european, pe care chinezii au învățat acum să îl copieze cu succes, ci dezvoltări mai recente, atunci este necesar să se acorde toate aceste tipuri de lucrări proiectanților și producătorilor de instalații de biogaz folosind noi tehnologii originale. Când te-ai hotărât asupra dezvoltatorilor și executorilor, trebuie să te asiguri că ai o linie deschisă de finanțare suficientă pentru a proiecta, construi și lansa o instalație de biogaz în cel mai scurt timp posibil. Amintiți-vă: de îndată ce cheltuiți primii bani, timpul va lucra împotriva voastră. Instalarea va începe să plătească numai după lansare. Dar nici măcar lansarea nu garantează începerea rambursării. Este necesar să se asigure până la acest moment vânzarea produselor produse de instalația de biogaz. Adică este necesară obținerea avizelor necesare pentru comercializarea energiei electrice sau a biometanului la „tarif verde”, pentru aprobarea canalelor de vânzare pentru biohumus. Abia după aceea va începe generarea de venituri. Prin urmare, toate permisele și licențele trebuie „eliminate” în paralel cu proiectarea și construcția instalației, astfel încât totul să fie aprobat pentru lansare. Instalația de biogaz este un obiect de construcție industrială. Cu toate acestea, o organizație standard de proiectare nu este capabilă să proiecteze o instalație de biogaz, deoarece, de fapt, într-o instalație de biogaz real, principalul lucru nu este construcția de instalații, ci instalarea corectă a tuturor dispozitivelor. Pentru proiectarea competentă a unei centrale de biogaz, trebuie să fii specialist nu numai în construcții, ci și în electronică, inginerie electrică, informatică, agronomie, chimie, construcție de motoare etc. etc. Așadar, nu vă lăsați cu numeroase oferte promoționale pentru a proiecta o instalație de biogaz de la organizațiile de proiectare standard. Dacă gama de proiecte propuse ale unei astfel de organizații este plină de tot felul de alte tipuri de obiecte, cu excepția centralelor de biogaz, atunci cu un grad ridicat de probabilitate nu vor proiecta în mod corespunzător o instalație de biogaz pentru tine. Adesea există o altă problemă. O companie care știe cu adevărat să proiecteze și să proiecteze centrale de biogaz se află în străinătate și nu are licență de proiectare în țara ta. De obicei, acest lucru se rezolvă în așa fel încât compania inițială să realizeze un proiect real, iar pe piața locală se caută o organizație de proiectare care, contra unei taxe rezonabile, verifică acest proiect, îl ajustează la standardele naționale după caz ​​și aprobă ea sub propriul nume. Același lucru se poate face cu construcția. Este posibil ca proiectanții și producătorii străini adevărați ai unei instalații de biogaz să nu aibă licență pentru a construi în țara dvs., așa că angajați o companie locală de construcții, care va acționa ca antreprenor general și, de asemenea, va executa efectiv toate lucrările de terasament și lucrări civile. Proiectanții și furnizorii de echipamente vor efectua doar instalarea acestui echipament. De obicei, din cauza specificului unui astfel de echipament, instalarea acestuia nu poate fi încredințată unor specialiști fără calificări corespunzătoare. Ei bine, punerea în funcțiune ar trebui cu siguranță efectuată de aceiași oameni care au proiectat și proiectat instalația de biogaz. Pentru că ei sunt cei care știu cel mai mult despre procesul tehnic, adică algoritmul pentru funcționarea coordonată a tuturor componentelor și mecanismelor unei instalații de biogaz. Tehnologia de proces este de obicei principalul know-how al unei anumite instalații de biogaz. Instalațiile mari de biogaz constau, de obicei, în stocarea/depozitarea materiei prime, rezervoare de pregătire a substratului și dispozitive de alimentare cu substrat sau materii prime la reactoare, reactoare izolate cu sisteme de amestecare și menținere a temperaturii substratului, un recipient de nămol, un separator, un depozit pentru vermicompost solid si o laguna pentru levigat, sistem de gaze, suporturi de gaz, sisteme de alimentare cu caldura, sisteme de automatizare, sisteme electrice, "torte" pentru arderea biogazului in exces. Opțional, instalațiile de biogaz sunt echipate cu dispozitive de cogenerare a energiei termice și electrice, o unitate de alimentare cu energie electrică a rețelei generale, o unitate de separare a biogazului în biometan și dioxid de carbon, o stație de alimentare cu metan, o linie de uscare și ambalare a biohumusului, și o linie de îmbuteliere a bio îngrășăminte lichide. Există multe mai multe opțiuni posibile pentru o instalație de biogaz. Cantitatea de materii prime procesate zilnic în fabricile mari de biogaz poate fi adesea de o sută sau două tone. Prin urmare, pentru multe tipuri de materii prime, se folosește metoda de încărcare directă a materiilor prime în reactor prin încărcătoare cu șurub, adăugând în același timp cantitatea necesară de apă sau filtrat acolo pentru a menține umiditatea necesară în interiorul reactorului. Acest lucru vă permite să economisiți mult la rezervoarele de pregătire tampon. Această metodă este adesea folosită pentru materialele vegetale. Materiile prime de origine animală, cum ar fi gunoiul de grajd, ajung adesea la plantă deja într-o formă destul de lichidă, așa că încă se fac rezervoare de pregătire pentru aceasta, care sunt închise de sus și lagune încălzite. Substratul este furnizat dintr-o astfel de lagună către reactor printr-o pompă. Evacuarea nămolului din reactor se realizează cel mai adesea prin gravitație, ca în instalațiile mici de biogaz. Dar mult mai flexibilă este metoda de pompare a nămolului din partea de jos a reactorului cu o pompă. În acest caz, reactorul este echipat cu un senzor de nivel al substratului, care reglează doza de alimentare cu substrat proaspăt și pomparea nămolului fermentat. Această metodă face posibilă funcționarea reactorului cu orice nivel de umplere, ceea ce face posibilă reglarea optimă a procesului tehnologic pentru cea mai largă gamă de tipuri de materii prime și cantitățile zilnice ale acestora. Încălzirea substratului în reactoare se realizează acum din ce în ce mai mult prin pomparea constantă a conținutului reactorului printr-un schimbător de căldură extern. Acest lucru simplifică și reduce considerabil costul sistemului de menținere a temperaturii, dar nu garantează o stabilitate ridicată a temperaturii substratului din interiorul reactorului. Iar intensitatea activității vitale a bacteriilor și, în consecință, rata producției de biogaz depinde de stabilitatea și netezimea ajustării temperaturii. Cel mai promițător este sistemul de încălzire „pardoseală caldă” cu pereți bine izolați. Astfel, este posibil să se asigure uniformitatea maximă a temperaturii substratului din interiorul reactorului. Această condiție este foarte importantă pentru organizarea funcționării reactorului în regim termofil. Instalațiile mari moderne de biogaz funcționează de obicei în regim mezofil, deoarece modul termofil nu este atât de stabil și necesită o întreținere deosebit de atentă a tuturor parametrilor de fermentație anaerobă. Și dacă reacția de fermentație anaerobă în reactor este oprită, vom obține mai mult de două mii de tone de nămol inutilizabil numai din reactor, dintre care instalația poate avea mai multe. Acest nămol va trebui să fie drenat undeva și eliminat în siguranță. Și cu astfel de cantități, această sarcină va necesita mulți bani și timp. Prin urmare, se folosește de obicei un regim mezofil mai stabil. Deși modul termofil face posibilă înjumătățirea tuturor reactoarelor unei centrale de biogaz la același debit, ceea ce reduce semnificativ costul instalației. Majoritatea centralelor mari moderne de biogaz sunt echipate cu un rezervor de gaz cu cupolă montat direct pe reactor în loc de un acoperiș. Această soluție are multe avantaje, dar și mai promițătoare este utilizarea suporturilor de gaz externe separate, sub formă de pungi libere, cu compresor, receptor și cutie de viteze. Acest lucru oferă o mare flexibilitate în proiectarea sistemului și, de asemenea, permite ca unele unități să fie plasate pe acoperișul reactoarelor sau să plaseze reactoarele în interior pentru recuperarea căldurii reziduale și funcționarea la temperaturi ambientale extrem de scăzute. Multe centrale mari moderne de biogaz, în special cele bazate pe plante, au colectoare uriașe de nămol, dar nu sunt echipate cu un separator pentru separarea nămolului în fracții. Acest lucru se datorează calității mai scăzute a biohumusului din materii prime vegetale și dificultăților legislative din Europa privind introducerea în sol a unui astfel de nămol. Acest lucru se datorează și imperfecțiunii proceselor tehnice existente, care nu sunt protejate în niciun fel de o creștere a concentrației ionilor de amoniu în substrat. O astfel de creștere a concentrației de ioni de amoniu are loc atunci când filtratul este buclat la intrarea instalației de biogaz, dacă materia primă era bogată în proteine. La separarea nămolului va fi necesar să se pună undeva volume foarte mari de filtrat. Sistemele de curățare până la apă tehnică sunt scumpe. Pentru a-l vinde ca biofertilizant, trebuie să fii capabil să organizezi marketingul, transportul și să depășești multiple praștii legislative europene. Deși, de fapt, nu există niciun rău de la un astfel de filtrat cu o utilizare adecvată, dimpotrivă, doar un mare beneficiu. Așadar, reiese că parcurile electrice cu biogaz, concepute să funcționeze pe siloz importat, sunt inactive din cauza comercializarii prost concepute a nămolului de ieșire. Silozul inițial are un conținut de umiditate de cel mult 70%, iar nămolul de ieșire este de 92%. În consecință, nămolul părăsește planta în greutate de 3,5 ori mai mult decât este introdus silozul. Aceasta înseamnă că transportul nămolului către consumatori este de 3,5 ori mai scump. De fapt, este și mai costisitor, deoarece transportul nămolului lichid necesită vehicule foarte diferite față de simple camioane de siloz. Prin urmare, viitorul aparține proceselor tehnologice în care maximul de filtrat de ieșire este trimis la intrarea instalației de biogaz, respectiv, debitul de filtrat sau necesarul de apă dulce scade. În mod ideal, atunci când puteți echilibra conținutul de umiditate al substratului, astfel încât întregul filtrat să fie buclat și să nu fie deloc nevoie de apă. Pentru aceasta, sunt utilizate proiecte speciale de instalații de biogaz și procese tehnice care permit metode mecanice de neutralizare a efectelor nocive ale ionilor de amoniu asupra activității vitale a bacteriilor anaerobe (vă rugăm să ne contactați pentru furnizarea unor astfel de structuri). Sistemele de automatizare pentru toate instalațiile de biogaz sunt aproximativ aceleași. Acestea vă permit să automatizați procesul, astfel încât munca umană este necesară în principal pentru a monitoriza starea de sănătate a tuturor nodurilor. De asemenea, sistemele moderne de automatizare permit organizarea controlului de la distanță al parametrilor procesului prin Internet. Foarte des, centralele mari de biogaz sunt echipate cu sisteme de cogenerare. Cele mai utilizate sisteme se bazează pe motoare cu combustie internă alternativă. Există mulți producători americani și europeni de cogeneratoare. Prețurile cogeneratoarelor lor sunt în intervalul 1000-2000 USD per kilowatt de energie electrică. Producătorii de cogeneratoare din China câștigă avânt. Gama de prețuri a produselor lor se încadrează în 400-1000 USD per kilowatt de energie electrică. Tu alegi. Voi observa doar că în această industrie se întâmplă același lucru care s-a întâmplat cu electronicele de larg consum și cu mașinile. La început, consumatorii au scuipat și au cerut produse de „asamblare albă”. Apoi tehnologia s-a stabilit, iar majoritatea electronicelor din lume sunt acum de origine chineză. De asemenea, mașinile chinezești cuceresc treptat piețele americane și europene. Prin urmare, ar trebui să existe ceva similar cu cogeneratoarele. Personal, nu aș ezita să aleg mărci chinezești mai ieftine, în ciuda riscului. Doar cu grijă trebuie să alegeți un sistem de service în garanție și un mecanism de răspuns la defecțiuni. De asemenea, puteți alege un brand european sau american de încredere, mai ales că, în lumina invaziei chineze a acestei piețe, au început să reducă semnificativ prețurile atunci când negociau cu clienți reali. În producerea unor mecanisme atât de precise, cum ar fi un motor cu ardere internă, sunt necesare tradiții bine stabilite și cultură de producție, prin urmare există mult mai puțini producători de motoare în lume decât producători de cogeneratoare. Majoritatea producătorilor de cogeneratoare sunt doar integratori care adaugă doar propria lor automatizare la motoarele și generatoarele altora. Spre meritul unor producători chinezi, trebuie menționat că printre aceștia se numără și cei care produc independent motoare. Alegerea corectă a designului unei instalații de biogaz și selectarea furnizorilor de echipamente pot reduce costul final al unei instalații de biogaz la jumătate. Prin urmare, această problemă este foarte importantă pentru viitorul proprietar al unei centrale de biogaz, deoarece poate reduce semnificativ perioada de rambursare a acesteia. În prezent, pe lângă producătorii europeni și chinezi de unități de biogaz, există o ofertă de dezvoltări interne ale designerilor din fosta URSS (dezvoltările noastre). Perspectivele pentru astfel de structuri sunt promițătoare, pentru că sunt concepute pentru a ajunge la egalitate într-un astfel de domeniu legal, unde nu există nici măcar cel mai mic beneficiu real pentru proprietarii de centrale de biogaz. Pentru a reduce costurile, instalațiile mari moderne de biogaz încearcă din ce în ce mai mult să funcționeze conform schemei unei tehnologii de proces mezofil cu o singură etapă. Și pentru a stabiliza posibilele dificultăți din cauza caracteristicilor materiilor prime, se utilizează metoda de adăugare a coenzimelor necesare, adică alte tipuri de materii prime, care aliniază proprietățile generale ale substratului. Una dintre aceste proprietăți este raportul dintre carbon și azot din materie primă. Raportul optim de carbon și azot se află în intervalul 10-20. Pe baza acestui raport în diferite tipuri de materii prime, se prepară un amestec. Sunt de asemenea luate în considerare proprietățile tampon ale gunoiului de grajd, cum ar fi gunoiul de grajd. Prin urmare, este adesea folosit pentru a stabiliza și simplifica procesul. De obicei, un proces în două etape este utilizat dacă materia primă are inițial un pH mai scăzut sau este oxidată rapid. De asemenea, este utilizat atunci când pH-ul este ridicat și tinde să crească. Într-un astfel de caz, primele două faze sunt separate de ultimele două faze. Cert este că metabolismul bacteriilor din primele două faze de fermentație este de sute de ori mai rapid decât metabolismul bacteriilor din ultimele două faze. În plus, bacteriile din primele două faze sunt mai puțin sensibile la răspândirea parametrilor materiei prime. Prin urmare, materia primă cu oxidare rapidă este plasată mai întâi în reactorul de hidroliză, unde pH-ul său poate fi scăzut fără a afecta bacteriile, acetogenii și metanogenii (3 și 4 faze). Din reactorul de hidroliză, substratul divizat și oxidat este adesea alimentat în porțiuni mici la fermentatorul principal. Deoarece porțiunile sunt mici, ele nu modifică global pH-ul general din fermentator și au timp să fie asimilate de bacterii înainte de a sosi următoarea porție. Aproximativ același lucru se întâmplă cu materiile prime alcaline, cum ar fi gunoiul. În reactorul de hidroliză se oxidează, pH-ul scade ușor. Și apoi, în porții, este introdus în fermentator. Deși, de obicei, acest lucru nu este suficient pentru a procesa gunoi de grajd pur de pui. Avem nevoie de modalități de a menține o concentrație mare de bacterii în fermentator și de a preveni spălarea lor semnificativă (know-how-ul nostru). Un alt concept important care are o mare importanță în construcția de centrale mari de biogaz este alegerea tipului de materie primă pentru care se recomandă construirea unei centrale mari de biogaz. Părerea noastră personală este că instalația ar trebui construită pentru prelucrarea unor astfel de materii prime, care prezintă un anumit pericol pentru mediu și nu pot fi eliminate mai rațional în niciun alt mod. Din acest punct de vedere, utilizarea silozului ca materie primă este o infracțiune. La urma urmei, cheltuim suprafețele de cultură doar pentru producerea de energie. Tot namolul produs trebuie returnat din nou in aceleasi zone pentru a nu epuiza solul. Și odată cu creșterea deficitului de alimente pe Pământ, problema deficitului de suprafață și a agriculturii ecologice devine din ce în ce mai acută. Ignorarea unor astfel de factori duce la povești asemănătoare cu cazul unui parc electric cu biogaz, care ar trebui să funcționeze pe siloz de import, dar nămolul din care este „blocat” în parcul de energie în sine. Deci, putem termina acest manual cu un simplu apel: Aplicați tehnologiile de biogaz în primul rând pentru a îmbunătăți mediul și abia apoi - pentru a obține profit! Și totul se va rezolva pentru tine. Coordonatele noastre: http://www.biogas.vn.ua http://www.agrobiogaz.ru Pavel Severilov Această carte este distribuită pe bază de shareware, adică shareware. Dacă ți-a plăcut sau ți-a părut utilă această carte, sprijină autorul transferând orice sumă din sistemul Webmoney în Z985871532520, E136310317529, R408040234950, U107925051097 sau în sistemul Yandex.Money în contul 410360137320.