Typy bioplynových stanic

Zařízení na výrobu bioplynu z organického odpadu se obvykle dělí do čtyř hlavních typů:

* bez přívodu tepla a bez míchání fermentované biomasy:

* bez přívodu tepla, ale s mícháním fermentované hmoty;

* s dodávkou tepla a mícháním biomasy;

* s dodávkou tepla, s mícháním biomasy a s prostředky sledování a řízení fermentačního procesu.

Je jasné, že povinnou součástí bioplynové stanice je samotný bioreaktor a plynojem pro sběr bioplynu a zařízení na ohřev biomasy, její míchání, stejně jako ovládací prostředky jsou velmi užitečné věci, ale obejdete se i bez nich.

BIOREAKTOR

Bioreaktor je základem každé bioplynové stanice a na jeho konstrukci jsou kladeny poměrně přísné požadavky. Těleso bioreaktoru tedy musí být dostatečně pevné s absolutní těsností jeho stěn. Podstatná je dobrá tepelná izolace stěn a jejich schopnost spolehlivě odolávat korozi. Je nutné zajistit možnost nakládky a vyprázdnění reaktoru a také přístup do jeho vnitřního prostoru pro údržbu.

Tvary reaktorů se velmi liší. Z hlediska vytvoření co nejpříznivějších podmínek pro promíchání tekutého substrátu, nahromadění plynu, odstranění sedimentu a zničení vzniklé krusty je tedy vhodné použít zásobník ve tvaru vejce. Velké reaktory tohoto tvaru jsou obvykle konstruovány z betonu, takže se vyznačují vysokými výrobními náklady, což výrazně omezuje jejich použití. Menší objemové pomocné reaktory se ale celkem snadno vyrábějí ze sklolaminátu, tedy z polyesterové pryskyřice vyztužené skelným vláknem, a nejsou tak drahé.

Válcová nádrž s kónickou horní a spodní částí jako nádrž ve tvaru vejce se vyznačuje malým prostorem pro akumulaci plynu, omezeným objemem plovoucí kůry a dobrým odvodem kalu. Takové reaktory však vytvářejí méně příznivé podmínky pro pohyb kapalného substrátu. Velkoobjemové nádrže tohoto tvaru, používané v komunálních instalacích pro čištění a rozklad odpadních vod, jako jsou vejčité reaktory, jsou vyrobeny z betonu. „Válcové“ reaktory jsou však poněkud levnější. V jednotlivých farmách jsou reaktory výše uvedeného tvaru, ovšem s menší kapacitou, vyrobeny z oceli nebo sklolaminátu. Mimochodem, ve sklolaminátových reaktorech je snazší dosáhnout lepších podmínek pro pohyb substrátu.

Nejběžnější typy bioreaktorových nádrží
a – ve tvaru vejce, b – válcový s kuželovou horní a spodní částí, c – válcový, g – válcový s přepážkou, d – ve tvaru rovnoběžnostěnu (s přepážkou), e – válcový (umístěný pod úhlem), g – příkop v zemi (s víkem).

Válcové nádrže jsou poměrně snadno vyrobitelné, což je vysvětleno bohatými zkušenostmi s konstrukcí nádrží pro zemědělské účely (ocelové, betonové, sklolaminátové nádrže-bunkry na siláž a jiná krmiva). Oproti nádržím předchozích tvarů však nelze ve válcové nádrži zorganizovat dostatečně dobré podmínky pro pohyb substrátu a je třeba počítat s vyššími náklady na odstraňování sedimentu a ničení plovoucí kůry, což je spojeno se zvýšením spotřeby energie na míchání hmoty.

Dvoukomorová bioplynová stanice průtokového typu 1-čerpadlo; 2-přijímací komora; 3-fermentační komora; 4-směšovací zařízení; 5-topné; 6-fermentační komora; 7-sběr fermentované hmoty; 8-šnekový.

Pokud je válcová nádrž rozdělena na dvě komory příčnou vertikální přepážkou, pak je možné organizovat systém výroby bioplynu se střídáním použití komor nádrže. Navíc stavba nádrže s přepážkou bude stát méně než stavba dvou samostatných nádrží. Je třeba také poznamenat, že při takovém uspořádání se snižuje hodnota tepelné izolace vnějších stěn nádrže a není příliš obtížné zabudovat do příčky nějaké topné zařízení, vyrobené z dostatečně teplovodivého materiálu, což dává instalaci další konstrukční výhody.

Přečtěte si více

Mouční červi - larvy moučného brouka: jedí je

Obrázek 4
Příkopová bioplynová stanice 1-místnost pro zvířata; 2-bioreaktor; 3-mixér; 4-drapák; 5-zásobník pro fermentovaný hnůj; Držák na 6 plynů.

V jednoduchých, většinou malých, samostatně postavených bioplynových stanicích má fermentační komora obvykle tvar rovnoběžnostěnu (bazénu nebo jámy s víkem). Pro zvýšení účinnosti je takový reaktor přepažován svislou stěnou, čímž vzniká hlavní fermentační komora a komora pro dokvašování a sedimentaci kalu. Je pravda, že instalace tohoto typu neumožňují dosáhnout vysokého stupně rozkladu substrátu, protože je prakticky nemožné zajistit buď rovnoměrné promíchání hmoty, ani kontrolu nad zatížením pracovního objemu komory, ani dodržení doby zdržení hmoty v reaktoru, která je nezbytná pro získání maximálního množství plynu. A zničení plovoucí kůry a sedimentu je spojeno s vysokými náklady.

Ve vodorovně umístěné nádrži se substrát promíchává v podélném směru. Zde jsou pro malé instalace vhodné válcové reaktory vyrobené z oceli nebo sklolaminátu. Horizontální nádrže značného objemu mají tvar kvádru a jsou betonové.

Nakloněná poloha těchto nádrží usnadňuje tok kalu k vypouštěcímu otvoru. Tato konstrukce je vhodná pro umístění jednoduchého míchacího mechanismu.

Nádrž ve formě příkopu vyhloubeného v zemi umožňuje zpracování velkého množství substrátu. Beton se obvykle používá jako stavební materiál pro stěny reaktoru.

Podívejme se nyní blíže na konstrukci některých typů bioplynových stanic již používaných v praxi. Nyní je na základě nádrže kvádrového tvaru s přepážkou vyvinuta a spolehlivě funguje dvoukomorová průtočná bioplynová stanice, kde

Příkopová bioplynová stanice 1-elastický kolektor; 2-pěnové desky; 3-fermentační komora; 4-topení (bojler).

Substrát je nejprve nasměrován do jedné části tanku (fermentační komora) a poté gravitačně proudí do druhé části (sekundární fermentační komora). Pro zvýšení efektivity provozu je takové zařízení vybaveno míchacím zařízením ve fermentační komoře, ohřívačem a šnekem pro odstranění velkých inkluzí v sedimentu.

Příkopové bioplynové stanice jsou stále rozšířenější. Vezměme si například zákopovou instalaci z Německa. Zde přímo z místnosti, kde jsou zvířata chována, jde hnůj zředěný vodou do bioreaktoru, kde se fermentuje. Instalace zahrnuje mechanické promíchání substrátu a drapák pro nakládání fermentovaného hnoje.

V jiném zákopovém systému (USA) vstupuje čerstvá kejda do fermentační komory shora a ohřátá voda zespodu. Sběrač plynu jednotky je elastický a na povrchu fermentovaného substrátu jsou umístěny desky z pěnového plastu pro tepelnou izolaci.

Čtenáře bychom rádi upozornili také na elastické reaktory, které se běžně používají v zemích jihovýchodní Asie. Takové reaktory (nádoby) jsou vyrobeny z husté pogumované tkaniny nebo syntetické fólie. Aby bylo možné zorganizovat provoz takových bioreaktorů, musí být buď zakopány v zemi, nebo umístěny uvnitř dostatečně silného „kruhového“ plotu.

Bioplynové stanice jsou technologické linky sestávající ze souboru zařízení, jejichž prostřednictvím se získává bioplyn a hnojiva. Zařízení využívající technologický proces výroby bioplynu platí:

pro chovy dobytka;
pro chovy prasat;
pro drůbežářské farmy;
pro soukromý dům;
pro podnik;
pro velké komplexy hospodářských zvířat.

Přečtěte si více

Proč česnek zmodrá? Populární vědecký časopis: „Jak a proč“

Kde se bioplyn získává z odpadů z potravinářského průmyslu a agrokomplexu pro výrobu tepelné a elektrické energie přímo na místě. Dnes se bioinstalace prodávají jako certifikované ISO a vyrábí kompletní zařízení v naší vlastní továrně.

Suroviny a materiály určené pro výrobu bioplynu v bioplynových stanicích se nazývají substrát. Hnůj a biogenní materiály obsahující vodu jsou zvláště vhodné pro syntézu.

Jaké typy bioplynových stanic existují?

Bioplynové stanice se odlišují obsahem sušiny biomasy použité pro anaerobní fermentaci, způsobem zavážení substrátu, počtem fází a typem fermentace v závislosti na nastavené teplotě. Existuje tedy několik typů zařízení:

Suchá nebo mokrá fermentační zařízení na biomasu.
S dávkovým, kvazikontinuálním nebo kontinuálním plněním.
Jednofázové a dvoufázové.
S psychofilní, mezofilní nebo termofilní anaerobní fermentací.

V závislosti na účelu a vlastnostech jsou zařízení na bioplyn rozdělena podle typu aplikace.

kategorie	Mezofilní bioplynové stanice (určené pro stádo 4 krav)	Bioplynové stanice termofilního typu (určené pro stádo 5 krav)
Objem, m3	6	6
Kapitálové náklady v $ USD na 1 m3	110	380
Celkové kapitálové výdaje v $ USD	660	2280
Náklady na údržbu a provoz za rok v USD	7,10	45,80
Parametry měrné denní produkce bioplynu, m3	0,55	6,00
Parametry denní produkce bioplynu, m3	3,3	36
Parametry tepelné kapacity bioplynu, MJ/m3	22,5	22,5
Výkonové parametry zařízení, kW	0,856	9,360
Denní parametry výroby energie, kW/h	20,3	226,0
Roční produkce bioplynu, m3	1155	12600
Roční produkce tepla, kW/h	7105	79100

Instalace pro soukromý dům má nejjednodušší design, jehož hlavními prvky jsou: přijímací nádrž, bioreaktor, plynová nádrž, nádrž na hnojivo a systém potrubí a ventilů. Navíc si takovou instalaci můžete sestavit sami. Nádoby mohou být sudy, potrubní systém může být plastový kanalizační potrubí a topným tělesem může být běžná kamna.

Systémy pro malé farmy (chovy skotu, drůbežárny, vepříny) jsou větší a technicky složitější celky. Bývají navíc vybaveny fekálními čerpadly pro podávání hnoje, plynovým hořákem pro přeměnu bioplynu na teplo nebo plynovým generátorem pro výrobu elektřiny. Proces zpracování odpadu je zde podobný provoznímu schématu závodu pro soukromý dům.

Při provozu bioplynových stanic se získává půdní a hodnotné hnojivo, které lze dlouhodobě používat a získávat z hnoje.

V podnicích a velkých komplexech hospodářských zvířat se bioplyn vyrábí podle stejného schématu jako v soukromých domech nebo na farmách. Rozdíl je zde v rozsahu výroby: kapacita zařízení, objem zpracovávané biomasy, kvalita a množství bioplynu a hnojiv na výstupu a schopnost urychlit rozklad biomasy. Jedná se o plně automatizované systémy s ochranou proti nestandardním situacím. Kromě toho mají takové komplexy zpravidla širší funkčnost: vícestupňové čištění plynu, další příprava plynu před jeho zpracováním a další možnosti.

Vyrobenou energii lze využít k pokrytí potřeby tepla na vytápění budov a na ohřev vody pro domácí potřeby.

Druh suroviny

Objem vyrobené energie

Množství energie vyrobené z bioplynu závisí především na kvalitě a množství použitého odpadu a vlastnostech samotného zařízení. Při zpracování kuřecího hnoje tak můžete získat až 0,311 kubíků. m. bioplynu na 1 kg. suroviny. Dobytčí hnůj smíchaný s organickým odpadem 50/50 může vyprodukovat pouze 0,268 metrů krychlových. na 1 kg. suroviny. Prasečí hnůj s organickými přísadami 50/50 vám umožní získat až 0,473 metrů krychlových. bioplyn na 1 kg. zpracovaná hmota.

Přečtěte si více

Eukalyptus: Pěstování uvnitř

Malé továrně vyrobené instalace pro domácí použití s kapacitou 100 litrů produkují asi 1 metr krychlový. bioplyn a asi 100 litrů hnojiva denně. Tento objem bioplynu vyrobí elektřinu využitelnou přibližně 2 hodiny denně. Náklady na takovou jednotku jsou 2-2,5 tisíce amerických dolarů.

Domácí instalace, sestavená vlastníma rukama, vám umožní získat palivo pouze na 15-30 minut používání denně.

Výkonnější komplexy pro malé farmy dokážou zpracovat až 700 kg za den. biomasa. Takové bioplynové stanice produkují asi 80 metrů krychlových. m. To umožňuje získat elektřinu až 20 kWh nebo tepelnou energii až 2,4 Gcal za den. Cena těchto jednotek je ale výrazně vyšší – asi 25 tisíc amerických dolarů.

Průmyslové bioplynové stanice dokážou zpracovat až 80 tun surovin denně, přičemž vyprodukují až 1 metrů krychlových. m bioplynu (600 kWh nebo asi 400 Gcal).