Производство биогаза / to produce biogas

Автор: | 04.01.2018

Производство биогаза / to produce biogas

Производство биогаза

В нашем мире, где уже скоро закончатся практически все популярные топливные ресурсы, остается еще много альтернативных способов получения энергии и альтернативных ее источников. В этой статье я хочу рассказать о газе который почти не используется в нашей энергетике — о метане.

Миллионы кубометров метана в виде болотного газа или биогаза производятся каждый год в результате разложения органических веществ, как животных так и растительных. Это почти равноценно природному газу перекачиваемому из-под земли нефтяными компаниями для использования многими из нас, для отопления наших домов и приготовления пищи. В прошлом, биогаз рассматривался как опасный побочный элемент продуктов разложения. Только в последнее время, ученные да и простые люди увидели биогаз в совершенно ином свете — как новый источник энергии.

Факты о биогазе полученном из коровьего навоза:

В газе из коровьего навоза содержится 55-65% метана, 30-35% углекислого газа, с небольшой примесью водорода, азота и других веществ. Природный газ состоит примерно из 80% метана, что дает большую температуру при сгорании.
Биогаз может быть улучшен путем фильтрации через известковой раствор, чтобы удалить углекислый газ, различные тяжелые примеси, и для поглощения коррозионных элементов сероводорода и хлорида кальция, а также для извлечения водяного пара после начальных двух процессов.

Суспензия коровьего навоза состоит из 1,8-2,4% азота (N 2 ), 1,0-1,2% фосфора (Р 2 О 5 ), 0,6-0,8% калия (K 2 O) и 50-75% органического гумуса.

При температуре около 28 ° C из одного килограмма коровьего навоза можно получить 0.5 кубического метра газа. Это достаточное количество газа для приготовления пищи на 4-6 человек в течении суток.
1,7 кубических метров биогаза равен одному литру бензина. Навоз одной коровы в течении года может быть преобразован в метан, эквивалентом более 200 литров бензина.

Газовые двигатели требуют около 0,5 м 3 метана на одну лошадиную силу в час. Некоторые затруднения связанны со смазыванием двигателей, работающих на биогазе исключительно из-за «сухого» характера метана как топлива, в остальном очищенный биогаз ничем не уступает бензину или дизелю.



ФЕРМЕНТАЦИЯ:

Существуют два основных типа разложения органических веществ: аэробная (в присутствии кислорода) и анаэробная (при отсутствии кислорода). Все органические материалы, как животные и растительные могут быть подвергнуты этим двум процессам, но продукты разложения будут различны при разных типах разложения. Аэробное разложение (брожение) будет производить углекислый газ, аммиак и некоторые другие газы, в небольших количествах, тепло в больших количествах, и конечный продукт, который может быть использован в качестве удобрения. Анаэробный распад будет производить метан, диоксид углерода, водорода и некоторые другие газы, очень мало тепла и конечный продукт с более высоким содержанием азота, чем производимый путем аэробной ферментации.

Анаэробный распад происходит в два этапа. На первом этапе, кислые бактерии демонтируют сложные органические молекулы на пептиды, глицерин, спирт и простые сахара. Когда эти соединения получены в достаточном количестве, второй тип бактерий, начинает преобразовывать эти простые соединения в метан.

КИСЛОТНОСТЬ:

Анаэробное разложение происходит в диапазоне рН от 6,8 до 8,0. При более высокой кислотности процесс брожения будет происходить с более низкой скоростью. Брожение будет резко замедлятся или вовсе остановится, пока бактерии поглощают кислоты. Высокое значение рН будет стимулировать производство углекислого газа, чтобы нейтрализовать смесь.

Углерод к азоту

Бактерии, ответственные за анаэробный процесс, как и все живые организмы потребляют углекислый газ. Если все условия благоприятны для производства биогаза, а основные условия соотношения углерода к азоту примерно 30 – 1, такое соотношение позволит предотвратить потерю качества удобрений и поднимет процент содержания метана в получаемом биогазе.

ТЕМПЕРАТУРЫ:

Анаэробный распад отходов происходит при температурах, лежащих в диапазоне от 0 ° C и 69 ° С. Добыча газа является наиболее продуктивной при температурах между 29 ° C до 41 ° С и от 49 ° C до 60 ° C. Это связано с тем, что два различных типа бактерии размножаются лучше всего в этих двух диапазонах, но при высокой температуре бактерии гораздо более чувствительны к внешнему влиянию. Температура от 32 ° C до 35 ° С оказалась наиболее эффективной для стабильного и непрерывного производства метана. Биогаз, произведенный за пределами этого диапазона будет иметь более высокий процент двуокиси углерода и других газов, что ухудшает качество производимого газа.

ПРОЦЕНТ ТВЕРДЫХ ТЕЛ:

Анаэробное сбраживание органических веществ будет проходить лучше, если входящий материал состоит из примерно 8% сухого вещества. В случае производства биогаза из свежего коровьего навоза, вложенное количество «чистого» навоза разводят примерно равным количеством воды.

Биогазовая установка

Центральная часть анаэробных биогазовых установок представляет собой закрытую емкость называемую «реактор». Это герметичная емкость с органическими отходами, которая может быть очищена от шлама каким-либо способом. Внутри или снаружи «реактора» монтируется устройство для улавливания добываемого газа. Конструктивные отличия в основном зависят от типа органических отходов, которые будут использоваться в качестве сырья, температуры, при которых будет происходить процесс выработки биогаза и материалов для строительства.

Системы, предназначенные для брожения жидких или твердых отходов (коровий навоз является типичным примером этой разновидности), в основном опорожняются с помощью насосов и труб. Более простой вариант очистки — это самотеком из бака или постой механической очисткой. Это вариант имеет преимущество, в том, что такие «реакторы» могут потреблять больше твердых веществ, например, нарезанные отходы овощей, остатки пищи и т.д., которые могут блокировать насос.

Непрерывная подача (в основном ЖИДКОСТИ):

При нормальных температурных условиях полный цикл анаэробного сбраживания коровьего навоза занимает около 8 недель,. Одна треть общего биогаза будет производиться в первую неделю, еще четверть в течение второй недели, а остальная часть производства биогаза будет поделена на оставшиеся 6 недель.

Добыча газа может быть ускорена путем ежедневного добавления в реактор небольшого количества отходов (сырья для производства газа). Это также позволит сохранить уровень азота в суспензии для использования в качестве удобрения.

Если используется система постоянного добавления сырья, то необходим достаточно большой «реактор», чтобы содержать все материалы, которые будут подаваться во всем цикле брожения.

Установка для твердого сырья:

Есть биогазовые системы, предназначенные для переработки твердых отходов растительного происхождения.
Так как отработанное сырье твердых веществ не будет течь по трубам, такой тип реактора лучше всего использовать в качестве реактора для производства одной партии биогаза. Затем бак открывают, старый шлам удаляется для использования в качестве удобрения и закладывается новое сырье. Затем резервуар закрывают и он снова готов к эксплуатации.

КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ:

В жарких регионах поддерживать определенный температурный режим относительно легко, но в холодном климате в настоящее время этот процесс является более сложной задачей.
Первое что нужно сделать -это изолировать реактор соломой или древесной стружкой слоем около 50 — 100 см, сделать водонепроницаемое покрытие. Если этого окажется недостаточно в зимний период, то возможно, придется добавлять к реактору биогаза внешние нагреватели, в некоторых случаях можно поддерживать нужную температуру при помощи полученного биогаза.

Сбор газа:

Биогаз в анаэробных реактора собирают с помощью перевернутого барабана. Стены барабана расширяют к внизу и ставят на суспензию при этом нужно обеспечить герметичность. Барабан должен свободно двигаться, чтобы обеспечить большее или меньшее количество газа, по мере необходимости. Биогаз проходит через маленькое отверстие в крышке барабана, здесь нужно поставить обратный клапан, чтобы предотвратить втягивание воздуха в «реактор».

Более подробно об одной из конструкций биогазового генератора Вы сможете узнать в ближайшее время на нашем сайте alternattiveenrgy.com!



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *