Технология изготовления малых биогазовых установок

Комплектность наших малых биогазовых установок

Функциональное назначение наших малых биогазовых установок

Типы исходного сырья для наших малых биогазовых установок
Масштабирование малых биогазовых установок
Примерные цены
Условия, необходимые для функционирования малой биогазовой установки
Как заказать малую биогазовую установку
Коммерческие предложения и виды сотрудничества

Мы проанализировали все конструкции биогазовых установок, которые применяются в мире. После этого мы разработали основные принципы, по которым можно создавать биогазовые установки для небольших хозяйств небогатых стран, таких, как страны СНГ. Конструкция наших установок базируется на максимальном использовании стандартных деталей и узлов, производящихся практически в любой стране мира. Мы выбрали для нашей конструкции детали из современных синтетических материалов, которые обеспечивают химическую стойкость, малый вес, хорошую термоизоляцию. По размеру реакторов установок нашей конструкции, они относятся к малым установкам. Но благодаря возможности простого масштабирования, на базе нашей конструкции можно собирать даже средние установки, причем наращивать объемы и мощности постепенно, по мере накопления средств.

Комплектность наших малых биогазовых установок

Подготовительная емкость (опционально) с встроенным миксером (опционально).

Она предназначена для приготовления субстрата для загрузки в реактор биогазовой установки. От качества приготовления субстрата зависит не только эффективность но и вообще возможность работы биогазовой установки. Однако, поскольку речь идет об установках небольших размеров, то с целью уменьшения стоимости Вы можете отказаться от подготовительной емкости и использовать для приготовления субстрата любую, имеющуюся у Вас, емкость подходящего размера, где Вы будете размешивать сырье с теплой водой. Затем Вы можете осуществить заправку установки ведрами, поднимаясь по стремянке.

Простой вариант подготовительной емкости, который мы предлагаем, располагается выше реактора. Сама емкость представляет собой полимерный бочонок, не поддающийся коррозии. Субстрат подготавливается в ней, а затем самотеком заливается в реактор. Навоз или измельченные органические отходы доставляются к емкости подготовки по пандусу, вода подается через шланг.
Перед закладкой сырья в подготовительную емкость оно обязательно фильтруется для удаления камней, стекла и любых других крупных фрагментов, которые могут засорить стоки.
Самый автоматизированный и дорогой вариант — это подготовительная емкость с встроенным миксером для приготовления субстрата и встроенным насосом подачи субстрата в реактор.

Насос для загрузки реактора (опционально).

Он предназначен для автоматизированной (по расписанию) загрузки порций сырья в реактор. Экономически оправдан только для установок с объемом реактора от 15 куб.м и выше.
Для закачки сырья в реактор применяется погружной фекальный насос, желательно с режущими ножами. Он сам по себе стоит немалых денег. Кроме того, его применение накладывает условия по утеплению и обогреву самой подготовительной емкости. Поэтому рещение о его применении принимается в каждом случае индивидуально.

Платформа для размещения подготовительной емкости (опционально).

Она нужна для заправки реактора самотеком. Ее можем изготовить для Вас мы, ее Вы можете изготовить самостоятельно, или использовать уже имеющиеся у Вас строения или возвышения для размещения подготовительной емкости. Сырье Вы заносите на платформу вручную, а воду либо подаете по шлангу, либо тоже заносите вручную.

Утепленный реактор из полимеров (один или более).

В качестве реактора (метантенка) используется промышленно выпускаемая полиэтиленовая бочка соответствующих размеров. Она покрывается специальным многослойным покрытием, защищающим от всех 3 типов теплопотерь. Реактор оборудован системой заливки и системой слива, работающих одновременно по принципу сообщающихся сосудов, а также аварийным сливом. Постоянную температуру субстрата 37-38⁰C в реакторе обеспечивают электрическая или водяная системы обогрева, управляемые блоком автоматики. Периодическое перемешивание субстрата в реакторе обеспечивает миксер, управляемый блоком автоматики.

В реакторе имеется люк, через который производится монтаж оборудования, а также выполняется капитальный ремонт.

В идеале реактор должен представлять собой термос, то есть иметь внешнюю и внутреннюю стенку и вакуум между ними. В реальных условиях сделать такой реактор невозможно, но система утепления реактора должна строиться по подобному принципу.

Реактор должен устанавливаться на достаточно твердую, но с хорошей термоизоляцией, подставку. Простейшим материалом для такой подставки является древесина.

Верхняя часть реактора автоматически утеплена слоем газа, который находится в ней. Тем не менее, верх реактора необходимо утеплить точно так же, как и стенки, поскольку основные теплопотери идут в верхнем направлении.

Таким образом, мы получаем, что утепление реактора должно представлять собой воздушный слой или слой из пористого материала и внешнюю стенку, отражающую тепло внутрь и обеспечивающую герметичность воздушного слоя.

Базовым типом обогрева реактора является электрический, осуществляемый при помощи ТЭНов или термоленты. Для обогрева одного куб. м объема реактора нужен обогреватель мощностью до 0,6 кВт. При такой мощности обогреватели находятся во включенном состоянии примерно четверть всего времени. Исходя из этого, Вы можете посчитать затраты электроэнергии. Летом нагреватели почти не включаются.

При применении водяной системы обогрева реактора вода в системе отопления нагревается обычным отопительным газовым котлом, работающим на вырабатываемом самой установкой биогазе. Понятно, что это значительно удорожает установку. Также это не освобождает от необходимости иметь электрическую систему обогрева, которая в таком случае служит для начального запуска реактора.

Электрическая система обогрева реактора.

Она представляет собой ТЭНы, вмонтированные в нижней части боковых стенок реактора. Особый способ монтажа, хорошая теплопроводность субстрата и постоянный контроль температуры автоматикой исключают возможность расплавления ТЭНами полимерных стенок реактора. Такой способ монтажа электрической системы подогрева является самым дешевым и обеспечивает самый высокий КПД. Для обеспечения равномерности нагрева субстрата ТЭНы включаются синхронно с устройством перемешивания.

Водяная система отопления реактора (опционально).

В случае газовой системы отопления трубы от газового котла входят в реактор. Внутри реактора смонтированы нагревательные элементы (спираль из трубы вдоль вертикальных стенок реактора), по которым протекает горячая вода из газового котла. Применяются полипропиленовые или металлопластиковые трубы. Несмотря не несколько худшие показатели теплоотдачи, чем у металлических труб, полимерные трубы нормально справляются со своей задачей и абсолютно не подвержены коррозии.

Система перемешивания субстрата в реакторе.

Система перемешивания представляет собой электродвигатель, предназначенный для работы в химически активных жидкостях, и пропеллер с необходимым диаметром и шагом. Эта система устанавливается внутри реактора таким образом, чтобы обеспечить движение всей массы сырья, находящегося в реакторе.

Внутреннее расположение двигателя в реакторе облегчает задачу регулировки направления струи перемешивания оптимальным образом, чтобы струя закручивалась по восходящей спирали вдоль вертикальных стенок реактора.

Блок автоматики.

Идеальный вариант блока автоматики — это компьютер с платами ввода аналоговой информации и вывода управляющих сигналов. Это решение самое гибкое, но и самое дорогое, учитывая цены на платы, датчики, исполнительные устройства и программное обеспечение промышленной автоматики.

Для малых и средних установок мы применяем набор стандартных недорогих контроллеров: таймер, термоконтроллер и т.п. В результате блок автоматики получается недорогим и простым в управлении, что важно для неквалифицированного обслуживающего персонала.

Блок автоматики выполнен из современных промышленных контроллеров управления техпроцессами. Он обеспечивает возможность перепрограммирования техпроцесса для подбора самых оптимальных параметров анаэробного брожения.

Газовая система трубопроводов с обратным клапаном.

Газовая система — это не только выходящая из реактора газовая труба. Поток газа проходит через охладитель для конденсации и удаления влаги, тройник с выходом на газгольдер, манометр, обратный клапан, счетчик газа. В зависимости от типа сырья и способов применения газа может быть добавлен еще фильтр сероводорода.

Газгольдер — регулятор выходного давления биогаза.

На фотографиях представлены варианты «мокрого» и «сухого» газгольдеров. «Мокрый» газгольдер — это колокол калиброванного веса, плавающий в воде. «Сухой» газгольдер — это эластичная емкость, накрытая сверху калиброванным грузом.

«Мокрый» газгольдер получается дороже в изготовлении и сложнее в эксплуатации, чем «сухой». Жидкость в «мокром» газгольдере не должна замерзать на морозе. Колокол должен скользить по направляющим во избежание перекоса и заклинивания.

«Сухой» газгольдер дешевле и проще в изготовлении. Эластичная, но нерастяжимая емкость сухого газгольдера — легко заменяемый в случае износа недорогой узел.

Газгольдер выполнен по принципу кузнечных мехов. Основная его функция — обеспечение стабильного заданного выходного давления биогаза, а также буферизация небольших нестабильностей в выработке и потреблении биогаза.

Газовый котел отопительный с автоматикой и насосом принудительной циркуляции (опционально).

Биогазовые увстановки с объемом реактора от 8 куб.м и более целесообразно подогревать собственным биогазом. Для этого применяется обычный бытовой газовый котел с автоматикой и принудительной циркуляцией. Сейчас некоторые украинские заводы производят современные газовые отопительные котлы с европейской автоматикой, но по очень конкурентоспособным ценам. Но даже в таком случае экономически выгодно применять котел одновременно не только для подогрева реактора, но и для параллельного обогрева помещений.

В случае применения газового котла автоматика биогазовой установки управляет не включением/выключением ТЭНов, а включением/выключением циркуляционного насоса, либо электромагнитного клапана, перекрывающего поток теплоносителя в цепи обогрева реактора.

Функциональное назначение наших малых биогазовых установок

1. Производство жидких биоудобрений в суточных объемах примерно равных суточным объемам загрузки подготовленного сырья.
2. Производство биогаза (65-75% метана).

Основным продуктом малой биогазовой установки по своей ценности является биоудобрение. Оно является основой для ведения «экологического» земледелия. Продукция, выращенная только с использованием биоудобрений, является экологически чистой и имеет рыночную стоимость существенно выше продукции, выращенной с использованием различных искусственных химических удобрений и пестицидов. Урожайность выращиваемых культур с применением биоудобрений выше на 20-200%, чем без них, и на 5-20% выше, чем с использованием минеральных удобрений.

Побочным продуктом малой биогазовой установки является биогаз. В связи с меньшим содержанием метана, чем в природном газе, биогаз имеет пропорционально меньшую теплотворную способность. Поскольку в малых биогазовых установках в сутки вырабатывается достаточно мало биогаза, то реальных способов его применения немного. Это обогрев помещений или теплиц и приготовление пищи. Обычные бытовые газовые приборы без существенных переделок нормально функционируют на биогазе. Может потребоваться изменение диаметра форсунок в некоторых газовых горелках, где производится смешивание газа и воздуха перед сгоранием. Поскольку в биогазе метана меньше, чем в природном газе, то форсунки меняются так, чтобы пропорционально уменьшить количество подмешиваемого воздуха, либо увеличить количество подмешиваемого биогаза.

Типы исходного сырья для наших малых биогазовых установок

1. Навоз КРС, свиней, овец, лошадей и других животных.
2. Птичий помет (с ограничениями).
3. Стоки туалета (с ограничениями).
4. Пищевые отходы кухни (с ограничениями).
5. Растительная масса (с ограничениями).
6. Отходы бойни (кроме костей).

Основным ограничением для всех типов сырья является размер фрагментов сырья. Они не должны превышать в линейных размерах 1-2 см. При более крупных размерах будет происходить засорение трубопроводов и заклинивание миксера перемешивания. Поэтому все отходы должны быть измельчены перед загрузкой в биогазовую установку.

Высокопитательные отходы, такие как птичий помет, зеленая растительная масса (клевер, силос) должны загружаться в смеси с навозом КРС. Применения таких типов сырья в чистом виде требует другого техпроцесса и другой конструкции биогазовой установки. Жиры тоже должны ис-пользоваться только в качестве добавки к основному сырью, хотя они дают очень большой выход биогаза. В стоках туалета не должны содержаться синтетические моющие вещества, угнетающие жизнедеятельность бактерий. Применяемый навоз и помет должны быть свежими. Пищевые отходы кухни и отходы бойни должны быть свежими, либо должны быть подвергнуты пастеризации перед загрузкой в реактор.

Масштабирование малых биогазовых установок

Наши малые биогазовые установки в своей основе имеют реакторы из готовых полиэтиленовых емкостей, произведенных методом ротационного формования. Такие емкости выпускают некоторые заводы в разных странах, в том числе и в Украине. Учитывая среднюю длительность цикла брожения в 20 суток и объем газового буфера в 20%, можно сказать, то один куб.м объема реактора имеет пропускную способность 40 литров субстрата с влажностью 86-92% в сутки. Поэтому вполне возможна ситуация, когда среди имеющихся в продаже готовых емкостей будет невозможно подобрать емкость достаточного объема для переработки имеющихся ежесуточно объемов органических отходов. Самым простым способом в таком случае будет применение нескольких емкостей, пропорционально увеличивающее общую пропускную способность установки.

Также возможна ситуация, когда необходимо увеличить пропускную способность уже имеющейся и работающей малой биогазовой установки. В этом случае простейшим решением также будет установка дополнительного реактора.

Несколько реакторов можно соединять последовательно или параллельно.

Биологические процессы, происходящие при анаэробном брожении делятся на 4 фазы, причем 1 и 2 фыза протекают очень быстро. Это накладывает ограничения на количество последовательно соединенных реакторов. Нет никакого смысла ставить последовательно больше 3 реакторов. Обычно в такой цепочке первый реактор работает в психрофильном тепловом режиме и обеспечивает первые две фазы брожения, то есть, является реактором гидролиза. Второй реактор включают в мезофильном режиме. Третий включают в мезофильном или термофильном режиме.

Реактор гидролиза нужен только для некоторых типов сырья, поэтому оптимальной является схема с двумя последовательными реакторами. Оба они могут работать в мезофильном режиме, но последний реактор можно включить и в термофильном режиме, что увеличит общую пропускную способность установки в 1,5 раза.

Если двух последовательных реакторов все равно будет мало, то можно подсоединять еще такие цепочки реакторов параллельно.

При таком добавлении реакторов пропускная способность увеличивается пропорционально увеличению суммарного объема реакторов, а стоимость увеличивается меньше, поскольку некоторые узлы остаются при этом неизменными.

Примерные цены

Как видно из описания комплектации установок выше, довольно большое количество узлов предлагается опционально. Поэтому трудно составить четкий прайс-лист. Можно лишь дать ориентировочные цены на базовые конфигурации.

Базовая конфигурация включает в себя реактор с системой электрического подогрева и пе-ремешивания, блок автоматики, газгольдер 1 куб.м, газовую систему с обратным клапаном. Стоимость с учетом монтажа составит: для установки 5 куб.м — 3400 USD, 8 куб.м — 5000 USD, 10 куб.м — 5400 USD.

К этим ценам добавляются стоимость доставки и стоимость дополнительных опций. Все цены подлежат обсуждению.

Условия, необходимые для функционирования малой биогазовой установки

Для размещения установки нужна ровная площадка 15-30 кв.м. и более, если Вы собираетесь использовать многореакторную установку. Для установки реактора нужна подстилка из досок. Для приготовления субстрата ежесуточно нужна вода из расчета около 24 литра на 1 куб.м объема реактора, желательно с температурой около 25⁰C и более в холодное время года. Для функционирования автоматики необходимо электропитание напряжением 220 В и максимальным током 5 А. Для работы электрического обогрева добавляется еще ток для обогревателей из расчета 0,6 кВт на 1 куб.м объема реактора. Для сбора биоудобрений необходима лагуна (яма с бетонированными стенками). Можно применить и яму со стенками, укрепленными досками, ветками или другим способом, но при этом часть биоудобрений просочится в почву. Вреда от этого не будет, но у Вас останется меньше биоудобрений для использования.

Но самым основным условием для усешного функционирования малой биогазовой установки является регулярное ежедневное наличие подходящего сырья в достаточном количестве. Биогазовая установка строится не для получения биогаза и биоудобрений, а для переработки имеющегося бросового органического сырья. Сырье это должно быть в таком виде, чтобы приготовление субстрата из него не требовало дополнительных энергоемких операций и занимало по времени не более получаса в сутки.

Как заказать малую биогазовую установку

Сначала Вам необходимо оценить объем и состав образующихся у Вас ежедневно органических отходов. Затем Вы можете подсчитать, реактор какого объема понадобится для их переработки по грубому критерию: на 1 куб.м объема реактора — 40-50 кг органических отходов. Дальше Вы можете оценить возможный объем суточного выделения биогаза по грубой формуле: 1,1-1,8 куб.м биогаза в сутки с куб.м объема реактора. Объем получаемых ежесуточно жидких биоудобрений соответствует 40 л с 1 куб.м объема реактора.

Если установка будет иметь объем реактора от 8 куб.м и более, есть смысл использовать обогрев собственным биогазом. В таком случае до 30% биогаза в холодное время года может быть затрачено на обеспечение работы установки, и в Вашем распоряжении останется 70%. Далее можно пересчитать этот объем в эквивалентный объем природного газа, умножив на коэффициент 0,68.

Сравните полученные количества с Вашими потребностями. Если они покрывают их, то Вы можете заказывать у нас изготовление и монтаж малой биогазовой установки,связавшись с нами по контактам, указанным в разделе «Контакты«.

Коммерческие предложения и виды сотрудничества

Мы делаем и монтируем установки для заказчиков из Украины. Для заказчиков из других стран мы можем предложить самостоятельно закупить список комплектующих и изготовить установку либо самостоятельно, пользуясь нашей документацией, либо вызвать нашего специалиста, который окажет помощь в монтаже и запуске установки. Второй вариант может быть затратным из-за дополнительных расходов на проезд и командировочных расходов.

Купить документацию для изготовления и эксплуатации малой биогазовой установки Вы можете в разделе «Документация»

Если Вы хотите организовать у себя производство малых биогазовых установок, Вы должны сначала купить указанную выше документацию и изучить ее. Если этого Вам будет достаточно для дальнейшей работы, этим Вы можете и ограничиться. Но по Вашему желанию может быть заключен дополнительный договор, и наш специалист на месте поможет Вам организовать производство и смонтировать пилотную установку. Стоимость таких услуг — договорная.

Потенциальные посредники, занимающиеся маркетингом и имеющие базу потенциальных финансово состоятельных клиентов также могут обращаться к нам. Оплата услуг посредников — договорная.

Возможны и другие виды сотрудничества. Мы всегда готовы к диалогу со всеми желающими.