Популярно о биогазовых установках — 2

<< Начало

Значит, ключевые моменты для проектирования малой биогазовой установки определены: удешевить и упростить изготовление всех емкостей, разработать дешевую, но эффективную автоматику, сочинить нагрев и перемешивание из недорогих стандартных узлов, применить эффективное утепление, разработать простой, легко ремонтируемый газгольдер, максимально использовать различные физические законы для минимизации количества движущихся деталей.

Возможность создавать по разумной цене небольшие биогазовые установки появилась сейчас прежде всего из-за того, что широкое распространение получили современные материалы для утепления домов, нарастила мощности выпуска полимеров химическая промышленность, микропроцессорные системы подешевели настолько, что их втыкают даже в детские игрушки. Главное при создании малой биогазовой установки – не сильно оглядываться назад и изучать конструкции китайских ям тысячелетней давности. Свежий взгляд со стороны – вот главное не только в этом деле, но и во многих других инженерных вопросах.

Емкости для реакторов, подготовительные мы применили из пластика. Благо сейчас на рынке есть предложения готовых до 15 куб.м объемом. Это сразу частично решило вопрос термоизоляции, коррозии и долговечности, веса, простоты транспортировки и монтажа. Если нам нужны емкости больших объемов, нам их делают на заказ по приемлемой цене и с приемлемой скоростью. Полиэтилен, а лучше полипропилен, работает в необходимом диапазоне температур, пластичен, легко обрабатывается, сваривается и т.д.

Более, чем один реактор могут быть нужны по нескольким причинам. Одна из причин — разделение фаз брожения. Чаще всего отделяют первую фазу — окисление. При этом газ от первой фазы можно не использовать, поскольку там получается, в основном, углекислый газ, зато биогаз от следующих фаз будет с большим содержанием метана, чем при однореакторной схеме.
Вторая причина — сохранение качества удобрений и их экологической безопасности при непрерывном цикле работы биогазовой установки. Если добавлять свежее сырье в один реактор понемногу, то понемногу же придется и сливать сырье из реактора, ведь он не резиновый. Сырье же в реакторе перемешивается. Значит, в сливаемом шламе будет 1/n часть практически не бродившего сырья, где n — длительность цикла. И таких частей с различной степенью переброженности будет в сливаемом сырье n.
С точки зрения КПД установки эффект должны сгладить сами бактерии, которые в первую очередь будут съедать свежее сырье, наиболее богатое для них питательными веществами. А с точки зрения экологии — труба! На выход могут попасть и яйца глистов, и семена сорняков, которые не успели сдохнуть и быть съеденными анаэробными бактериями.
Разделение реактора хотя бы на два существенно уменьшит попадание в шлам неперебродившего сырья.

Утепление делаем так, чтобы защищать нет только от конвекционных, но и от лучевых потерь. Выходит неплохо и по разумной цене, благо различных материалов на рынке хватает.

Уменьшение габаритов биогазовой установки позволяет избавить от некоторых, почти неотъемлемых в большой установке узлов. Если в день надо загрузить в установку 50-200 кг сырья, то не проще ли это сделать тачкой, а не специальным насосом за штуку евро? Подготовительную емкость засунуть на платформу выше реакторов, от платформы спустить вниз пандус для тачки. Одно неудобство – заливка сырья в реактор только в присутствии человека, а значит – один раз в день (или сколько раз не лень). Для установки среднего размера можно раскошелиться и на насос. Кстати, если разыскать украинский насос, выйдет дешевле раз в 5.

Дальнейшее продвижение сырья по цепочке – только самотеком по закону сообщающихся сосудов. Слив – через гидрозатвор. Трубы – стандартные пластиковые канализационные. Уже можно подсчитать экономию…

Поддержание температуры

Поддержание температуры в реакторе по классике делается горячей водой от когенерационной установки или газового котла.
Для малых биогазовых установок потребность применения когенерационной установки даже не рассматривается, для средних – вопрос подлежит обсуждению. Газовый котел, даже бытовой, стоит денег. Автоматика регулировки температуры в реакторе в таком случае должна в качестве исполнительного устройства содержать насос для прокачки горячей воды по трубам. Это все деньги, деньги…

Поэтому для малых биогазовых установок экономически выгодно обогревать реактор электричеством. Отпадают котел, насос, трубы.

Я уже написал, что термоизоляция у нас отличная. Так что даже в мороз много электроэнергии не уйдет. А летом вообще еще придется реактор ограждать от перегрева. Это, кстати, тоже предусмотрено в конструкции нашего утепления, т.е. наш термос работает в двух направлениях.

А уж если и ставить обогрев биогазом, то украинские котлы, пластиковые трубы обеспечат дешевизну и долговечность установки. Трубы из нержавейки не подходят не только по причине дороговизны, но и по технологическим соображениям (пластик гораздо удобнее монтировать, надо просто намотать больше витков). К газовому котлу так же, как и к когенерационной установке подход должен быть комплексным: ее нельзя рассматривать в отрыве от потребителей энергии в хозяйстве. По-хорошему, это роскошь – применять котлы только для обогрева реакторов. Они должны еще давать тепло и горячую воду для потребителя. Но это определяется уже под конкретные условия, т.е. для стандартных расчетов окупаемости приходится рассматривать голый газовый котел без инфраструктуры.

Еще есть одна больная тема – обогрев емкости для подготовки сырья. Летом или в Китае-Индии вопрос не стоит, а в мороз -20 это очень актуально. Нельзя холодное сырье в размере 1/5-1/20 объема первого реактора загонять туда. Процесс конкретно тормознется. Поэтому для обогрева емкости для подготовки электричество еще более предпочтительно, чем вода. Емкость для подготовки длительное время может стоять пустой, поэтому трубы могут замерзнуть. Альтернативное решение проблемы – загрузка сырья раз в день, разбавление сырья горячей водой от уже имеющегося котла, т.е. привязка к конкретным условиям.

Газгольдер

Газгольдер – больной вопрос для небольших биогазовых установок. Биогаз от больших установок обычно идет к когенерационной установке. Потребление достаточно равномерное. Скачки давления должны выравниваться редуктором. Поднять давление до необходимого уровня можно компрессором, энергия для этого есть. Поэтому резинового купола над реактором в качестве газгольдера будет достаточно.
Потребление биогаза у малых установок обычно непредсказуемо. Давление на выходе должно соответствовать стандартному давлению для газовых сетей низкого давления, чтобы нормально работали все бытовые газовые приборы. Обычно применяли «мокрый газгольдер» в виде колокола. Минусов – куча! Если колокол плавает прямо в реакторе, то стоит вопрос коррозии материала колокола. Давление в газовых сетях низкого давления соответствует примерно 0,015 атм, или 150 кг/кв.м. У всего реактора площадь верхушки может быть и 3 и 10 кв.м. Прикиньте вес колокола? А устойчивость? Надо или вешать груз на колокол снизу, или обеспечивать надежные направляющие, с надежными подшипниками и т.д. Если колокол заклинит – мало не покажется!

А отдельный «мокрый» газгольдер требует подогрева во время морозов. Поэтому стоимость «мокрого» газгольдера может составить до половины стоимости биогазовой установки.
Мы на эти грабли наступили и предлагаем «сухой» газгольдер. Фото его есть на нашем сайте. Он небольшой, всего на 1 куб.м рабочего объема, но для большинства малых и средних установок его хватит, потому что газ – это не самоцель!

Эта фраза приведена здесь не для красоты. В ней — суть биогазовой технологии и ее отличие от других технологий альтернативной энергетики. Биогазовая установка вырабатывает два продукта. Биогазовая технология — это безотходное производство! Остается только оценить какой продукт принесет больше пользы.

По нашим многократным прикидкам, биоудобрения (шлам биогазовой установки) представляют намного большую ценность, чем сам биогаз. 80% окупаемости могут дать биоудобрения, и только 20% — биогаз.
Цифры спорные, поскольку официальных данных по применению биоудобрений крайне мало. Все крупные западные производители в основном ориентируются на газ. Их можно понять, глупые буржуи дают офигенные льготы «альтернативщикам». Т.е., западные компании — производители биогазовых установок двигались по пути наименьшего сопротивления.

Украина — не западная страна, сколько бы мы не «двигались в Европу». Никакое правительство реальных льгот никому не даст просто потому, что нет денег, «все уже украдено до нас».
Поэтому мы считаем все с точки зрения простого фермера, которого мало чешут проблемы «партии и правительства».

Продолжение >>