Мобільна біогазова установка для вирішення екологічних та енергетичних питань

Росія щорічно накопичила до 300 млн тонн у сухому еквіваленті органічних відходів: 250 млн тонн у сільськогосподарському виробництві, 50 млн тонн у вигляді побутових відходів. Сировина для виробництва біогазу. На даний момент обсяг біогазу щорічно може досягати 90 млрд м3.

Біогаз - продукт анаеробної декомпозиції мікроорганізмами органічних речовин. Нагрів згоряння біогазу 21-25 МДж / м3. Залежно від хімічного складу сировини, від 350 до 500 м3 біогазу на 1 тонну органічної речовини (за сухою вагою) виділяються.
Автор пропонує мобільну установку для виробництва біогазу. Принцип роботи заводу полягає в подачі відходів або гною за допомогою гвинтового насоса з подрібнювачем до реактора, де відбувається процес бродіння сировини. У цьому випадку аналогічна кількість шламу піднімається знизу реактора і проштовхується в буферну ємність через випускну трубу.





Рис.1. Загальний вигляд мобільної біогазової комплексу.







Рис. 2. Основні схеми біогазового комплексу.
1 - житлово-комунальні приміщення; 2 - правонаступник; 3 - гвинтовий насос з подрібнювачем;
4 - біореектор; 5 - тримач сухих газів; 6 - електричний нагрівач; 7 - електричний щит; 8 - гнійний резервуар.



Переваги мобільного біогазового комплексу:

• мобільні біогазові комплекси;
• інтенсифікації біогазового процесу виробництва твердих метану;
• ефективний розмішувальний пристрій;
• автоматизована система завантаження та шліфування;
• сучасна система опалення;
• якість метану;
• невеликий розмір установки.

Рис. 3. Дизайн мобільного біореактора.

Біореактор може бути розділений на три частини: верхній - скоринка великих частинок, які піднімаються газом бульбашок; середина - рідина і нижня, в яких накопичуються м'язові маси. реактор являє собою нагрів і ізольований бак, обладнаний розмішувачем.

У реакторі живуть корисні бактерії, які кормують на біомасі. Продукт життєдіяльності бактерій – біогаз. Для підтримки життя бактерій необхідний корм, підігрів до 35-40 ° С і періодичне перемішування. Отриманий біогаз накопичується в сховищі (газодержувач), після чого проходить система очищення і подається споживачам. реактор працює без повітря, герметизований і небезпечний.

Газова система складається з газорозподільного трубопроводу з запірним клапаном, конденсатною збіркою, газовим тримачом, трійником, датчиком тиску, зворотним клапаном, CO2, H2S фільтрами та біогазовими споживачами (кухняні плити, водонагрівачі, гарячі водяні котли тощо) Система встановлюється тільки після установки реактора біогазу в робочому положенні.

Згідно з експериментальними дослідженнями процесу твердофазного метаногенерування та розрахунки виходу біогазу для малих ферм, необхідний обсяг біореактора 3.2-3.5 м3 (1.4-1.6 тонн). В якості біореактора ми використовуємо нестаціонарну горизонтальну циліндричну каструлю, яка дозволяє швидко переміщатися, як з місця завантаження сировини до одного або декількох споживачів, так і на місце розвантаження метану, що збільшує ефективність біогазового комплексу в цілому. Рух біореактора здійснюється транспортними засобами, такими як УАЗ або трактори різних модифікацій.

Припустимо використовувати оптимальне накачування обладнання - гвинтовий гвинтовий гвинтовий насос з шредером (рис. 4). Гвинтові гвинтові насоси використовуються для роботи з в'язкістю, товстою, в'язкою масою і підходять для процесу утворення твердофазних метану при вологості сировини 70-75%, динамічної в'язкості 25-40 Па ×, щільність 1250-1400 кг / м3.







Рис. 4. Шредер гвинтовий насос.



Настільний 1. Технічні характеристики гвинтового насоса з подрібнювачем.



Модель

Харчування,

м3/час

Пуш,

атм

Потужність,

кВт кВт кВт

Розміри.

Маса, кг

ВН-3-1.0-560

1-й

6.0-8.0

0.75-2.2

550кс540кс1110

24.



Переваги гвинтового насоса з подрібнювачем:

• зносостійкий статор з поліуретану;
• регульований статор, збільшення ресурсу його роботи;
• загартований ротор сталі 25HGSA;
• шнековий корм;
• бункер для завантаження сировини;
• ущільнення вала з м'якою котушкою кевлар-Тефлонового шнура;
• Матеріал стоячої частини сталевий СТ20.
• бункер 30-150 л;
• вихідної фітинги під шлангом або флангом.

В якості навантажувального та насосного пристрою мобільного біогазового комплексу для технологічного процесу виробництва твердопаливних метан, обрано модель гвинтового насоса з MR-2-1500-50-11-380V-St20.

Використання більш ефективного процесу генерації метану твердої фази вимагає використання механічного перемішування пристрою. У зв'язку з досить значним динамічним в'язкістю субстрату необхідно використовувати механічну анкерну раму розмішувача з максимальною в'язкістю до 100 Па × с., доповнену поперечними або вертикальними елементами, що покращує кровообіг розмішуваної рідини (рис. 5).






Рис. 5. Стирання пристрою. Рис. 6. Механічний анкерний розмішувач. Настільний 2. Технічні характеристики анкерної рами розмішувача.

Об'єм ємності

біореектор, м3

Діаметр розмішувача, мм

Кількість революцій

розмішувачі, хв-1

Потужність привіду, кВт

3,2-3,5

1500.

50.00 р.

11.

Переваги анкерної рами розмішувача:

• змішування важкої і в'язкої рідини;
• підвищується інтенсивність теплообміну;
• опади на стінах контейнера виключені.

Анко розмішувачі відносяться до повільних розмішувачів. Частота їхнього вимірювання не перевищує 0.5-1.5 м / с, а частота обертання становить близько 1 т / с. Каркасний міксер - це повільний пристрій. Його основне призначення полягає в тому, щоб змішувати в'язкі і важкі рідини, тому її діаметр якомога ближче до діаметра біореактора, що дозволяє захоплювати відсадні частинки при змішування, запобігає прилипанню на стінах і перегріву рідини.

Пристрій з механічною помішуючим пристроєм включає біореактор, привід, ущільнювач, вал, розмішувач. Привід, вал і розмішувач з'єднуються в одному агрегаті, що називається розмішувачем. Привід складається з електродвигуна, редуктора і кріплення приводу. Механічні розмішувачі ефективні при обробці важких підкладок з вмістом сухих речовин (ДМ) до 35%.

Якщо в технологічному процесі виробництва біогазу є необхідність змішати менш в'язку рідину, то каркас легко перетворюється в анкерну розмішувач, виключаючи поперечні елементи з конструкції.

На базі типового механічного анкерного розмішувача MR-2-1500-50-11-380V-St20 виготовлено біореекторний розмішувальний пристрій для технологічного процесу виробництва твердофазних метану.

Для підтримки мезофільного температурного режиму протягом року біореактор повинен мати опалення і якісну тепло і гідроізоляцію.

Основний тип обігріву реактора електричний, здійснюється за допомогою TEN або термориббонів. Для обігріву реактора необхідно мезофільна температура з електрикою, середня 0,4-0.6 кВт на 1 м3 об'єму реактора.

Є два системи опалення бака:

• зовнішня нагрівальна система на основі стрічкових обігрівачів, нагрівальних кабелів або панелей, які кріпляться на стінках корпусу бака під шаром теплоізоляції;
• система внутрішнього обігріву на основі ріжучих або занурувальних нагрівачів.

Як електричне опалення на біореакторі, сучасні, компактні та ефективні нагрівальні технології з нагрівальними панелями (рис. 7). До переваг використання панелей у порівнянні з традиційним електричним кабельним підігрівом відносяться:

• легкість монтажу;
• максимальна контактна зона;
• мінімальна площа, зайнята реактором;
• Просте усунення неполадок.

Рис. 7. Нагрівальна панель.

Настільний 3. Технічні характеристики нагрівальної панелі.

Роботодавець

напруга, B

Вихідна теплова потужність, кВт

Поточний прийом, А

Головна

тепло, В/м2

Розмір

панелі, мм

240 р.

2000 р.

8.3 км

3100 р.

305х2134

Система опалення з нагрівальними панелями включає в себе наступні елементи:

• високотемпературний провідник;
• обмежувач системи теплозахисту;
• захисна металева оболонка;
• нагрівальний елемент з високотемпературного сплаву;
• ламінована утеплювач високотемпературної силіконової гуми.

За встановленою потужністю 1,4-2.1 кВ відповідно до обсягу біореактора В = 3,5 м3, ми приймаємо розмір системи нагрівальної панелі РТ-2022.

Зовнішня частина біореактора повинна бути ізольована сучасним і ефективним теплоізоляційним покриттям - жорсткою замкненою пінополіуретаном (p = 40 кг / м3, λ = 0.029 Вт / м ° С). Спосіб застосування обприскування. Завдяки відмінній адгезії ППУ практично будь-яких матеріалів, шар теплоізоляції не вимагає додаткового кріплення до основи. Пінополіуретанова утворюється в результаті вільної піни. Найкращі теплоізоляційні та міцні характеристики досягаються за рахунок рівномірної мікроскопічної клітинності отриманого матеріалу. Пінополіуретан не боїться вологи, тому що це полімер. З точки зору гідроізоляції властивостей, показник матеріалу становить 99%. Однак для збільшення життя матеріалу до 30-40 років необхідно запобігти розтріскуванню ППУ при впливі прямих сонячних променів, за допомогою покриття його склопластиком.

Система збору газу (конденсатний колектор, трійник і газовий тримач) є частиною мобільного біореактора, а також системи споживчого газу (пірелін, клапан відключення, датчик тиску, зворотний клапан, фільтри CO2, H2S) встановлюється безпосередньо на споживача біогазу і підключений гнучким газовим шлангом до трійника газу.

Для малих біогазових установок доцільно використовувати механічні регулятори тиску. Газовий держатель «Dry» дешевший і простий у виготовленні. Еластичний, але недорогий тримач сухого газу легко замінюється при носінні недорогого агрегату. Газпрому виготовляються за принципом швів. Основна його функція полягає в тому, щоб забезпечити стабільний заданий вихідний тиск біогазу, а також буферизації невеликих стабілізаторів у виробництві та споживання біогазу.

Таким чином, для мобільного уніфікованого біогазового комплексу необхідно використовувати практичний і економічний «сухий» газовий тримач, виготовлений з пластику або каучуку з заданим навантаженням для підтримки необхідного тиску в споживчій системі (0,013-0.050 атом). Оптимальний розрахунковий об'єм газового тримача для малого біогазового заводу становитиме 1м3.






Рис. 8. Газовий держатель сушений. Рис. 9. Супутникова система. Рахельне очищення біогазу з вуглекислого газу здійснюється водними фільтрами або процесом очищення етаноламіну. Грубий очищення біогазу з вуглекислого газу дозволяє використовувати для експлуатації газових пальників пластин і гарячого водопостачання котлів. У зв'язку з корозійними діями сірководню, також необхідно видалити сірководню з біогазу перед його застосуванням з фільтром H2S.

В якості газопроводу можна використовувати як сталеві, так і пластикові труби, які стійкі до ультрафіолетового сонячного світла.

Тестові інструменти, що використовуються в біогазовому заводі, включають плавальний пристрій, термометр для моніторингу рівня сировини і температури в біореакторі, а також датчик тиску для визначення тиску в системі споживчого газу.

Джерело: www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=551