Лабораторно-практичне заняття 6

Розрахунок біогазогенераторних установок

Тривалість роботи - 2 год.

Мета – оволодіти методикою та порядком розрахунків параметрів біогазових установок.

Устаткування для вироблення біогазу

Основним у процесі ферментації є таке обладнання, котре по­винно максимально задовільняти умови життєдіяльності бактерій. Сучасні біоенергетичні уставки складаються з таких основних систем та устаткувань:

• системи приготування і подачі сировини у біореактор;

• біореактора (метантенка) з комплексом пристроїв для підтри­мування заданих умов (температури, лужності) у його середовищі;

• системи зберігання (газгольдер) і використання біогазу;

• системи видалення і транспортування шламу від метантенка.

Визначаючим конструктивним елементом системи для вироблення біогазу є біореактор (метантенк) (рис1). Він може бути вертикального або горизонтального виконання. Його об'єм можна визначити за кількістю завантажувальної речовини і тривалості процесу бродіння, тобто за величиною навантажувальної площі бродіння. Біогазогенератор повинен бути водо- і газонепроникливим, стійким до дії кислот, які утворюються в процесі бродіння. Виготовляють його зі сталі, бетону, пластмаси та інших матеріалів, які задовольняють поставленим вимогам.

Рис.1. Схема анаеробного процесу: 1 - теплообмінник; 2 -метантенк; 3 - газгольдер;

4 - шламонакопичувач

Форма метантенка залежить від місця розташування, умов експлуатації і проточноздатності конструкції.

Речовина, яка знаходиться в біогазогенераторі, періодично потребує перемішування. Процес перемішування здійснюють механічним (а) або гідравлічним (б) способом, а також за допомогою утвореного газу (в) (рис.2).

Рис. 2 Способи перемішування матеріалу в метантеку

У світовій практиці тепер використовуються такі види біогазогенераторів.

• домашній блок для тропічних регіонів (для переробки гною) (а),

• індійська система на гобарі. Гобар - висушений на сонці "ко­ров'ячий пляцок" стає придатним, як паливо. Понад 100 тис. таких установок є в Індії. У нагромаджувачі гній відділяється від зай­вих домішків (соломи). Пізніше в ньому йде процес бродіння 14 -ЗО діб. Газгольдер одночасно створює тиск до 10 см водяного сто­впчика. Відходи від переробки йдуть на удобрення ґрунту (б).

• китайський біогазогенератор: стаціонарний купольний кор­пус з бетону (є дешевшим за металічний плаваючий газгольдер). Збільшення об'єму газу призводить до росту тиску, тим самим до регулювання подачі бродильної біомаси (в);

• автоматизована промислова установка з підігрівом до 35 ºС (г).

• 

Рис. 3. Різновидності біогазогенераторів:

1 - вхід сировини; 2 - газопровід; З - рухоме накриття; 4 - вихід переробленої сировини; 5 - проміжна стінка; б - фермен­татор; 7 - газ; 8 - нагромаджувач; 9 - клапан; 10 - розмішувач; 11 - скло; 12 - ємність для продуктів переробки; 13 -газогенератор; 14 - подача газу; 15 - пальник; 16 - теплообмін­ник; 17 - водяний газгольдер

Широке застосування біогазу в Україні можливе як для вироб­ничих, так і для побутово-комунальних потреб. У програмі енергоощадності України виробництво біогазу в країні оцінюється у 20 - 25 млрд.кубометрів щорічно; в 2010 році можливе використання до 5 млрд. м³ біогазу. За допомогою електрогенераторів, які працюють на біогазі, з одного кубометра біогазу виробляєть­ся 1,8 - 5 кВт • год електроенергії.

Варанти вихідних даних для розв’язання задач наведені в додатку А.