2.3 Устройство и принцип работы биогазовых установок
Биогаз является смесью метана, двуокиси углерода, а также содержит в небольшом количестве сероводород, азот, кислород. Калорийность биогаза зависит от процентного содержания в нем метана.
Стоимость строительства биогазовой станции зависит от ее мощности, вида перерабатываемого сырья, а также от варианта исполнения. Срок окупаемости биогазовой установки также разнится, но если учесть стоимость получаемых удобрений, то срок окупаемости может существенно сократится. Чем больше биогазовая установка, тем выше ее рентабельность и короче сроки окупаемости.
Все известные биогазовые установки сходны по своему строению. Основными элементами установки являются:
биореактор (метантенк);
газгольдер;
нагревательное устройство;
устройство для перемешивания субстрата;
система загрузки сырья (биомассы).
Представим схему биогазовой установки (Рисунок 2).
Рисунок 2 – Схема производства биогаза в животноводческом хозяйстве
Сырье (навоз сельскохозяйственных животных или иное пригодное для использования органическое сырье) подается в емкость сбора сырья. Из этой емкости оно поступает в биореактор (метантенк), представляющий собой герметичный сосуд. Сырье находясь в метантенке подогревается до необходимой температуры, которая устанавливается в зависимости от выбранного типа брожения, а также создается необходимое давление. В условиях полной анаэробности и отсутствия света происходит разложение органических веществ с последующим выходом биогаза. Биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), далее проходит систему очистки и подается в когенерационную станцию, осуществляющую выработку тепла и электричества. Отработанная масса удаляется из реактора и является готовым к использованию органическим удобрением [4, c. 231].
Биогазовые установки различаются по нескольким критериям:
форме метантенков;
способам перемешивания;
способам подогрева биомассы.
Метантенк может быть разнообразной формы. Различают цилиндрические, резервуары, которые имеют форму параллелепипеда, а также резервуары в виде вырытой траншеи. Каждый из этих видов имеет свои преимущества и недостатки, однако наиболее распространены цилиндрические биореакторы.
По техническому исполнению биогазовые установок также подразделяются на несколько типов схем:
Аккумулятивная схема. Данная схема предусматривает сбраживание биомассы в реакторах, которые служат одновременно и местом для хранения сброженного субстрата. Сырье постоянно подается в резервуар до его полного заполнения. Выгрузка сброженного субстрата производится один-два раза в год в период внесения удобрений в почву. Такие системы требуют больших объемов хранилищ.
Периодическая схема. Предполагает разовую загрузку исходного сырья в реактор, подачу туда же затравочного материала и выгрузку сброженного продукта. Такая система характеризуется большой трудоемкостью, неравномерным выходом газа и требует наличия отдельных резервуаров для накопления исходного навоза и хранения сброженного субстрата.
Непрерывная схема. В ней исходное сырье непрерывно или через определенные промежутки времени загружается в камеру сбраживания, откуда одновременно удаляется такое же количество сброженного осадка. Для ускорения процесса сбраживания в реактор могут вноситься различные добавки [6, c. 38].
Таким образом биогазовые установки представляют собой комплексное решение утилизации органических отходов для получения тепловой и электрической энергии, а также землеудобрений. Биогазовые установки являются технически сложными устройствами, однако современные модели таких установок имеют достаточную степень автоматизации, и требуют минимальный контроль со стороны человека.