Главная > О Биогазе > Книги о биогазе > Руководство по биогазовым технологиям > Распространенные типы биогазовых установок

Распространенные типы биогазовых установок

Распространенные в мире типы биогазовых уста­новок классифицируются по методам загрузки сырья, методам сбора биогаза, по используемым для их со­оружения материалам, использованию дополнитель­ных устройств, горизонтальному или вертикальному расположению реактора, подземной или наземной кон­струкции.

Методы загрузки биогазовых установок

По методу загрузки сырья можно различить два разных типа биогазовых установок:

Установки порционной загрузки полностью заг­ружаются сырьем, а затем полностью освобождают­ся после определенного времени переработки. Для та­кого типа загрузки подходят установки любой конструкции и любой тип сырья, но такие установки отличают­ся нестабильным производством биогаза.

Установки непрерывной загрузки ежедневно загружаются маленькими порциями сырья. При загрузке нового сырья, равная порция переработанного шлама выгружается. Сырье, перерабатываемое в таких уста­новках, должно быть жидким и однородным. Производ­ство газа стабильно и количественно превышает объем вырабатываемого на порционных установках биогаза. Практически все стоящиеся сейчас в развитых странах установки работают как установки непрерывной загруз­ки.

Методы сбора биогаза в биогазовых устаноках

Внешний вид биогазовых установок зависит от выбранного метода сбора биогаза.

Баллонные установки представляют собой тер­мостойкий пластиковый или резиновый мешок (баллон), в котором совмещены реактор и газгольдер. Трубы для загрузки и выгрузки сырья крепятся прямо к пластику реактора. Давление газа достигается за счет растяжи­мости мешка и за счет дополнительного груза, кото­рый ложится на мешок.Преимущества такой установ­ки - низкая стоимость, легкость перемещения, просто­та конструкции, высокая для психофильного режима температура брожения, простота очистки реактора, заг­рузки и выгрузки сырья. Недостатки такой установки - короткий период эксплуатации (2-5 лет), высокая вос­приимчивость к внешним воздействиям, малая воз­можность создания дополнительных рабочих мест.

Вариантом баллонных установок являются ус­тановки канального типа, которые обычно закрыва­ются пластиком и предохраняются от прямого попа­дания солнечных лучей. Такие установки часто ис­пользуются в развитых странах, особенно при пере­работке сточных вод. Установки с мягким верхом мо­гут быть рекомендованы к использованию тогда, ког­да существует малая вероятность повреждения ре­зиновой оболочки реактора и когда температура окру­жающей среды достаточно высокая.

Установка канального типа
Рис.12. Установка канального типа
Установка с фиксированным куполом
Рис.13. Установка с фиксированным куполом

Установки с фиксированным куполом состоят из закрытого, куполообразного реактора и выгрузоч­ной емкости, также известной как компенсирующая емкость. Газ собирается в верхней части реактора -куполе. Когда загружается очередная порция сырья, переработанное сырье выталкивается в компенсирую­щую емкость. С увеличением давления газа, повышается уровень переработанного сырья в компенсирую­щей емкости.

Китайские биогазовые установки с фиксированным куполом (см. Рис. З в начале Руководства) являются наиболее распространенным типом всех подобных установок. Более 12 миллионов таких установок было построено и работает в Китае.

Использование газа в бытовых приборах осложняется переменами в давлении газа. Горелки и другие бытовые приборы практически невозможно настроить для оптимальной работы. Если необходимо постоян­ное давление газа, рекомендуется поставить регулятор давления в реакторе или выбрать другую конструк­цию установки.

Реакторы установок с фиксированным куполом обычно представляют собой кирпичные или бетонные емкости. Такие установки покрываются землей до вершины, наполненной газом для сдерживания внутренне­го давления (до 0,15 бар). По экономическим причинам минимальный рекомендуемый размер реактора 5 м3. Известны такие установки с объемами реакторов до 200 м3.

Газгольдером является верхняя часть установки с фиксированным куполом (место, где собирается газ), которая должна быть герметична. Кирпичная кладка и бетон не герметичны, поэтому эта часть установ­ки должна покрываться слоем вещества не пропускающим газ (латекс, синтетические краски). Возможнос­тью уменьшить риск трещин в газгольдере является строительство слабого кольца в кладке реактора. Такое кольцо является эластичным соединением между нижней (водонепроницаемой) и верхней (газонепрони­цаемой) частью полусферической структуры установки. Оно предотвращает продвижение трещин, появляющихся из-за гидростатического давления в нижних частях реактора в верхнюю часть газгольдера.

Установки с плавающим куполом состоят обыч­но из подземного реактора и подвижного газгольдера. Газгольдер плавает или прямо в сырье или в специ­альном водяном кармане. Газ накапливается в газголь­дере, который поднимается или опускается в зависи­мости от давления газа. Газгольдер поддерживается специальной рамкой от опрокидывания. Если газголь­дер плавает в специальном водном кармане, он пре­дохранен от опрокидывания.

Преимуществами этой конструкции являют­ся легкость ежедневных операций, легкость опреде­ления объема газа по высоте, на которую поднялся газгольдер. Давление газа является постоянным, и определяется весом газгольдера. Строительство установки с плавающим куполом нетрудное, и ошиб­ки в конструкции обычно не ведут к большим пробле­мам в получении газа. Недостатками такой конст­рукции являются высокая стоимость стального ре­актора и высокая чувствительность железа к кор­розии. Поэтому, установки с плавающим куполом имеют меньший срок службы, чем установки с фиксированным верхом.

В прошлом, установки с плавающим куполом строились в основном в Индии. Такие установки со­стоят из цилиндрического или куполообразного кирпич­ного или бетонного реактора и плавающего газголь­дера.

Газгольдер плавает в специальном водяном кар­мане или прямо в сырье и имеет внутреннюю или вне­шнюю раму, которая обеспечивает стабильность и со­храняет газгольдер в вертикальном положении. При выработке биогаза, газгольдер всплывает выше, при использовании газа, он опускается. Такие установки используются, в основном, для переработки навоза, органических отходов и фекалий в режиме постоянной, т.е. ежесуточной загрузки. Чаще всего они строятся на фермах среднего размера (реактор: 5-15 м3) или в больших агро-индустриальных комплексах (реактор: 20­100 м3).

Установка с плавающим куполом в с.Садовое Литинского района, Винницкой области, Украина
Рис.14. Установка с плавающим куполом в с.Садовое Литинского района, Винницкой области, Украина
Индийский стандарт на сооружение установки с плавающим куполом
Рис.15. Индийский стандарт на сооружение установки с плавающим куполом

Горизонтальные и вертикальные установки

Выбор расположения реактора установки зависит от метода загрузки и наличия свободной территории в хозяйстве. Горизонтальные установки выбирают для непрерывного метода загрузки сырья и при наличии достаточного места. Вертикальные установки больше подходят для порционной загрузки сырья и используются при необходимо­сти для уменьшения места, занимаемого реактором.

Подземные и наземные установки

При выборе расположения установки нужно учитывать топог­рафию и пользоваться ею для оптимизации работы установки. Например, очень удобно располагать установку на склоне, чтобы загрузочное отверстие находилось достаточно низко, сырье в ре­акторе перемещалось за счет легкого наклона к выгрузочному от­верстию, которое находилось бы на небольшой высоте для удоб­ства загрузки в транспортные средства.

Еще один фактор, который нужно учитывать при выборе установки, это улучшенная теплоизоляция подземных установок, включающая слабое влияние суточных изменений температуры на процесс сбраживания сырья, так как тем­пература почвы на глубине более 1 метра практически не изменяется.

Биогазовая установка, расположенная на склоне
Рис.16. Биогазовая установка, расположенная на склоне

Металлические, бетонные и кирпичные реакторы

Установки можно различать по материалам, из которых изготовляется реактор. Бетонные реакторы обычно сооружаются под землей. Бетонный реактор имеет цилиндрическую форму, и небольшие установки (до 6 м3) могут изготовляться на конвейерной основе. Необходимы специальные меры для герметизации реактора.Преимущества: Низкие затраты на сооружение и материалы, возможность массового производ­ства. Недостатки: Большой объем потребления хо­рошего качественного бетона, необходимость ква­лифицированных строителей и большого количества проволочной сетки, относительная но­визна и конструкции, необходимость специальных мер для обеспечения герметичности газгольдера.

Кирпичные реакторы сооружаются для под­земных установок с фиксированным или плаваю­щим газгольдером и имеют округлую форму. Пре­имущества: Низкие начальные капиталовложения и долгий срок эксплуатации, нет движущихся или ржавеющих частей, конструкция компактна, эконо­мит место и хорошо изолирована, строительство создает местную занятость. Подземное располо­жение позволяет снизить площадь, занимаемую ус­тановкой, и предохраняет реактор от резких изме­нений температуры. Недостатки: Кирпичный газ­гольдер требует специальных покрытий для обес­печения герметичности и высокого мастерства, ча­сто случаются утечки газа, работа установки пло­хо контролируется из-за подземного расположения, установка требует тщательного расчета уровней постройки, подогрев сырья в реакторе очень сложен и дорог в осуществлении. Таким образом, кирпичные установки могут быть рекомендованы к применению только в теплых странах при наличии квалифицированного персонала.

Металлические реакторы подходят для любых типов установок, герметичны, выдерживают большое давление и просты в изготовлении. Часто можно использовать уже имеющиеся емкости. Но, металл относи­тельно дорогой и требует ухода для предотвращения ржавчины.

Сооружение кирпичного реактора на Кубе
Рис. 17. Сооружение кирпичного реактора на Кубе

Дополнительные устройства

В качестве примера использования дополнительных устройств можно рассмотреть типичную для раз­витых стран конструкцию биогазовой установки.

Емкость для смешивания сырья может быть разных размеров и форм, в зависимости от сырья. Обычно емкость содержит пропеллеры для смешивания или измельчения сырья и насос для загрузки сырья в реак­тор. Иногда, устанавливаются устройства для предварительного подогрева сырья для предотвращения за­медления процесса сбраживания сырья в реакторе.

Реактор обычно теплоизолирован и сделан из бетона или стали. Для оптимизации прохождения сырья большие реакторы имеют удлиненную форму. Сырье перемешивается медленно двигающимися роторами или биогазом. Есть установки, состоящие из двух и более реакторов.

Газгольдер делается или из гибкого материала и находится над емкостью реактора, или изготовляется из стали и располагается рядом с реактором.

Хранилище используется для хранения биоудобрения в зимнее время и может быть открытым или закрытым и соединенным с газгольдером для сбора остаточного биогаза. Биоудобрения перемешиваются перед подачей на поля.


Включите JS

Часть чистой прибыли нашей компании, поступает в фонд помощи детям:

Фонд "Руки Добра"