Борьба за экологию и защита окружающей среды вынуждают простых обывателей искать альтернативу классическому твердому топливу (дровам, углю, брикетам). Сегодня многие частные домохозяйства начинают обзаводиться биогазовыми установками. В обзоре будет рассказано, как сделать биореактор для биогаза.
Биогаз – горючее газовое топливо, основу которого составляет метан (50-70%). Дополнительно биогаз имеет сопутствующие негорючие компоненты: двуокись углерода (углекислый газ, СО2) до 20-50%, а также сероводород. В составе биогаза присутствуют и другие летучие компоненты: водород, водяной пар и пр.
Теперь подробнее рассмотрим, что такое биогазовое топливо, из чего производят биогаз и что потребуется для сборки домашнего биогазового реактора.
Основные сведения о биометане
Биометан – тот же природный газ (метан), но получаемый в результате разложения биологической массы (как растительного, так и животного происхождения). Классический же природный газ получают в основном в процессе переработки нефтепродуктов.
Эталонным сырьем для получения биогаза (биометана) является жир. Из 1 тонны жира можно добыть около 1300 (м3) биометана.
Зеленое растительное сырье обеспечивает выход около 100-150 (м3) домашнего биогаза из 1 (т). Навоз крупного рогатого скота позволяет получить в пределах 50 (м3) метана из 1 (т) сырья.
Температура горения биогаза находится в пределах 800-1300 С. Точное значение нагрева определяется соотношением биометана и негорючих примесей (углекислого газа, сероводорода).
Для использования биогаза нет необходимости в сжижении топлива. Полученный в домашних условиях биогаз хранят в так называемом газгольдере. Это простая надувная камера, которая естественным образом заполняется биометаном, без насоса или компрессора.
Маломерный биореактор, объемом до 50-70 (л), вырабатывает горючий газ под давлением около 1,5-2 атмосферы. Биогазовая установка с реактором 100-200 (л) и более того, позволяет заполнять газгольдер под более высоким давлением, 2-3 атмосферы.
Что еще нужно знать про домашний биогаз.
Автогаз на биометане
Биометан относят к числу экологически чистых «зеленых» видов топлива. Некоторые автомобили оборудуются газобаллонным оборудованием (ГБО) для биометана (метана). Но широкого распространения данный вид топлива не нашел, так как биометан сжижается под очень высоким давлением, около 250 (атм).
Для сравнения, традиционный пропановый баллон рассчитан на давление до 30 (атм).
Газовый баллон под биометан, как и газораспределительная система ГБО, имеет нескромно высокую цену. На биометане ездит в основном спецтранспорт, мусороуборочные машины и прочая коммунальная техника.
Как получить биогаз в домашних условиях.
Конструкция биогазовой установки
Да, получение чистого метана (природного газа) относят к числу высокотехнологичного производства. В домашних условиях чистый метан получить нереально. Совсем другим делом является изготовление биометана на основе биогаза.
Выработка биометана возлагается на плечи метановых бактерий, которые разлагают растительное и животное сырье. Для запуска биогазовой установки нужно лишь придумать, в какой емкости будет происходить метановое разложение. Дополнительно следует разработать систему сбора горючего биогаза.
Как сделать биореактор для биогаза. Простейшая богазовая установка состоит из следующих компонентов:
- Биореактор
- Газгольдер
- Газовый трубопровод
Нужно отдельно заметить, что в составе домашнего биогаза присутствует весьма высокая концентрация CO2, сероводорода и водяного пара. Это сопутствующие летучие компоненты, которые не горят. Но балластные вещества вступают в реакцию с металлическими трубопроводными коммуникациями, кранами, манометром и горелкой печи (газовой конфоркой).
Под действием балластных летучих соединений весьма быстро приходят в негодность все металлические составляющие биогазовой установки.
Дополнительно при горении биогаза образует раствор серной кислоты, что обусловлено нагревом смеси балластных компонентов (сероводорода, водяного пара и углекислоты). В этом случае газовая конфорка может и не пострадает, но дышать такой гарью категорически запрещено.
Чтобы нивелировать действие негорючих балластных компонентов, биогаз рекомендуется очищать при помощи многоступенчатой системы фильтрации.
Если биогазовая система используется только для подключения газовой печи, то вполне реально обойтись без фильтрации. Но нужно будет ставить печь либо на улице, либо под хорошей вытяжной системой.
Если же биогаз используется для нагрева отопительного котла, то без хорошей системы фильтрации дорогостоящее нагревательное оборудование быстро выйдет из строя, так как со временем просто разъест теплообменник.
Как получить биогаз в домашних условиях.
Сборка миниатюрной биогазовой установки
Необходимо сразу обратить внимание, что метановые бактерии являются анаэробными. Для жизнедеятельности таких микроорганизмов не требуется воздух. Метановое разложение может происходить в полностью герметичной емкости (биореакторе).
Но для процесса метанового разложения необходима температура окружающей среды от +15 С и выше. По холоду метановые бактерии становятся неактивными и процесс выработки домашнего биогаза останавливается.
При благоприятных условиях температура внутри биогазового реактора достигает около 40 С. Это сопутствующий нагрев, обусловленный жизнедеятельностью анаэробных бактерий.
При доступе внутрь биореактора воздуха температура разлагающейся массы может быть увеличена до +70 С. Но в этом случае установка превратится в простой компостер.
Для создания миниатюрного биореактора потребуются:
- Стеклянная банка 3 (л)
- Плотная капроновая крышка
- Пластиковая труба Ø20 (мм), около 40 (см)
- Пластиковый кран
- Врезка в крышку
- Муфты для пайки труб
- 2 надувных шарика вместительностью по 5 (л)
- Горелка в виде металлического штуцера
- Герметик
Для сборки пластикового газопровода потребуется специальный паяльник для пластиковых труб.
Итак, как сделать биореактор для биогаза. Процесс изготовления биогазовой установки:
- Первым делом собираем газопровод. Через крестовую муфту соединяем нижнюю, верхнюю и боковые трубки.
Нижняя трубка подключается к биореактору, через врезку в капроновую крышку. Верхняя крышка идет на горелку, которая представлена штуцером. Перед горелкой следует врезать кран.
Боковые трубки подключают надувные шарики, выполняющие функцию накопительного газгольдеора.
В капроновой крышке изготавливается отверстие под установку врезного фитинга.
- Наполняем биореактор сырьем для метанового разложения. Можно использовать куриный помет, навоз, зеленую массу с огорода (сорняки, обрезки веток, ботву и пр.).
Банку объемом 3 (л) следует заполнить на 3/4. В банке обязательно должна остаться пустота, около 30% от общего объема. Воздушная прослойка нивелирует увеличение массы при брожении, а также создаст рабочее пространство для нормального запуска биогазовой реакции.
- Устанавливаем газопровод на миниатюрный биореактор. Следует сразу подсоединить надувные шарики.
Все разъемные стыки необходимо хорошо обработать герметиком. Герметизируется посадочное место капроновой крышки и врезка газовой трубки. Герметик следует нанести на места подсоединения шариков, за стяжкой/хомутом.
- Перекрываем кран и ожидаем наполнения биогазгом газгольдеров (шариков).
- Через несколько часов после запуска биогазовой реакции можно сделать пробу на поджиг газовой смеси. Газовый кран нужно открыть самую малость, на 5-10% от полного протока.
Если в домашнем биогазе будет достаточная концентрация биометана, то газовая смесь нормально загорится.
Биометан может воспламеняться при концентрации не менее 20%. С ростом интенсивности биогазовой реакции концентрация биометана будет возрастать, вплоть до 50-70%.
Газовая смесь с концентрацией метана от 50% и выше обеспечивает стойкое качественное горение. Если биометана меньше, то огонь будет «плясать» и периодически тухнуть, из-за воздействия балластных летучих компонентов (углекислоты и сероводорода).
Дополнительная информация о биореакторе и сырье, из чего производят биогаз.
Как долго будет вырабатываться биогаз
Метановое разложение обычно протекает от 2 до 6 месяцев, а в некоторых случаях и более того. Время разложения биогазового сырья будет зависеть от многих факторов: температура окружающей среды, тип и количество сырья.
В среднем при заполнении миниатюрного реактора можно рассчитывать, что из 1 (кг) сырья можно получить около 50-100 (л) домашнего биогаза, а в некоторых случаях и более того, зависимо от типа разлагаемого материала.
При расчете массы не берут в учет вес воды. Расчет производительности биореактора осуществляется для сухого сырья.
