Биогаз: перейдем на свое топливо?

В режиме безопасности
При сооружении и эксплуатации биогазовой установки следует соблюдать правила техники безопасности. Сам по себе метан практически не ядовит. Он легче воздуха. Однако при возрастании доли метана в воздухе (5—15% метана) образуется взрывоопасная смесь. Поэтому установка должна быть надежно герметизирована, а помещение, где она находится, хорошо вентилируемым. Для защиты от обратного удара пламени между потребителями газа и газгольдером, а также между газгольдером и реактором необходимы гравийные фильтры. Часто устанавливают также газоосушитель (для удаления влаги) и десульфитатор (для удаления сероводорода). Если производительность установки небольшая, то сероводорода образуется немного и для людей он серьезной опасности не представляет. Однако сероводород интенсивно разъедает металл трубопроводов и газовых приборов. Поэтому лучше от него избавиться, установив на пути газа к газгольдеру или к потребителю фильтр из дерновой руды, который нужно периодически менять. И все-таки, в целях большей гарантии безопасности нужно, чтобы перед началом эксплуатации биогазовую установку осмотрел и сертифицировал квалифицированный специалист газовой службы.
Обеспеченная стабильность
Биогазовая установка конструкции С. Н. Строганова работает по непрерывной технологической схеме. Для этого необходима стабильная температура биомассы в реакторе, которая поддерживается на одном уровне за счет интенсивного перемешивания субстрата. Важно, чтобы вал мешалки имел надежное сальни ковое уплотнение, иначе в случае утечки газа через него возможен взрыв. Кроме того, субстрат, подаваемый в реактор через трубопровод 1, должен быть хорошо измельчен, чтобы не забивались отверстия в перемешивающем устройстве.
Необходим перерыв
Установка Поэтша характеризуется низкой стоимостью оборудования и эксплуатации. Основа установки — деревянная ферментационная камера, состоящая из двух частей — нижней и верхней.
Нижнюю часть (непосредственно ферментационная камера), обкладывают каучуком или другим коррозионно-устойчивым герметичным материалом. В верхнюю часть загружают запас подготовленной к сбраживанию биомассы. Обе части камеры соединяются между собой двумя гидравлическими затворами. Биомасса насосом 3 нагнетается в теплообменник, где подогревается до температуры 30 °С. В теплообменнике циркулирует вода, нагретая до 60—65 °С горелкой 10, в которой сжигается часть выработанного установкой газа. Установка не имеет отдельного газгольдера для накопления выработанного газа. Полученный биогаз накапливается в камере над биомассой, откуда по трубопроводу через газоочиститель 6 направляется к потребителю. Если давление газа в камере 1 превышает 80 кПа, биомасса из нижней камеры перетекает в верхнюю. При снижении давления биомасса движется в обратном направлении. Таким образом поддерживается постоянное давление газа в системе.
Следует иметь в виду, что на подогрев биомассы расходуется до половины выработанного газа. Необходимые перерывы в работе этой установки: во время загрузки и разгрузки биомассы и переброженной жижи. Эффективность установки: 0,8—1 м3 газа за сутки из расчета на 1 м3 объема ферментационной камеры.
Газ — из цистерны использовать, например, цистерну от автомобиля для перевозки навозной жижи РЖТ-8 вместимостью 8 м3, от молоковоза или от цементовоза).
Наклонное расположение продольной оси резервуара облегчает стекание шлама к выгрузному отверстию. В резервуар монтируется простейшее перемешивающее устройство с ручным или механическим приводом. Поверхность цистерны нужно хорошо утеплить шлако- или стекловатой и наложить поверх кожух из жести, а в нижнюю часть цистерны вмонтировать трубу-теплообменник для подогрева биомассы. Свежая, подготовленная к сбраживанию, биомасса подается в цистерну постоянно или периодически через горловину. Перебродившая масса вместе со шламом удаляется по трубе в емкость для хранения.
Мощность двигателя для привода мешалки можно определить экспериментально, предварительно заполнив резервуар биомассой. Для этого на вал мешалки надевается шкив радиусом R. На шкив наматывается шнур, к концу которого прикрепляется динамометр. Натягивая шнур, приводят во вращение вал мешалки с частотой 2—4 об/мин и фиксируют показания динамометра F.
Установка «Дармштадт» успешно эксплуатируется в Германии на ферме крупного рогатого скота. Животные содержатся на подстилке.
Горизонтальный бетонный сбраживатель 5 вместимостью 20 м3 заглублен в землю. В здании коровника 1 установлен сборник свежего навоза 3, оборудованный мешалкой-измельчителем 2. В нем поступившая из стойлового помещения биомасса измельчается, перемешивается и периодически порциями подается через трубопровод 4 в сбраживатель 5. Отработанный биошлам сливается в отстойник 8. Периодичность пополнения метантенка свежей биомассой зависит от скорости сбраживания (20 сут. при температуре массы 30 °С). Механическое перемешивание осуществляется 6—10 раз в день по 1 мин со скоростью 8 м/мин. Привод мешалки 7 — от электродвигателя с редуктором. При диаметре мешалки 1,5 м частота ее вращения 1,7 об/мин.
Полученный газ через газопровод 9 подается в газгольдер 11. В трубопровод вмонтировано устройство 10 для очистки газа.
Выход биогаза при 70%-ном содержании метана составляет около 25 м3 в сут, или около 1,2 м3 в расчете на 1 м3 объема камеры сбраживания.
Недостатком установки является подземное расположение метантенка, что ухудшает теплотехнические показатели процесса из-за сложности использования современных теплоизоляционных материалов и гидроизоляции.