집 난방 라디에이터 집 난방을 위한 DIY 바이오가스 설치. 바이오가스 플랜트 농부용 바이오가스 플랜트

집 난방을 위한 DIY 바이오가스 설치. 바이오가스 플랜트 농부용 바이오가스 플랜트

메탄 생산 문제는 가금류나 돼지를 사육하고 소를 키우는 개인 농장 소유주들의 관심사입니다. 일반적으로 이러한 농장에서는 상당량의 유기 동물 배설물이 발생하는데, 이는 값싼 연료원이 됨으로써 상당한 이익을 가져올 수 있습니다. 이 자료의 목적은 동일한 폐기물을 사용하여 집에서 바이오가스를 생산하는 방법을 알려주는 것입니다.

바이오가스에 대한 일반 정보

다양한 거름과 가금류 배설물에서 얻은 가정용 바이오가스는 대부분 메탄으로 구성되어 있습니다. 생산에 사용된 폐기물에 따라 50~80%가 있습니다. 스토브와 보일러에서 연소되는 동일한 메탄이며 때로는 미터 판독 값에 따라 많은 돈을 지불합니다.

집이나 시골에서 동물을 키울 때 이론적으로 생산할 수 있는 연료의 양에 대한 아이디어를 제공하기 위해 바이오가스 생산량과 순수 메탄 함량에 대한 데이터가 포함된 표를 제시합니다.

표에서 볼 수 있듯이 소똥과 사일리지 폐기물에서 효과적으로 가스를 생산하려면 상당히 많은 양의 원료가 필요합니다. 돼지 똥과 칠면조 배설물에서 연료를 추출하는 것이 더 수익성이 높습니다.

가정용 바이오가스를 구성하는 물질의 나머지 부분(25-45%)은 이산화탄소(최대 43%)와 황화수소(1%)입니다. 연료에는 질소, 암모니아 및 산소도 포함되어 있지만 소량입니다. 그건 그렇고, 분뇨 더미에서 익숙한 "쾌적한"냄새가 나는 것은 황화수소와 암모니아의 방출 덕분입니다. 에너지 함량에 있어서, 1m3의 메탄은 연소 시 이론적으로 최대 25MJ(6.95kW)의 열에너지를 방출할 수 있습니다. 바이오가스의 연소 비열은 구성 요소 중 메탄의 비율에 따라 달라집니다.

참고로.실제로 중앙 구역에 위치한 단열 주택을 난방하려면 난방 시즌 동안 면적 1m2당 약 45m3의 생물학적 연료가 필요한 것으로 확인되었습니다.

자연은 우리가 받기를 원하는지 여부에 관계없이 분뇨에서 나오는 바이오가스가 자발적으로 형성되도록 배열합니다. 거름더미는 영하의 기온에도 야외에 있는 것만으로도 1년에서 1년 반 안에 썩습니다. 이번에는 바이오가스를 방출하지만 시간이 지남에 따라 공정이 연장되기 때문에 소량만 방출됩니다. 원인은 동물 배설물에서 발견되는 수백 종의 미생물이다. 즉, 가스 진화를 시작하는 데는 아무것도 필요하지 않으며 자체적으로 발생합니다. 그러나 프로세스를 최적화하고 속도를 높이려면 특수 장비가 필요하며 이에 대해서는 나중에 논의할 것입니다.

바이오가스 기술

효과적인 생산의 본질은 유기 원료의 자연적인 분해 과정을 가속화하는 것입니다. 이를 위해서는 그 안에 있는 박테리아가 번식과 폐기물 처리를 위한 최상의 조건을 조성해야 합니다. 그리고 첫 번째 조건은 원료를 밀폐 용기, 즉 원자로, 그렇지 않으면 바이오 가스 발생기에 넣는 것입니다. 폐기물은 초기 기질이 얻어질 때까지 계산된 양의 깨끗한 물과 함께 반응기에서 분쇄되고 혼합됩니다.

메모.박테리아의 수명에 악영향을 미치는 물질이 기질에 들어 가지 않도록 깨끗한 물이 필요합니다. 결과적으로 발효 과정이 크게 느려질 수 있습니다.

산업용 바이오가스 생산 공장에는 기질 가열, 혼합 수단, 환경 산도 제어 기능이 갖추어져 있습니다. 발효 중에 발생하고 바이오가스 방출을 방해하는 표면의 딱딱한 껍질을 제거하기 위해 교반이 수행됩니다. 기술 프로세스 기간은 최소 15일이며, 이 기간 동안 분해 정도는 25%에 이릅니다. 최대 연료 생산량은 바이오매스 분해의 최대 33%까지 발생하는 것으로 믿어집니다.

이 기술은 매일 기질을 갱신하여 분뇨에서 가스를 집중적으로 생산하며, 산업 시설에서는 하루에 수백 입방미터에 달합니다. 전체 부피의 약 5%에 해당하는 폐기물 질량의 일부가 반응기에서 제거되고 동일한 양의 신선한 생물학적 원료가 그 자리에 적재됩니다. 폐기물은 밭의 유기비료로 사용됩니다.

바이오가스 플랜트 다이어그램

집에서 바이오가스를 생산할 때 산업 생산처럼 미생물에 유리한 조건을 조성하는 것은 불가능합니다. 그리고 우선, 이 진술은 발전기 가열 조직에 관한 것입니다. 알려진 바와 같이, 이를 위해서는 에너지 소비가 필요하며 이는 연료 비용의 상당한 증가로 이어집니다. 발효 과정에 내재된 약알칼리성 환경에 대한 적합성을 제어하는 것이 가능합니다. 그러나 편차가 있는 경우 어떻게 수정할 수 있습니까? 다시 비용이 발생합니다.

자신의 손으로 바이오가스를 생산하려는 개인 농장 소유자는 사용 가능한 재료로 간단한 디자인의 반응기를 만든 다음 능력에 따라 현대화하는 것이 좋습니다. 해야 할 일:

최소 1m3의 부피를 갖는 밀봉된 용기. 다양한 소형 탱크와 배럴도 적합하지만 원자재 양이 부족하여 연료가 거의 방출되지 않습니다. 이러한 생산량은 귀하에게 적합하지 않습니다.
집에서 바이오가스 생산을 조직할 때 용기를 가열할 가능성은 없지만 반드시 단열해야 합니다. 또 다른 옵션은 원자로를 땅에 묻어 상부를 단열하는 것입니다.
반응기에 어떤 디자인의 수동 교반기를 설치하고 상단 덮개를 통해 핸들을 확장합니다. 핸들 통로 어셈블리는 밀봉되어야 합니다.
기질을 공급 및 하역하고 바이오가스를 수집하기 위한 파이프를 제공합니다.

아래는 지면 아래에 위치한 바이오가스 플랜트의 다이어그램입니다.

1 – 연료 발생기(금속, 플라스틱 또는 콘크리트로 만들어진 용기) 2 - 기판을 채우는 호퍼; 3 – 기술 해치; 4 – 물개 역할을 하는 용기; 5 – 폐기물 폐기물 하역용 배출구; 6 – 바이오가스 샘플링 파이프.

집에서 바이오가스를 얻는 방법?

첫 번째 작업은 폐기물을 크기가 10mm 이하인 부분으로 분쇄하는 것입니다. 이렇게 하면 기질 준비가 훨씬 쉬워지고 박테리아가 원료를 처리하기가 더 쉬워집니다. 결과물은 물과 완전히 혼합되며 그 양은 유기물 1kg 당 약 0.7 리터입니다. 위에서 언급했듯이 깨끗한 물만 사용해야 합니다. 그런 다음 자체 제작한 바이오가스 플랜트를 기질로 채운 후 반응기를 밀봉합니다.

하루 동안 여러 번 용기를 방문하여 내용물을 혼합해야 합니다. 5일째 되는 날에는 가스의 유무를 확인하고, 가스가 나타나면 주기적으로 압축기를 이용해 실린더에 펌핑해 내십시오. 이것이 제때 완료되지 않으면 반응기 내부의 압력이 증가하고 발효가 느려지거나 심지어 완전히 중단될 수도 있습니다. 15일 후에는 인쇄물의 일부를 꺼내고 같은 양의 새 인쇄물을 추가해야 합니다. 동영상을 시청하면 자세한 내용을 확인할 수 있습니다.

결론

가장 간단한 바이오가스 설치로는 귀하의 모든 요구 사항을 충족하지 못할 가능성이 높습니다. 그러나 현재 에너지 자원 비용을 고려할 때 원자재 비용을 지불할 필요가 없기 때문에 이는 이미 가정에 상당한 도움이 될 것입니다. 시간이 지남에 따라 생산에 긴밀하게 참여하면 모든 기능을 파악하고 설치에 필요한 개선을 수행할 수 있습니다.

열 및 전기 에너지를 생성하는 대체 방법의 인기가 높아짐에 따라 많은 시골집 및 별장 소유자는 외부 에너지 공급 업체로부터 특정 자율성을 얻기를 원하게 되었습니다. 더욱이, "구매한" 에너지는 가격이 지속적으로 상승하는 경향을 보이고 있으며, 시골 농장의 유지 비용은 날이 갈수록 점점 더 비싸지고 있습니다. 바이오가스 플랜트는 외부 에너지원에 대한 훌륭한 대안입니다. 최소한 집에 난로용 가연성 가스를 공급할 수 있으며, 전력이 증가하면(본인 또는 구매한 폐기물이 충분한 경우) 집과 전체 가족 모두에게 난방과 전기를 모두 제공할 수 있습니다.

바이오가스 플랜트가 필요한 사람

바이오가스 플랜트는 생물학적 원료로부터 가연성 가스를 생산하는 데 사용됩니다. 따라서 가연성 가스가 필요한 곳이면 어디든 필요합니다. 즉, 열에너지와 전기에너지를 얻는 것입니다.
우선, 생물학적 폐기물 형태의 원자재가 많은 농장에는 바이오가스 플랜트가 필요합니다. 이러한 방식으로 생산을 낭비 없이 만들 수 있을 뿐만 아니라, 독립적인 에너지 생산과 열 및 전기 에너지 구매 비용이 없기 때문에 수익성을 크게 높일 수도 있습니다.

바이오가스 플랜트 설계자이자 페름 출신의 농부인 Vladimir Rashin은 적절한 장치를 사용하여 폐기물을 독립적으로 처리하는 농업 생산이 열 및 전기 에너지는 물론 가연성 가스에 대한 요구 사항을 완벽하게 충족한다는 것을 자신의 경험을 통해 입증했습니다. . 그의 메추라기 농장에서 바이오가스는 건물(주거용, 유틸리티 및 산업용) 난방, 전기 생산, 주방 스토브 및 차량 연료 보급에 사용됩니다. Rashin 농장의 모든 자동차는 바이오가스로 운행됩니다. 이 경우 바이오가스 플랜트의 주요 원료는 메추라기 배설물이다. 그 생산량은 바이오가스 외에 유기비료도 생산하여 농장에 추가적인 수입을 가져다줍니다.

Vladimir Rashin과 같은 바이오가스 플랜트는 모든 농업 생산의 수익성을 크게 높일 수 있습니다. 분뇨뿐만 아니라 목재 가공 산업에서 발생하는 각종 폐기물(나무껍질, 톱밥 등)과 거의 모든 유기물질을 바이오가스 생산의 원료로 사용할 수 있습니다.

또한, 바이오가스 플랜트는 농업에 중점을 두지 않는 농장이라도 시골집이나 별장에서 사용할 수 있습니다. 모든 농장의 가정 폐기물은 개별 바이오가스 플랜트의 원자재를 제공하기에 충분하며, 농장에 열 및 전기 에너지가 완전히 제공되지 않는 경우 최소한 그러한 에너지 구매 비용을 줄이십시오. 또한, 가정 쓰레기 외에도 모든 시골 농장에는 부지에서 발생하는 쓰레기(잡초, 가지치기 등)도 포함되어 있습니다. 글쎄, 시골집에 미니 바이오가스 설비를 사용하여 가연성 가스가 포함된 주방 스토브를 제공할 수도 있습니다.

바이오가스 생산 원리

바이오가스는 특수 박테리아에 의해 제공되는 바이오매스의 혐기성(즉, 산소 없이) 발효를 통해 생산됩니다. 이 과정에는 가수분해, 산 생성, 메탄 생성이라는 세 가지 유형의 박테리아가 관여합니다.

바이오가스 플랜트는 여러 부분(컨테이너)으로 구성됩니다. 먼저, 원료가 예비 용기에 들어가고, 여기에서 완전히 혼합되고 분쇄되어(고체 부분의 경우) 균질한 덩어리가 됩니다. 그런 다음 분쇄된 원료는 반응기(바이오매스가 직접 발효되는 용기)로 들어갑니다.

원자로는 일반적으로 내산성이 있는 철근 콘크리트로 만들어집니다. 이 용기는 완전히 밀봉되어 있습니다. 발효 과정의 속도를 높이기 위해 용기 안의 액체를 가열하고 교반합니다. 대부분의 경우 열병합 발전 장치는 원자로를 가열하는 데 사용됩니다. 이러한 설치에서는 열 및 발전기를 냉각해야 하며 제거된 열은 원자로로 들어갑니다. 열은 특수 온수 보일러에서도 나올 수 있습니다.

발효 공정이 완료된 후 반응기에서 생성된 가스는 가스 홀더로 들어가 압력이 균등해지고 바이오가스는 열 및 발전기(가스 또는 디젤 가스)로 들어가 열 또는 전기적 결과를 얻습니다. 에너지가 생산됩니다.

바이오가스 외에도 고형분(유기 비료)이 반응기에 침전되어 현장에서 사용될 수 있습니다. 가스가 방출된 후 반응기에서 액체 비료도 얻습니다. 액체비료와 고체비료 모두 농축되어 농업에 활발히 사용됩니다.

산업용 바이오가스 플랜트에는 자동 제어 기능이 있습니다. 자동화는 원자재를 설비로 유입하고 혼합하고 온도를 제어하고 발전기 작동 등을 담당합니다. 또한 이러한 설비에는 비상 플레어 장치가 장착되어 있습니다. 엔진이 정지하면 가스가 단순히 연소됩니다. 또한, 산업용 바이오가스 플랜트에는 액체 비료 포장 라인이 설치되어 있는 경우가 많으며, 이 경우 비료는 작은(최대 1리터) 병에 포장됩니다.

개별 바이오가스 플랜트

개별 바이오가스 플랜트의 작동 원리는 산업용 플랜트의 작동 원리와 동일합니다. 사실, 미니 설치에는 기판 혼합 및 기타 자동화를 위한 자동 장치가 거의 장착되지 않습니다. 이는 이러한 장비를 갖춘 가정용 설치 비용이 크게 증가하기 때문입니다. 대부분의 경우 이러한 시설에는 온도 제어, 발전기 작동 등을 위한 장치만 있고 미니 바이오가스 플랜트의 모든 유지 관리는 수동으로 수행됩니다.

가정용 바이오가스 플랜트는 농장에 가축이나 농작물을 생산하지 않는 경우 주로 주방용 가연성 가스 생산에 사용됩니다. 그러나 시골집과 별장에 완전한 에너지 단지, 즉 "주방" 가스뿐만 아니라 열 및 전기 에너지를 제공하기 위해 미니 설치를 사용하는 경향이 증가하고 있습니다. 더욱이, 이것은 더 이상 농장에 있는 크고 작은 가축의 존재에 달려 있지 않으며, 가정용 바이오가스 플랜트의 원자재는 가장 가까운 농장에서 간단히 구매됩니다. 이는 분뇨일 수도 있고 목재 가공 산업에서 발생하는 폐기물일 수도 있습니다.

DIY 바이오가스 플랜트

국내 수요를 위한 바이오가스 플랜트 건설은 소형 플랜트라 할지라도 비용이 저렴하지 않습니다. 그리고 이러한 장비에 대한 투자 회수 기간은 상대적으로 짧지만(5~7년) 모든 소유자가 필요한 금액을 투자할 준비가 되어 있거나 기회가 있는 것은 아닙니다. 예, 장점은 분명합니다. 짧은 시간 내에 미니 바이오가스 플랜트의 도움으로 구매한 에너지원에서 거의 완전한 자율성을 얻을 수 있고 농장을 자급자족할 수 있으며 추가 보너스로 무료 비료를 받을 수도 있습니다. 그러나 오늘 돈을 지불해야하며 혜택은 몇 년 후에야 나타납니다. 따라서 많은 시골집 및 별장 소유자가 궁금해합니다. 바이오 가스 플랜트를 직접 만드는 방법은 무엇입니까?

미니 바이오가스 플랜트는 그다지 복잡하지 않으며 건설 관리도 매우 쉽습니다. 이로 인해 상당한 금액이 절약됩니다. 또한 즉석 수단과 재료를 사용하는 바이오가스 플랜트용 프로젝트도 있습니다(예: 벨 반응기를 사용하고 벨을 고무로 만들 수 있는 등). 즉, 바이오가스 생산을 위한 자체 설치는 최소한의 비용으로 원하는 보너스를 얻는 것을 의미합니다.

바이오가스 플랜트를 건설할 때에는 생산성이 어느 정도인지 정확하게 계산하는 것이 필요합니다. 이를 위해서는 원하는 바이오가스 소비자(예: 밥솥, 자동차 장비 등)를 모두 고려해야 합니다. 바이오가스가 전기 및/또는 열 에너지를 생산하는 데 사용되도록 계획된 경우 계산에는 모든 에너지 소비자가 포함되어야 합니다. 계산에 따라 바이오가스 플랜트 프로젝트가 생성됩니다.

직접 만든 바이오가스 생산 공장은 인터넷에서 널리 이용 가능합니다. 샘플 계산, 장치 도면 및 자세한 설명을 찾을 수 있습니다. 다양한 장치를 선택하면 여러 개의 챔버가 있는 복잡한 설치와 단순화된 버전을 모두 만들 수 있습니다(예: 가스 배출 장치가 있는 고무 벨로 덮인 오수 풀과 같은 간단한 장치). 누구나 자신의 욕구, 능력 및 기술에 따라 집에서 만든 설치를 선택할 수 있습니다. 이 경우에는 단계별 사진이나 비디오를 동반한 설명이 특히 유용합니다.

자신의 손으로 바이오가스 플랜트를 만들면 장치 비용을 최대 50%까지 절약할 수 있어 장비 투자 회수 기간이 크게 단축됩니다. 또한 처음부터 가장 간단한 설치를 수행하면 가정에서 이러한 장비의 필요성을 평가할 수 있을 뿐만 아니라 점진적으로 돈을 투자할 수 있습니다. 이는 많은 경우 필요한 전체 금액을 한 번에 지불하는 것보다 훨씬 쉽습니다.

바이오가스 플랜트는 어떻게 작동하나요?

소비 생태학 부동산: 사유지에서 집에서 소량으로 바이오 연료를 생산하는 것이 수익성이 있습니까? 여러 개의 금속 통과 기타 철 쓰레기가 있고 여가 시간이 많지만 관리 방법을 모른다면 그렇습니다.

당신의 마을에 천연가스가 없고 앞으로도 없을 것이라고 가정해 보세요. 그리고 있다 하더라도 비용이 듭니다. 전기와 액체 연료를 사용한 값 비싼 난방보다 훨씬 저렴하지만. 가장 가까운 펠렛 생산 작업장은 수백 킬로미터 떨어져 있으며 운송 비용이 많이 듭니다. 해마다 장작을 구입하는 일이 점점 더 어려워지고 있고, 장작을 태우는 일도 번거롭습니다. 이러한 배경에서 뒷마당의 잡초, 닭 배설물, 좋아하는 돼지의 거름 또는 주인 바깥집의 내용물로부터 무료로 바이오가스를 얻는다는 아이디어는 매우 유혹적입니다. 당신이 해야 할 일은 생물반응기를 만드는 것뿐입니다! TV에서는 독일 농부들이 얼마나 절약하는가에 대해 이야기합니다. "거름" 자원으로 몸을 따뜻하게 유지하고 있으며 이제는 "가즈프롬"이 필요하지 않습니다. '대변에서 필름을 떼어낸다'는 말이 사실인 곳이다. 인터넷에는 "바이오매스에서 추출한 바이오가스"와 "직접 바이오가스 플랜트"라는 주제에 관한 기사와 비디오가 넘쳐납니다. 그러나 우리는 이 기술의 실제 적용에 대해 거의 알지 못합니다. 모두가 집에서 바이오가스를 생산하는 것에 대해 이야기하고 있지만 마을에서 구체적인 사례를 본 사람은 거의 없으며 전설적인 Yo-Mobile도 도로에서 볼 수 있습니다. 왜 그런지, 농촌 지역의 진보적인 바이오에너지 기술의 전망은 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.

바이오가스란 무엇인가 + 약간의 역사

바이오가스는 다양한 종류의 박테리아에 의한 바이오매스의 순차적인 3단계 분해(가수분해, 산 및 메탄 형성)의 결과로 형성됩니다. 유용한 가연성 성분은 메탄이며 수소도 존재할 수 있습니다.

가연성 메탄을 생성하는 박테리아 분해 과정

어느 정도는 동물 및 식물 유래 잔해가 분해되는 동안 가연성 가스가 형성됩니다.

바이오가스의 대략적인 구성, 구성 요소의 구체적인 비율은 사용된 원료 및 기술에 따라 다릅니다.

사람들은 오랫동안 이러한 유형의 천연 연료를 사용하려고 노력해 왔으며 중세 연대기에는 1000년 전 현재 독일의 저지대 주민들이 가죽 모피를 늪 슬러리에 담그어 썩어가는 식물에서 바이오가스를 받았다는 사실에 대한 언급이 포함되어 있습니다. 암울한 중세 시대와 심지어 계몽된 세기에도 특별히 선택된 식단 덕분에 제때에 풍부한 메탄 가스를 방출하고 발화시킬 수 있었던 가장 재능 있는 운석사들은 쾌활한 공정한 공연으로 대중의 끊임없는 즐거움을 불러일으켰습니다. 산업용 바이오가스 플랜트는 19세기 중반에 다양한 수준의 성공을 거두며 건설되기 시작했습니다. 지난 세기 80년대 소련에서는 산업 발전을 위한 국가 프로그램이 채택되었지만 12개의 생산 시설이 출시되었지만 구현되지 않았습니다. 해외에서는 바이오가스 생산 기술이 향상되고 비교적 활발하게 추진되고 있으며, 운영 시설의 총 수는 수만 개에 달합니다. 선진국(EEC, 미국, 캐나다, 호주)에서는 고도로 자동화된 대규모 단지이고, 개발도상국(중국, 인도)에서는 가정 및 소규모 농장을 위한 반수공예 바이오가스 플랜트입니다.

유럽연합 내 바이오가스 플랜트 수의 비율. 이 기술은 독일에서만 활발히 개발되고 있음이 분명하며, 그 이유는 탄탄한 정부 보조금과 세금 인센티브 때문입니다.

바이오가스는 어떤 용도로 사용되나요?

불에 타기 때문에 연료로 사용되는 것이 분명합니다. 산업 및 주거용 건물의 난방, 발전, 요리. 하지만 YouTube에 흩어져 있는 동영상에서 보여주는 것처럼 모든 것이 단순하지는 않습니다. 바이오가스는 열 발생 설비에서 안정적으로 연소되어야 합니다. 이를 위해서는 가스 환경 매개변수를 상당히 엄격한 표준에 맞춰야 합니다. 메탄 함량은 최소 65%(최적 90-95%)여야 하고, 수소가 없어야 하며, 수증기가 제거되고, 이산화탄소가 제거되었으며, 나머지 구성 요소는 고온에 불활성입니다.

악취가 나는 불순물이 제거되지 않은 “동물 배설물” 유래 바이오가스를 주거용 건물에 사용하는 것은 불가능합니다.

정규화된 압력은 12.5bar이며, 값이 8-10bar 미만이면 현대식 난방 장비 및 주방 장비 모델의 자동화로 가스 공급이 중단됩니다. 발열체에 유입되는 가스의 특성이 안정적인 것이 매우 중요합니다. 압력이 정상 한계를 넘어서면 밸브가 작동하므로 수동으로 다시 켜야 합니다. 가스 제어 시스템이 장착되지 않은 오래된 가스 기기를 사용하면 좋지 않습니다. 기껏해야 보일러 버너가 고장날 수 있습니다. 최악의 시나리오는 가스가 나가도 공급이 중단되지 않는 것이다. 그리고 이것은 이미 비극으로 가득 차 있습니다. 지금까지 말한 내용을 요약해 보겠습니다. 바이오가스의 특성을 필요한 매개변수에 맞춰야 하며 안전 예방조치를 엄격히 준수해야 합니다. 바이오가스 생산을 위한 단순화된 기술 체인. 중요한 단계는 분리 및 가스 분리입니다.

바이오가스 생산에 사용되는 원료는 무엇입니까?

식물 및 동물성 원료

식물 원료는 바이오가스 생산에 탁월합니다. 신선한 풀에서 최대 연료 생산량을 얻을 수 있습니다(원료 톤당 최대 250m3, 메탄 함량 최대 70%). 다소 적은 양인 옥수수 사일리지에서는 최대 220m3, 사탕무 꼭대기에서는 최대 180m3를 얻을 수 있습니다. 모든 녹색 식물이 적합하고 조류와 건초가 좋지만(톤당 100m3), 확실히 과잉이 있는 경우에만 귀중한 사료를 연료로 사용하는 것이 합리적입니다. 주스, 오일, 바이오디젤을 생산하는 동안 형성된 펄프에서 메탄의 생산량은 낮지만 재료도 무료입니다. 식물 원료가 부족하여 생산주기가 1.5~2개월로 길어집니다. 셀룰로오스 및 천천히 분해되는 기타 식물 폐기물로부터 바이오가스를 얻는 것이 가능하지만 효율성이 매우 낮고 메탄이 거의 생성되지 않으며 생산 주기가 매우 깁니다. 결론적으로 식물원료는 잘게 다져야 한다고 합니다.
동물성 원료: 전통적인 뿔과 발굽, 유제품 폐기물, 도살장 및 가공 공장에서도 적합하며 분쇄된 형태도 가능합니다. 가장 풍부한 "광석"은 동물성 지방이며, 메탄 농도가 최대 87%인 고품질 바이오가스의 생산량은 톤당 1500m3에 이릅니다. 그러나 동물성 원료는 공급이 부족하며 일반적으로 다른 용도로 사용됩니다.

배설물에서 발생하는 가연성 가스

분뇨는 가격이 저렴하고 많은 농장에서 풍부하게 구할 수 있지만, 바이오가스의 생산량과 품질은 다른 유형에 비해 상당히 낮습니다. 소 패트와 말 사과는 순수한 형태로 사용할 수 있으며, 발효가 즉시 시작되고, 바이오가스 생산량은 낮은 메탄 함량(최대 60%)으로 원료 1톤당 60m2입니다. 생산주기는 10~15일로 짧습니다. 돼지 똥과 닭 배설물은 독성이 있어 유익한 박테리아가 발생할 수 있도록 식물 폐기물 및 사일리지와 혼합됩니다. 큰 문제는 축사 청소에 사용되는 세제 조성물과 계면 활성제입니다. 분뇨에 다량으로 들어가는 항생제와 함께 박테리아 환경을 억제하고 메탄 생성을 억제합니다. 소독제를 사용하지 않는 것은 전혀 불가능하며, 분뇨에서 가스를 생산하는 데 투자한 농업 기업은 위생과 동물 질병 통제, 그리고 생물반응기의 생산성 유지 사이에서 절충안을 모색해야 합니다. 다른.
사람의 배설물도 완전 무료입니다. 그러나 일반 하수를 사용하는 것은 수익성이 없으며, 대변의 농도가 너무 낮고 소독제와 계면활성제의 농도가 높습니다. 기술자들은 "제품"이 변기에서 하수 시스템으로 흘러 들어가는 경우에만 사용할 수 있다고 주장합니다. 단, 그릇은 1리터의 물(표준 4/8 l)로만 씻어야 합니다. 물론 세제 없이 말이죠.

원자재에 대한 추가 요구 사항

바이오가스 생산을 위한 최신 장비를 설치한 농장이 직면한 심각한 문제는 원료에 고체 함유물이 포함되어서는 안 된다는 것입니다. 돌, 너트, 와이어 또는 보드 조각이 실수로 덩어리에 들어가면 파이프라인이 막히고 값비싼 배설물을 사용할 수 없게 됩니다. 펌프 또는 믹서. 원료의 최대 가스 생산량에 대한 주어진 데이터는 이상적인 실험실 조건과 일치한다고 말해야 합니다. 실제 생산에서 이러한 수치에 가까워지려면 필요한 온도 유지, 미세하게 분쇄된 원료를 주기적으로 저어주기, 발효를 활성화하는 첨가제 추가 등 여러 조건이 충족되어야 합니다. "직접 바이오가스 생산"에 관한 기사의 권장 사항에 따라 조립된 임시 변통 설치에서는 최대 수준의 20%를 거의 달성할 수 없는 반면 첨단 기술 설치를 통해 60- 95%.

다양한 유형의 원료에 대한 최대 바이오가스 생산량에 대한 매우 객관적인 데이터

바이오가스 플랜트 설계

바이오가스를 생산하는 것이 수익성이 있나요?

선진국에서는 대규모 산업 시설이 건설되는 반면, 개발 도상국에서는 주로 소규모 농장을 위한 소규모 산업 시설이 건설된다는 점을 이미 언급했습니다. 왜 그런지 설명해보자:

집에서 바이오 연료를 생산하는 것이 합리적입니까?

집에서 사유지에서 소량으로 바이오연료를 생산하는 것이 수익성이 있습니까? 여러 개의 금속 통과 기타 철 쓰레기가 있고 여가 시간이 많지만 관리 방법을 모른다면 그렇습니다. 그러나 아쉽게도 절감 효과는 미미합니다. 그리고 소량의 원자재와 메탄 생산을 갖춘 첨단 장비에 투자하는 것은 어떤 상황에서도 의미가 없습니다.

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원료를 혼합하고 발효 과정을 활성화하지 않으면 메탄 생산량은 가능한 것의 20%를 넘지 않습니다. 이는 가장 좋은 경우 선택한 잔디 100kg(호퍼 적재)으로 압축을 고려하지 않고 5m3의 가스를 얻을 수 있음을 의미합니다. 그리고 메탄 함량이 50%를 초과하면 좋을 것이며 발열기에서 연소된다는 것은 사실이 아닙니다. 저자에 따르면 원자재는 매일 투입된다. 즉, 그의 생산주기는 하루이다. 실제로 필요한 시간은 60일이다. 추운 날씨에 15kW 용량의 난방 보일러(약 150m2의 주거용 건물)를 위해 채울 수 있었던 50리터 실린더에 포함된 발명가가 얻은 바이오가스의 양은 2분 동안 충분합니다. .

바이오가스 생산 가능성에 관심이 있는 사람들은 특히 재정적 관점에서 문제를 주의 깊게 연구하고 기술적 질문이 있는 경우 해당 작업 경험이 있는 전문가에게 문의하는 것이 좋습니다. 이미 바이오에너지 기술을 사용하고 있는 농장에서 얻은 실제적인 정보는 매우 가치가 있을 것입니다. 출판됨

도시 외곽에 사는 사람이라면 현재 에너지 가격으로는 집을 난방하고 주 가스를 사용하여 음식을 요리하는 것이 가장 수익성이 높다는 것을 잘 알고 있습니다. 그러나 "청색 연료"를 사용하여 파이프에 연결하면 파이프라인이 현장 경계를 따라 연결되더라도 상당한 비용이 들 수 있습니다. 따라서 주택 소유자는 스토커 또는 스토커로 변하지 않고 돈을 절약할 수 있는 방법을 찾고 있습니다. 이스라엘의 엔지니어 팀은 "스토브용 병에 담긴 가스를 교체하는 방법" 문제에 대한 한 가지 솔루션을 제공합니다. 이를 달성하기 위해 대체 에너지 애호가들은 집에서 바이오가스를 생산하기 위한 휴대용 설비를 개발했습니다.

야이르 텔러

우리 팀은 폐기물 음식, 액체 비료 및 거름을 사용하여 바이오가스를 생산할 것을 제안합니다. 물론 총 용량은 약 2m3입니다. m은 난방 시스템을 위해 바이오매스로부터 충분한 가스를 추출하기에는 충분하지 않습니다. 그러나 실습에서 알 수 있듯이 생성된 가스는 휴대용 가스 스토브를 설비에 연결하고 그 위에서 음식을 요리하기에 충분합니다.

설치는 폐쇄 된 컨테이너입니다. 1200 리터 용량의 반응기로 물로 채워져 폐기물이 배출됩니다.

설치물은 유연하고 강도가 높은 신축성 소재로 제작되었습니다.

생성된 가스를 수집하기 위해 700리터 용량의 두 번째 탱크가 상단에 장착됩니다.

개발자에 따르면 사용자가 필요로 하는 모든 것은 특수 수신기를 통해 유기 폐기물을 시설에 배치하는 것이며 박테리아가 나머지 작업을 수행할 것입니다.

야이르 텔러

일반 가정의 유기 가정 쓰레기에서 에너지, 즉 메탄가스를 얻을 수 있는데, 이는 단일 버너 가스레인지를 하루 3시간 동안 작동시킬 수 있는 양입니다. 반응기의 박테리아는 유기물을 처리하여 정원에서 식물을 재배하는 데 사용할 수 있는 바이오가스 및 고품질 액체 비료로 변환합니다.

분해되면 바이오가스 플랜트는 1000x450x400mm 크기의 상자에 배치됩니다.

가스 호스의 길이는 20m에 이릅니다. 이것은 원자로를 집에서 어느 정도 떨어진 곳에 배치하는 데 충분합니다. 바이오가스는 메탄, 이산화탄소, 불쾌한 냄새가 나는 황화수소로 구성됩니다.

장치 설치 시간은 1시간 미만입니다.

조립 후 반응기에 깨끗한 물로 채워지고 발효 과정을 신속하게 "시작"하기 위해 바이오매스 원료 외에도 특수한 박테리아 세트가 시설에 버려집니다. 작동 모드에 도달한 후에는 더 이상 박테리아를 "먹이"할 필요가 없습니다.

가정용 바이오 설비에서의 유기 폐기물 처리의 특징.산소에 접근하지 않고 유기 폐기물을 처리하는 것은 고품질 유기 비료와 환경 친화적인 에너지 운반체인 바이오가스를 얻는 매우 효과적인 방법입니다. 또한 이러한 폐기물 처리 방법은 환경에 절대적으로 안전합니다.

바이오가스는 약 60%의 메탄과 40%의 이산화탄소(CO2)로 구성된 가스입니다. 다양한 미생물 종은 무산소(혐기성) 조건에서 유기 기질의 탄소를 대사합니다(표 4).

1톤의 유기물에서 나오는 바이오가스 생산량(m3)
유기농 원료의 종류	가스 출력, 원료 톤당 m3
소똥
돼지 분뇨
새 배설물
말똥
양똥
옥수수 사일리지
잔디 사일리지
신선한 풀

사탕무 잎
엔실드 사탕무 잎

이것이 소위 부패, 즉 무산소 발효 과정이다.

메탄 발효는 복잡한 혐기성 과정(공기에 접근하지 않음)으로, 이는 미생물의 필수 활동으로 인해 발생하며 수많은 생화학 반응을 동반합니다. 발효 온도는 35°C(중온성 공정) 또는 50°C(호열성 공정)입니다. 이 방법은 폐기물이 적고 에너지를 절약하는 경제를 조직할 수 있기 때문에 경제의 에너지 균형을 개선하는 동시에 지역 환경 보호 조치로 평가되어야 합니다.

메탄 소화 장치에서 수분 함량이 최대 90-91%인 액체 분뇨를 처리하는 동안 탈수 슬러지, 바이오가스 및 액체 폐기물이라는 세 가지 주요 생성물이 생성됩니다. 탈수된 슬러지는 무취이며 병원성 미생물을 포함하지 않으며 잡초 종자의 발아가 0으로 감소됩니다. 일반적으로 탈수슬러지는 토양에 직접 시용하기에 적합한 고농축, 소독, 탈취된 유기비료이다. 또한 해충 퇴비 생산의 원료로도 사용됩니다. 메탄 발효는 기질의 품질을 향상시킵니다. 이는 산소에 접근하지 않고 메탄을 발효하는 동안 암모니아 질소가 암모늄 형태로 변환되고 이후 호기성 발효 과정에서 질소 손실이 감소하기 때문에 발생합니다. 발효된 거름과 깔짚에서 얻은 기질은 작물 수확량을 15-40% 증가시키는 데 도움이 됩니다.

1920년 이래로 바이오가스는 하수 폐수로부터 대규모로 생산되었습니다. 유럽 도시에서는 1937년부터 도시 트럭이 바이오가스를 사용하도록 전환되기 시작했습니다. 제2차 세계대전과 전후 시대에 유기 폐기물을 이용한 바이오가스 생산이 연구되고 장려되었습니다. 유가 하락으로 인해 바이오가스 기술 개발은 60년대에 중단되었습니다. 개발도상국에서는 단순한 바이오가스 플랜트가 널리 보급되었습니다. 이러한 "뒤뜰" 유형의 설치물은 이미 중국에서 수백만 개나 만들어졌습니다. 인도에서는 약 7천만 대가 건설되었습니다. 선진국에서는 1973년 위기 이후 대규모 바이오가스 플랜트가 널리 보급되었습니다. 상대적으로 낮은 발효 온도에서 혐기성 필터를 통해 하수를 빠르게 발효시키는 것이 가능해졌습니다.

오늘날 전 세계 여러 국가에서 운영되는 다양한 바이오가스 플랜트 중에는 반응기 용량이 수에서 수천 입방미터에 이르는 플랜트가 있습니다. 일반적으로 다음과 같이 나눌 수 있습니다.

소형 또는 가정용 - 반응기 용량 최대 20m3;

농장 - 20-200m3;

중간 - 200-500m3;

대형 - 500m3 이상

바이오가스 플랜트의 장점:

농업적 - 매우 효과적인 유기 비료를 얻는 능력;

에너지 - 바이오가스 생산;

환경 - 폐기물이 환경에 미치는 부정적인 영향을 중화합니다.

사회 - 농촌 지역 주민들에게 특히 중요한 생활 조건 개선.

많은 국가에서 이러한 폐기물 처리 방법이 제공하는 잠재력을 널리 활용하고 있습니다. 불행하게도 우크라이나에서는 지금도 다소 이국적이며 고립된 경우, 특히 현재 상황과 관련된 비료용 유기 폐기물의 혐기성 처리에 실제로 사용됩니다. 에너지 위기조차도 이러한 에너지 생산 기술의 개발을 촉진하지 못한 반면, 인도와 중국과 같은 일부 국가에서는 바이오 기반 플랜트의 폐기물 재활용을 위한 국가 프로그램이 오랫동안 운영되어 왔습니다. 많은 유럽 국가에서 에너지 수요의 상당 부분이 이 기술로 제공되며 영국에서는 1990년 이전에도 농촌 인구에게 "자체 생산" 가스를 공급할 계획이었습니다.

그림 41. 바이오가스 플랜트그림 42.인도 사람

에티오피아 바이오가스 플랜트

대규모 플랜트의 중요성을 무시하지 않고 소규모 바이오가스 플랜트의 장점에 세심한 주의를 기울일 가치가 있습니다. 저렴하고 개별 및 산업적 방법으로 건설이 가능하며 유지 관리가 간단하고 안전하며 바이오 가스 및 고품질 유기 비료와 같은 유기 폐기물 처리 제품을 비용없이 농장의 요구에 직접 사용할 수 있습니다 교통의.

소규모 바이오가스 플랜트의 장점에는 플랜트 건설을 위한 현지 자재의 가용성, 소유자의 유지 관리 가능성, 회계, 장거리 운송 및 바이오가스 사용 준비가 필요하지 않다는 점 등이 있습니다.

소규모 바이오가스 플랜트도 대형 바이오가스 플랜트에 비해 특정 단점이 있습니다. 여기서는 기질 준비 과정과 시설 자체의 작동, 기질 분쇄, 가열, 적재 및 하역, 가공 전후 보관을 자동화하고 기계화하는 것이 더 어렵습니다. 이로 인해 발효 폐기물을 저장하기 위한 용기의 필요성이 미리 결정됩니다. , 문제가 있습니다. 또한 기질을 발효에 필요한 농도로 만들려면 다른 용기와 일정량의 물이 필요합니다. 물 비용을 줄이려면 재사용 가능성을 고려해 볼 가치가 있습니다. 발효된 덩어리의 탈수에도 문제가 발생합니다. 대개 대규모 설비에서 작업 기계화(분쇄, 혼합, 가열, 가공 제품 공급 등)에 사용되는 장치는 기술적 매개변수와 높은 비용으로 인해 소규모 설비에 사용하기에 부적합합니다.

홈스테드 공장은 소량의 바이오가스를 생산하므로 불연성 성분의 불순물로부터 탈수 및 정화 과정을 구성하는 것이 더 어렵습니다.

소규모 바이오가스 플랜트를 운영할 때 발생하는 문제에는 연중 다양한 시기에 바이오가스를 생산하는 과정이 불균일하다는 점 등이 있습니다. 여름 운영 기간에는 가스 히터가 있는 경우 자체 생산 바이오가스가 기질 가열에 사용되는 양이 적고 그 상업적 양이 겨울보다 많아지기 때문에 문제가 발생합니다. 여름에는 가축을 방목하게 되면서 생물반응기의 원료인 폐기물의 양이 줄어든다. 그러한 시설의 일부로, 바이오가스를 상당량 축적하기 위한 장치를 제공하는 것은 부적절합니다. 경제에 필요한 것보다 더 많은 가스가 생산되면 대기 중으로 방출되기만 하면 됩니다.

그러나 어떤 경우에도 유기 폐기물의 혐기성 처리는 고품질 유기 비료와 환경 친화적인 에너지 운반체를 얻는 매우 효과적이고 수익성 있는 방법입니다. 유기 폐기물이 축적되는 거의 모든 농촌 마당에 최대 20m3의 반응기를 갖춘 소규모 가정용 바이오가스-부식질 플랜트를 설치하는 것이 좋습니다.

바이오가스 기술 개발의 주요 현대 동향은 다음과 같습니다.

다성분 기질의 발효;

에너지 식물 작물로부터 바이오가스를 생산하기 위해 "건식" 유형의 혐기성 발효를 사용합니다.

생산성이 높은 중앙 집중식 바이오가스 스테이션 구축 등

혐기성 소화 기술의 구현에는 네 가지 주요 유형이 있습니다. 즉, 혼합 반응기 및 바이오매스 운반체가 있는 반응기 모드에서 작동하는 지붕이 있는 석호 및 소화조입니다. 한 유형 또는 다른 유형을 사용하는 기술적, 경제적 타당성은 주로 바이오가스 플랜트가 위치한 지역의 기질의 수분 함량과 기후 조건에 따라 달라집니다. 사용되는 생물반응기의 유형은 메탄화 공정의 전체 기간에 영향을 미칩니다.

실내 석호는 따뜻하고 온화한 기후에서 사용하는 것이 좋습니다. 즉 상당한 수력학적 거칠기를 갖는 함유물을 포함하지 않는 액체 분뇨 폐기물의 경우입니다. 이러한 원자로는 특별히 가열되지 않으므로 집중적이지 않은 것으로 간주됩니다. 폐기물을 안정화하기 위한 유기물의 부패 기간은 집중 발효 모드를 사용하는 반응기의 기간보다 훨씬 더 길어집니다.

집중 발효 모드를 갖춘 반응기에는 다양한 유형의 가열 반응기가 포함됩니다. 발효된 기질의 특성에 따라 이러한 반응기의 설계에는 두 가지 근본적인 차이점이 있습니다. 첫 번째 유형의 반응기에서는 액체 분뇨 폐기물이 우세한 기질이 발효됩니다. 이러한 원자로의 가장 일반적인 유형은 구조를 밀봉하고 생성된 바이오가스를 축적하는 역할을 하는 탄성 멤브레인으로 덮인 중앙 기둥이 있는 원통형 콘크리트 또는 강철입니다. 이러한 반응기는 초기 기질 혼합물의 각각의 새로운 부분이 반응기의 전체 발효 가능한 덩어리와 혼합될 때 완전 혼합의 원리로 작동합니다. 이러한 반응기의 기본 설계는 그림 43에 나와 있습니다.

그림 43 . 수직형 소화조

2 - 기판 오버플로;

3 - 공기 공급 펌프;

4 - 메탄 탱크의 단열;

5 - 가스 탱크 멤브레인이 떨어지는 것을 방지하는 중앙 기둥;

6 - 혼합 장치;

7 - 혼합 장치의 구동;

8 - 서비스 지역;

9 - 가스 탱크 막;

10 - 메탄 탱크 충전 수준;

11 - 가스 탱크 멤브레인의 상승 높이;

12 - 난방 파이프라인

액체 기판용 반응기의 또 다른 유형은 변위 원리로 작동하는 수평형입니다. 이러한 구조에서는 초기 기판 혼합물이 한쪽에서 공급되고 다른 쪽에서 제거됩니다. 이 경우 유기물은 원래 기질에 이미 존재하는 미생물 집단으로 인해 연속적인 변형을 겪습니다. 이러한 반응기는 공정 강도 측면에서 효율성이 떨어지는 것으로 간주될 수 있지만, 새로운 기질의 유입 지점과 발효된 기질의 유출 지점이 공간적으로 분리되어 있기 때문에 다음과 같은 위험을 최소화할 수 있습니다. 발효된 기질(메탄 탱크에서 제거됨)과 함께 신선한 기질의 발효되지 않은 부분을 방출합니다. 소량의 발효 기질에는 이러한 유형의 반응기를 사용하는 것이 좋습니다.

다음 유형의 반응기는 에너지 플랜트 작물의 보조 기질이 우세한 건조 유기 혼합물의 메탄화를 위해 설계되었습니다. 이러한 유형의 반응기는 에너지 식물 작물의 "건식" 발효 기술이 확산됨에 따라 널리 보급되고 있습니다. 이러한 메탄 탱크의 특징은 완전 변위 원자로로 설계되었다는 것입니다.

기술적인 관점에서 볼 때, 유기물로부터 바이오가스를 생산하는 과정은 다단계입니다. 이는 발효를 위한 기질 준비 과정, 물질의 생물학적 분해 과정, 후발효(선택 사항), 발효된 기질 및 추출된 바이오가스 처리, 현장 사용 또는 폐기를 위한 준비 과정으로 구성됩니다. 그림 2는 분뇨 폐기물과 유기 공동 기질의 공동 소화를 위한 일반적인 농장 바이오가스 스테이션의 개략적인 흐름도를 보여줍니다.

쌀. 44. 전형적인 농장 바이오가스 충전소의 개략도

발효를 위한 기질 준비에는 기질을 수집하고 균질화(혼합)하는 작업이 포함됩니다. 기질을 수집하기 위해 설계 수량에 따라 특수 혼합 장치와 펌프가 장착된 저장 탱크가 건설되며, 이후 준비된 기질을 반응기(메탄 탱크)에 공급합니다. 기질 유형에 따라 물질 준비 시스템은 공동 기질(필요한 경우)을 분쇄하거나 멸균하기 위한 모듈로 인해 복잡해질 수 있습니다.

예비 준비 후, 미리 계산된 양의 기질이 펌프를 사용하여 파이프라인 시스템을 통해 반응기로 펌핑됩니다. 반응기(메탄 탱크)에서 기질은 선택된 온도 체제에 따라 계산된 기간 동안 미생물 증의 참여로 파괴될 수 있습니다. 소화조에는 가열 파이프 라인 시스템, 혼합 장치 (배지의 층화 가능성 및 껍질 형성 가능성 제거, 미생물 환경에 영양가있는 물질의 균일 한 분할 및 기질 온도 평준화)가 장착되어 있습니다. 추출된 바이오가스를 제거하고 발효된 기질을 배출하는 시스템. 또한 소화조에는 공기 공급 시스템이 장착되어 있으며 생화학적 침전을 통해 황화수소에서 바이오가스를 정화하는 데 소량이 필요합니다.

활성가스 형성 완료 시 유기물의 분해 정도는 70~80%에 근접한다. 이 상태에서 발효된 유기물은 분리 시스템으로 공급되어 특수 분리기에서 고체 부분과 액체 부분으로 나눌 수 있습니다.

추출된 바이오가스를 활용하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 그 중 주요 방법은 열병합 발전소에서 직접 현장에서 바이오가스를 연소하여 전기와 열을 생산하는 것이며, 이는 농장과 바이오가스 스테이션의 자체 요구에 사용됩니다. . 또한 전기 에너지의 일부가 전력망으로 전송됩니다.

혐기성 소화의 주요 기질은 일반적으로 동물 및 가금류 분뇨와 도축장 폐기물입니다. 이 기원의 기질에는 이미 동물의 위장에 존재하기 때문에 메탄 발효 과정의 조직과 진행에 필요한 가장 많은 미생물이 포함되어 있습니다.

독일의 경험에서 알 수 있듯이 대부분의 시설은 서로 다른 비율의 공동 기판을 혼합하여 운영됩니다. 국가는 60개 이상의 대표적인 운영 바이오가스 플랜트로부터 데이터를 수집하고 분석하는 특별 프로그램을 시행했습니다. 분뇨가 혼합물 전체 부피의 75-100%를 주 기질로 사용하는 스테이션이 꽤 많습니다(약 45%). 그러나 슬러리 함량이 50% 미만인 스테이션도 많이 있습니다. 이는 독일의 바이오가스 플랜트가 바이오가스 생산 시 분뇨 폐기물뿐만 아니라 다양한 추가 공동 기질의 잠재력을 크게 활용하고 있음을 나타냅니다.

이들 발전소의 바이오가스 생산에 대한 데이터 분석에 따르면 혼합물의 보조기질 입자가 증가하면 메탄의 특정 수율이 증가하는 것으로 나타났습니다. 가장 일반적인 유형의 보조 기질은 옥수수 사일리지입니다. 분쇄된 형태로 농부로부터 구입하여 원자로에 적재할 준비가 된 후 개방된 울타리 구역에 보관됩니다. 옥수수 사일리지 외에도 풀 사일리지, 곡물 왕겨, 지방 폐기물, 잔디 깍지, 유청, 음식 및 야채 폐기물 등도 널리 사용됩니다.

우크라이나 농부의 생각에 바이오가스 플랜트는 대규모 농장에서 발생하는 폐기물 처리와만 밀접한 관련이 있습니다. 종종 그다지 효과적이지 않은 우크라이나의 바이오가스 플랜트 건설에 대한 주요 인센티브는 폐수 처리의 필요성으로 남아 있습니다. 고품질의 유기비료를 얻을 수 있는 가능성도 농부에게 흥미로운 일입니다. 바이오가스 생산의 에너지 측면은 전기 및 열에 대한 낮은 관세로 인해 충분히 활용되지 않고 있으며, 그 결과 에너지 판매를 통한 바이오가스 플랜트에 대한 투자 수익이 매우 낮습니다.

물론, 바이오가스 기술이 활발히 발전하기 위해서는 세계 여러 나라에서 이미 발생한 것처럼 모든 유형의 재생 가능한 전기 및 열 에너지에 대한 "녹색"관세 시스템을 합법화해야 할 필요가 있습니다. 개발 된 것에서.

바이오가스 플랜트의 효율성을 높이는 또 다른 방법은 옥수수 사일리지와 같은 발효를 위한 추가 기질을 적극적으로 사용하는 것입니다. 효과적인 바이오가스 플랜트의 훌륭한 예는 독일 회사 Envitek Biogas의 BGU입니다. 회사의 표준 BGU에는 2500m3 원자로와 500kW 전력의 열병합 발전 장치가 장착되어 있습니다. 이러한 시설을 위한 원자재의 기본 공급업체는 5,000마리의 돼지를 사육하는 전형적인 독일 돼지 농장일 수 있습니다. 옥수수 사일리지를 추가하면 바이오가스 생산량이 증가합니다. 일년 내내 시설을 지속적으로 운영하려면 6000톤의 사일리지 또는 20t/ha의 사일리지 생산량을 갖춘 300헥타르의 토지가 필요합니다.

바이오가스 회사 LLC의 간략한 기술적 특성				바이오디젤네프르"
설치 브랜드	반응기 부피, m 3	설치된 전원	바이오가스 생산량	전기 생산, kW	생산 열, kW	바이오가솔린

액체 폐기물은 최대 1%의 부유 물질과 비료 성분을 포함하는 소독, 탈취된 액체입니다. Centrate는 농작물에 탁월한 유기 사료로 물 공급과 관개 모두에 편리합니다. 후처리 후 액체 폐기물은 공정수로 사용할 수도 있습니다.

바이오가스는 전기 및 열 에너지를 생산하는 데 사용됩니다. 1m3의 바이오가스를 연소하면 시간당 2.5~3kW의 전기와 4~5kW의 열에너지를 얻을 수 있습니다. 동시에, 바이오가스의 40-60%가 시설의 기술적 요구에 사용됩니다. 압력 200-220 atm의 바이오가스. 차량에 연료를 공급하는 데 사용할 수 있습니다.

바이오가스 플랜트는 폐기물 발효 중 에너지와 비료를 생산하는 것 외에도 처리 시설의 역할을 합니다. 즉, 토양, 물, 공기의 화학적, 세균학적 오염을 줄이고 유기 폐기물을 중성 광물 제품으로 전환합니다. 친환경 에너지원(수동적 청정 플랜트)을 사용하는 소하천, 풍력, 태양광 에너지에 비해, 바이오에너지 플랜트(BES)는 적극적으로 청정하여 원료인 제품의 환경 유해성을 제거합니다.

전 세계적으로 다양한 유형의 바이오가스 플랜트가 사용되고 있습니다. 여기에는 식물 비료, 메타탱크 및 에너지 동력 장치를 수용하는 장치가 포함되어 있습니다.

메탄 탱크는 발효 중 덩어리를 혼합하는 장치 설계가 서로 다릅니다. 가장 빈번한 혼합은 블레이드가 있는 샤프트를 사용하여 수행되며, 이는 발효된 덩어리의 층별 혼합을 보장합니다. 또한, 이들은 소화조의 하부 층에서 질량을 가져와 상부로 공급하는 유압 및 기계 장치에 의해 혼합됩니다. 집중 모드로 운영되는 바이오가스 플랜트에는 발효를 위해 덩어리가 준비되는 호기성(산소) 발효실과 혐기성(메탄) 발효실이 있습니다. 또한 블레이드가 있는 샤프트 형태로 만들어지고 하우징의 수직 축을 따라 위치하며 플로팅 가스 캡 상단에 부착된 질량 혼합 장치도 있습니다. 반응기 내 물질의 혼합은 블레이드가 있는 샤프트의 회전과 부유 바닥의 움직임으로 인해 발생합니다. 일부 장치는 공작물 덩어리 표면에 형성되는 껍질을 깨는 기능만 제공합니다. 혼합은 또한 가스 압력을 조절하여 한 섹션의 하단 영역에서 두 번째 섹션의 상단 영역으로 질량을 교대로 붓는 것을 보장하는 파티션과 이중 작동 사이펀을 사용하여 수행됩니다. 때때로 메탄 탱크는 기하학적 축을 중심으로 회전할 수 있어야 하는 구 또는 원통 형태로 설계됩니다.

우크라이나에서는 천연가스 가격 급등과 자원 고갈로 인해 바이오가스 기술에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 오늘날 소규모 바이오가스 플랜트는 아직 국내 농가 및 소규모 농장에서 사용되지 않습니다. 동시에 중국과 인도에서는 수백만 개의 소형 메탄 탱크가 건설되어 성공적으로 운영되고 있습니다. 독일에서는 3,711개의 운영 중인 바이오가스 플랜트 중 약 400개가 농업용 바이오가스 플랜트이고, 오스트리아에는 그 중 100개 이상이 있습니다.

그림 45.독일 바이오가스 플랜트(농장)

그림 46 농장용 바이오가스 플랜트 다이어그램:

1 - 고름 수집 (도식적으로); 2 - 바이오매스 로딩 시스템; 3- 반응기 4 발효 반응기; 5 - 기판; 6 - 난방 시스템; 7 - 발전소; 8 - 자동화 및 제어 시스템; 9 - 가스 파이프라인 시스템.

그림 47 농장용 바이오가스 플랜트 다이어그램

위대한 애국 전쟁 참전 용사들의 증언에 따르면, 루마니아 해방 기간 동안 그들은 많은 농민 가정에서 가정용으로 사용되는 바이오가스를 생산하는 소규모 원시 바이오가스 시설을 보았습니다.

소규모 바이오가스 플랜트 중에서 Biodieseldnepr LLC(Dnepropetrovsk)가 개발한 플랜트를 언급해야 합니다. 이는 가정과 농장에서 발생하는 유기 폐기물을 혐기성 소화(산소에 접근하지 않고) 처리하는 데 사용됩니다. 이러한 설치를 통해 연속 모드에서는 매일 200-4000kg의 폐기물을 처리하거나 5일 동안 순환 모드에서는 1000-20000kg의 폐기물을 처리할 수 있습니다. 동시에, 반응기 부피 1m3당 최소 3m3의 바이오가스를 얻을 수 있으며, 이는 시설의 에너지 수요를 충족하는 데 필요한 열 또는 전기를 생성하는 시설에 사용될 수 있습니다. 가스 공급 시스템(실내 조명, 조리), 난방 및 가정용 온수 공급용; 바이오에탄올과 바이오디젤 연료의 합성을 위한 식물뿐만 아니라 토양에 바로 적용할 수 있는 적절한 양의 고품질 유기 비료도 포함됩니다.

산업 및 상업 회사인 "Dnepr-Desna"(Dnepropetrovsk)는 개인 가구(소 3~4마리, 돼지 10~12마리, 가금류 20~30마리)를 대상으로 소규모 바이오에너지 플랜트 'Biogas-6MGS 2'를 개발했습니다. 이 설치는 하루 약 11m 3 의 바이오가스입니다. 이 가스 양은 5인 가족을 위한 100m 2 방의 난방 수요와 온수를 충당합니다.

케냐 오데사 지역 레스키 마을에 소규모 바이오가스 플랜트를 도입한 경험도 주목할 만하다. 바이오가스 플랜트는 Dnepropetrovsk의 민간 회사에 의해 개발 및 제조되었습니다.

이 설치는 재정 지원을 받아 소규모 환경 프로젝트 프로그램 프레임워크 내에서 오데사 비정부기구 그룹이 개발한 "다뉴브 삼각주 지역의 가축 폐기물 처리 모델" 프로젝트 프레임워크 내에 설치되었습니다. 유럽을 위한 영국 환경 기금과 환경 식품부, 영국 농업 및 영국 문화원의 지원을 받았습니다.

정상적인 부하 및 운영 하에서 반응기 용량이 3m3인 바이오가스 플랜트는 가금류 100마리, 돼지 10마리 또는 소 4마리의 폐기물을 처리하여 하루 최대 3m3의 바이오가스를 생산할 수 있습니다. 이는 설치 작업을 위한 최소 요구 사항입니다.

원자로는 지구 표면에 설치됩니다. 이는 첫째로 원자로의 설계 때문입니다. 생물학적 원료는 압출기를 통해 아래에서 적재되고 폐기물은 상단을 통해 배출되므로 위에서 적재하고 아래에서 선택하는 다른 디자인과 구별됩니다. 지상에 배치하는 두 번째 이유는 마을의 토양 수위가 50cm 깊이로 높기 때문에 겨울에는 전기를 사용하여 원자로의 분뇨 가열이 이루어지며 여름에는 태양 에너지로 충분합니다. .

생성된 가스는 주로 요리에 사용됩니다. 가스 파이프라인은 여름 주방에 연결됩니다. 반응기 온도를 30~35°C로 유지하고 바이오가스 생산을 모니터링하는 것이 필요합니다. 생물반응기에서 처리된 분뇨는 적시에 하역되어야 합니다.

이미 언급한 바와 같이, 서유럽에서는 바이오가스 플랜트가 가축 농장에 널리 도입되고 있습니다. 이러한 시설의 특징은 바이오가스가 전기로 변환되는 동력 장치의 도입과 분뇨 외에 식물 덩어리의 사용입니다.

메탄 탱크에 식물 덩어리를 공급하려면 작은 공급 장치를 사용하는 것이 좋습니다. 이러한 피더의 수용 호퍼 용량은 4m3이고 컨베이어의 총 길이는 6m입니다. 구동력 - 7.5kW.

S-BOKH50 미니 동력 장치는 농장 바이오가스 플랜트를 완성하는 데 효과적으로 사용될 수 있습니다. 이러한 동력 장치의 전력 범위는 25 ~ 48kW입니다. 화력 - 49 ~ 97kW.

독일은 분뇨와 옥수수 사일리지를 사용하도록 설계된 30kW 및 100kW의 소형 소형 바이오가스 플랜트를 제공합니다. 30kW 설치에는 5m3의 고체 유기물을 위한 저장 로더, 315m3의 콘크리트 발효기 및 30kW의 전기 에너지와 46kW의 열 에너지를 갖춘 USH 가스 모터가 포함됩니다. 50% 거름과 50% 사일리지를 혼합하여 사용할 때 30kW 바이오가스 플랜트의 운영을 보장하려면 5~7헥타르의 옥수수가 필요합니다. 100kW 설비에는 최대 20m3 용량의 옥수수 사일리지 수용기, 1200m3 용량의 발효기, 100kW 전기 에너지 및 108kW 열 에너지를 갖춘 가스 엔진이 있습니다. 100kW 바이오가스 플랜트의 운영을 보장하는 데 사용되는 경우 분뇨 50%와 50%의 혼합물을 사용합니다. % 옥수수 사일리지를 얻으려면 30헥타르의 옥수수가 필요합니다.

바이오가스 플랜트를 도입할 때 외국 기업은 각 농부에게 개별적인 접근 방식을 취한다는 점에 유의해야 합니다. 특정 농장의 경우 이용 가능한 바이오매스 유형 및 자원을 적절하게 조사하고 시설 사용의 주요 목적을 결정한 후 시설(공정 라인)을 기반으로 적절한 기술(기술 방식)을 개발하거나 선택합니다. 설계되었습니다. 구성은 선택한 기술에 따라 다릅니다. 대부분의 회사는 턴키 방식으로 바이오가스 플랜트를 개발하고 설치합니다. 바이오가스 플랜트를 사용할 때 에너지 지표는 원료의 품질에 따라 달라지기 때문에 발효용 바이오매스를 준비하는 기술에 많은 관심이 집중됩니다. 바이오가스 플랜트를 효과적으로 관리하려면 측정 및 제어 기술을 활용하는 것이 좋습니다.

가장 효과적인 기술은 바이오가스 에너지를 전기 및 열에너지로 변환하는 발효라고 간주됩니다.