9.3.1. Индивидуальная биогазовая установка для крестьянской
семьи (ИБГУ-1)
Установка предназначена для переработки всех видов органических отходов крестьянского или фермерского хозяйства, имеющего на своем подворье до 5…6 голов крупного рогатого скота, или 50…60 голов свиней, или 500…600 голов птицы, с получением газообразного топлива (биогаза) и экологически чистых органических удобрений.
В состав комплекта ИБГУ-1 входят: биореактор-метантенк вертикального типа с рабочим объемом 2 м; газгольдер «мокрого» типа объемом 3 м3; загрузочный механизм (ручная таль); лестница-эстакада; приемник для жидких удобрений на 1 м3, ковш-тележка на 50 кг.
Рисунок 9.1 – Индивидуальная биогазовая установка для крестьянской семьи (ИБГУ-1)
Установка ИБГУ-1 работает в полупериодическом режиме с ежесуточной загрузкой 200 кг органических отходов с влажностью 85 %. Температура ферментации 52…55 °С. Температурный режим поддерживается с помощью ТЭНов, вмонтированных в водяную рубашку, окружающую биореактор. Суточное потребление энергии не более 15 кВт·ч при размещении биореактора в помещении. ИБГУ-1 производит до 10…12 м3/сут биогаза, содержащего 60 % метана и 40 % углекислого газа. Выигрыш в энергии, произведенной в виде биогаза (230…276 тыс. кДж), против затраченной (59 тыс. кДж) составляет 4…5 раз. Годовой выход биогаза 3600 м3, что эквивалентно замещению 2,3…2,5 т мазута. Годовой выход экологически чистых органических удобрений, не содержащих нитритов, нитратов, семян сорняков, патогенной микрофлоры и яиц гельминтов (сертификат Московской областной эпидемиологической станции), составляет 72 т при стоимости на внутреннем рынке России в 1995 г. 72 млн. руб. Окупаемость установки не более 0,5 года. Применение таких удобрений в Московской, Тульской и Кемеровской областях в сезонах 1993 – 1995 гг. показало увеличение урожайности по разным культурам (от клубники до картофеля) в 2 – 4 раза.
Установка может работать в любых климатических зонах России и устанавливаться на крестьянском подворье, имеющем электроснабжение.
Опыт, накопленный при эксплуатации ИБГУ-1, и требования развивающегося рынка подобных систем позволили перейти к разработке и созданию полностью автономных биогазовых установок, не зависящих от централизованного электроснабжения.
Расчеты показали, что для биогазовых установок, работающих в автономном режиме при температуре ферментации 52 – 55 °С, необходимо перерабатывать не менее 500 кг отходов КРС при влажности 85 %.
9.3.2 Автономный биоэнергетический модуль для среднего
фермерского хозяйства – «БИОЭН-1»
Модуль «БИОЭН-1» обрабатывает отходы от 25…30 голов КРС или 250…300 голов свиней, или от 2500…3000 голов птицы и работает в автономном режиме, независимо от централизованного энергоснабжения. Эта система получила второе техническое название: мини-теплоэлектростанция на отходах.
Модуль «БИОЭН-1» комплектуется 2 биореакторами – метантенками по 5 м3 каждый, 2 газгольдерами на 12 м3, биогазовым теплогенератором мощностью 22 кВт, биогаз-электро-генератором мощностью 4 кВт, инфракрасными горелками мощностью 5 кВт, бытовыми газовыми плитами.
Количество перерабатываемого сырья до 1 т/сут отходов КРС при влажности 85 %; выход биогаза – 40 м3/сут; количество вырабатываемой электроэнергии 80 кВт·ч переменного тока напряжением 220/380 В, частотой 50 Гц; количество вырабатываемой тепловой энергии в сутки 230 кВт·ч/руб., что достаточно для отопления 120-140 м жилой площади; количество вырабатываемых жидких экологически чистых органических удобрений до 1 т/сут.
Затраты на поддержание оптимальной температуры ферментации 52…55°С не более 30 % вырабатываемого биогаза в зимнее время. Выход товарного биогаза 70 %.
Срок эксплуатации не менее 10 лет. Окупаемость блок-модуля БИОЭН-1 по рыночной стоимости годового производства удобрений не более 0,5 года.
На семью из 5…6 чел. для бытовых нужд (приготовление пищи, горячей воды и кормов для животных) в сутки требуется не более 4…5 м3 биогаза; потребность в электроэнергии при наличии двух холодильников, двух телевизоров, 10 ламп накаливания по 100 Вт и других электробытовых приборов периодического использования в зимнее время составляет 8, в летнее – 4 кВт·ч/сут. Для механической трехразовой дойки 25 голов КРС в сутки расходуется 8 кВт·ч электрической энергии.
Блок-модуль БИОЭН-1 можно собирать в батареи из двух, трех и четырех комплектов для обработки отходов от 50, 75 и 100 голов КРС. Модуль «БИОЭН-1» транспортируется на 2 КАМАЗах с полуприцепами. Такие системы могут работать в любой климатической зоне России в любых районах, не имеющих централизованного энергоснабжения.
Рисунок 9.2 – Схема Автономного биоэнергетического модуля для среднего фермерского хозяйства – «БИОЭН-1»
Особенности ИБГУ-1 и БИОЭН-1 (табл. 9.1) состоят в том, что они предназначены для серийного производства, в полной заводской готовности. Монтаж ИБГУ-1 занимает не более 2…3 дней, монтаж БИОЭН-1 – 7…10 дней. Выход на рабочий режим обеих систем 3…5 суток. Процесс непрерывный, легко прекращается и возобновляется.
Таблица 9.1 – Технические показатели биогазовых установок
| Технические показатели | Биогазовые установки | |||
| ИБГУ-1 | БИОЭН-1 | |||
| Сырье | Отходы КРС, мелкого рогатого скота, лошадей, верблюдов, свиней, пушных зверей, птицы: кур, уток, гусей, индюшек; фекалии, растительные остатки, твердые бытовые отходы | |||
| Влажность допустимая | Не менее 85% | |||
| Количество перерабатываемого сырья | 200 кг/сут | 1000 кг/сут | ||
| Тип производимого топлива | Биогаз | Биогаз | ||
| Состав топлива | Метан 60 %; СО2 40 % | Метан 60 %; СО2 40 % | ||
| Теплота сгорания топлива | 21000…25100 кДж/м3 (при нормальных условиях) | |||
| Количество вырабатываемого топлива (энергии) | 10 м3/сут | 40 м3/сут 80 кВт·ч (э.) 230 кВт·ч (т.) | ||
| Мощность электрогенератора | - | 4 кВт | ||
| Мощность теплогенератора | - | 23,2 кВт | ||
| Затраты топлива (энергии) на собственные нужды установки | 15 кВт·ч/сут | 30 % от вырабатываемого биогаза | ||
| Режим работы | Электрозависимый, ТЭН 2 кВт | Автономный | ||
| Температура процесса | 52…55 °С | 52…55 °С | ||
| Размер отапливаемой площади | - | 120…140 м2 | ||
| Дополнительно производимые продукты | Жидкие экологически чистые органические удобрения | |||
| Окупаемость | 0,5 года | 0,5 года | ||
| Норма применения удобрений | 1-3 т на 1 га в год | |||
| Повышение урожайности | 1,5…4 раза по разным культурам | |||
| Фирма-разработчик | АО Центр «ЭкоРос», г. Москва | |||
| Фирма-изготовитель | АО Центр «ЭкоРос», АО «Стройтехника – Тульский завод», АО «Юргинский машиностроительный завод», АО «Заволжский авторемонтный завод» | |||
9.3.3. Биогазовая установка БГУ-1,5П объемом 1,5 м3