залить его в реактор. При автоматической подаче субстрат целые сутки проводит в подготовительной емкости. Температура его не должна быть ниже 250C. Поэтому в этом случае подготовительную емкость располагают внутри обогреваемого помещения. Обычно ее располагают в котельной, где находится еще котел отопления и блок автоматики.
Входная труба реактора делается с гидрозатвором, как для «китайской ямы». Выходная делается по тому же принципу. Слив выходной трубы должен попадать в лагуну для шлама. Теплоизоляцию реактора удобно делать из гибких теплоизолирующих материалов, поскольку реактор имеет цилиндрическую форму. Всякие варианты минеральной ваты плохо подходят из-за сложностей крепления и высокой гигроскопичности. Идеально подходят материалы на базе вспененного полиэтилена. Также есть смысл в применении фольгированных материалов для отражения внутрь реактора инфракрасного излучения. Но в идеале реактор малой биогазовой установки надо размещать внутри помещения, которое нуждается в каком-нибудь обогреве (но не в человеческом жилье). Тогда тепловые потери реактора не будут улетучиваться, а будут греть это помещение.
Перемешивание субстрата в реакторе дешевле всего организовать внутренним погружным миксером или гидравлическим погружным насосом. Применение конструкций с внешним приводом, переходными муфтами с сальниками и крупной мешалкой внутри реактора усложняется необходимостью дополнительных креплений внешнего привода, компенсации разбаланса между приводом и реактором со строенной мешалкой, сложностью закрепления внутри реактора большой мешалки.
В случае подогрева субстрата в реакторе теплом от сжигания вырабатываемого биогаза, теплообменник делается в виде спиральной восходящей трубы вдоль вертикальных стенок реактора. Для этих целей хорошо подходит металлопластиковая труба. Если есть возможность подогревать реактор дешевым электричеством, то можно это делать ТЭНами, непосредственно укрепленными в стенках реактора, можно применить нагревательную ленту, которую располагать спиралью, как трубу теплообменника, а можно просто применить электрокотел и ту же трубу теплообменника.
В стенку реактора вставляется полупроводниковый термодатчик. Сигнал от него поступает на блок автоматики, который включает и выключает нагревательные электрические элементы, включает и выключает циркуляционный насос или включает и выключает клапаны цепей теплообменника и байпасс при постоянно работающем циркуляционном насосе. То есть, регулировка температуры субстрата внутри реактора – релейная.
Мощность нагревательных элементов выбирается так, чтобы темп нагрева субстрата не превышал 10 в час для мезофильного режима и 0,50 в час для термофильного режима.
В верхней части реактора из него выходит газовая труба. Ее можно делать из металлопластика или полипропилена. Желательно поставить холодильник на трубе, чтобы осушить биогаз, осадив влагу на стенках холодной трубы. Простейший способ – это расположить поднимающийся вверх участок газовой трубы так, чтобы он обдувался ветром и не нагревался солнцем. Тогда влага осядет на стенках трубы и стечет назад в реактор. Далее от газовой трубы делается ответвление на газгольдер. В нашем климате удобнее всего применять «сухие» газгольдеры в виде мешка из армированной полимерной пленки. Например, подходит тентовый материал – армированная брезентом пленка ПВХ. Она легко сваривается, и из нее можно изготовить герметичный мешок заданной формы. Остается еще вопрос о регулировке выходного давления биогаза, чтобы подать его потребителям под заданным давлением (0,015-0,20 атм). Можно просто поставить компрессор, ресивер и редуктор. Но это дорого, опасно, энергозатратно и требует дополнительной автоматики управления компрессором. Для малых биогазовых установок целесообразно применять механические регуляторы давления, энергия для работы которых вырабатывается в процессе анаэробного брожения. В предыдущих двух конструкциях это так и было. В данном случае можно применить газгольдер в виде кузнечных мехов, на рычаг которых подвешен заданный груз. Такой газгольдер довольно точно регулирует давление и использует весь объем меха в качестве рабочего. Но объем такого газгольдера ограничен необходимостью значительно увеличивать вес груза и прочность (а значит, и материалоемкость) его конструкции. Поэтому оптимальный объем такого газгольдера примерно равен 1 м3.
Далее газовая труба проходит через обратный клапан, который удобно выполнить в виде гидравлического клапана. Также можно поставить фильтр сероводорода и счетчик газа. Затем биогаз можно подавать потребителям.
Газовый котел можно применить самый обычный, подстроив, если можно, количество подаваемого воздуха. Если происходит управление циркуляционным насосом, то логика такого управления совсем простая – включить насос, выключить. Но циркуляционные насосы не рассчитаны на стартстопный режим работы, поэтому могут сгореть. Так что желательно, хоть и дороже, поставить постоянно работающий циркуляционный насос и добавить вторую цепь байпасс, закорачивающую входной и выходной коллекторы. При этом на основную цепь теплообмена и на байпасс надо поставить электрически управляемые клапаны. Клапаны эти должна работать в противофазе по сигналу термодатчика в реакторе. Когда субстрат нагрелся, теплоноситель пускается по цепи байпасс, температура теплоносителя в котле поднимается, и автоматика котла выключает газ, экономя его расход. Как только падает температура субстрата, включается главная цепь теплообмена, в котел поступает остывший теплоноситель из теплообменника, и автоматика котла пускает и поджигает биогаз.
Управление электрическим нагревателями производится путем простого их включения или выключения.
Инертность нагрева субстрата в реакторе минимальна, так как соотношение теплоемкости субстрата в реакторе и теплоемкости электронагревателей или теплоносителя очень большое, почти бесконечное. Поэтому спокойно можно применять релейное управление нагревом.
Также блок автоматики должен содержать программируемый таймер с необходимым количеством каналов, чтобы управлять расписанием включения гомогенизатора в подготовительной емкости, подающим насосом в подготовительной емкости и миксерами реактора.
Возможны самые различные модификации подобной конструкции, но принципы работы остаются теми же самыми. «Пути могут быть различны, но к единой устремимся цели!»
9. Промышленные конструкции.
Промышленные конструкции Вы вряд ли будете делать сами. Если Вы – конструктор профессионал, то эта книга – не для Вас, а если Вы – чайник, то Вам не стоит браться сразу за самостоятельное проектирование устройств стоимостью от нескольких сотен тысяч и до нескольких миллионов USD. Поэтому здесь мы опишем общие принципы конструкции и работы больших промышленных биогазовых установок, а также алгоритм их создания. Эдакая инструкция для продюсеров больших биогазовых установок.
Итак, у Вас возник регулярный источник большого количества органического сырья, и Вы где-то услышали, что на его утилизацию не только не надо тратиться, но можно еще и заработать в итоге. Для начала нужно проделать все, описанные выше, процедуры с сырьем, то есть подсчитать его суточный приход, заказать исследование его параметров. Параллельно надо поискать описание успешных проектов по анаэробной переработке такого сырья, по возможности проконсультироваться с людьми, вложившими деньги в такие проекты. Далее необходимо начать подыскивать исполнителей проекта. То есть тех, кто может спроектировать, построить, поставить оборудование, смонтировать и запустить биогазовую установку. Стоит рассмотреть несколько различных предложений. Вполне допустимо, когда биогазовую установку проектирует один коллектив, оборудование поставляют другие поставщики, строительные работы делает третья строительная организация, монтажные работы – четвертая и так далее. Но если выбрана не типовая европейская конструкция, которую сейчас успешно научились копировать китайцы, а более свежие разработки, то необходимо отдать все эти виды работ конструкторам и производителям биогазовых установок по новым оригинальным технологиям. Когда Вы определились с разработчиками и исполнителями, необходимо убедиться, что у Вас открыта линия финансирования, достаточная для того, чтобы спроектировать, построить и запустить биогазовую установку в кратчайшие сроки. Запомните: как только Вы потратите первые деньги, время будет работать против Вас. Окупаться установка начнет только
