日常生活におけるバイオガスの使用。スキーム、説明

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日常生活におけるバイオガスの使用。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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多くの人にとって、最初に生じる疑問は、既存のニーズと設置規模をどのように適合させるかということです。非常に多くの人が書いています：家のサイズ、たとえば5x6 m（または容積、たとえば150 m3）、家族は4人、暖房とキッチンの設置が必要です。どのくらいのサイズの取り付けが必要ですか?

経験によると、平均して、面積40〜50 m2の住宅と3,0バーナーストーブを暖房するには、3,5時間あたり3〜11 m3のバイオガスが必要です。局所暖房システムを設置する場合は、広く普及している自動暖房式ガス給湯器AOGV-3、XNUMX-XNUMX-Uがご利用いただけます。

ガス形成の強さを決定する重要な要素はプロセスの温度です。「バイオガス: 加熱と調理の両方」という記事は、比較的穏やかな気候を持つ国に関連した経験を説明していることを忘れてはなりません。どうやら、より厳しい気候条件では、おそらく定常的なプロセスであっても加熱がさらに必要になるようです。そして、加熱が想定されている場合、それを効果的な規制因子として使用することが適切であると思われ、それによりガス発生を数倍増加させることが可能である。 (別の制御要素である混合については、以下で説明します。)

さて、設備の容量に対するこれらの要因の総合的な影響を考慮して、いくつかの推奨事項を提示できます。

発酵槽のサイズを選択するときは、前回の出版物に記載されているオプションに注目してください。より厳しい気候を考慮すると、たとえばコイルの形で加熱要素を設備に追加する価値があります。試運転すると、デバイスのパフォーマンスに対する加熱の影響がすぐにわかります。仕上げ作業を体系化するには、（記憶に頼らず）ノートを用意し、導入された変更と受信された変更の両方を書き留めることをお勧めします。実際には、バイオマスをさらに 10°加熱するごとに、発酵槽 1 m3 からのガス発生量が XNUMX 倍になることが示されています。

ここでは、プラントを設計する人向けのデータをいくつか紹介します。原料1トンから80～100m2のガスが得られます。発熱量は約5500～6000kcal/m3です。比較として、家庭用ガスのカロリーはそれほど高くなく、わずか 7000 kcal / m3 です。

次にプロセスの生物学について説明します。メタン生成菌は原料そのものに存在します。それらの培養物は、塊がガスを放出し始めるまで、最長 XNUMX 週間発酵槽内で増殖します。すでに稼働している発酵槽からの以前の部分から既製の「サワードウ」を使用する場合、ガス生成の開始時間は約 XNUMX 週間に短縮されます。

メタン生成細菌は 5 つのグループに分類されます。好冷性のものは+20...+30°の範囲で効果的に作用します。さらに温度が上昇すると、中温菌が発生し、その活動範囲は+42...+54°になります。そして、さらに高い温度では、すでに好熱性の細菌の作用が現れ、+56 ... + XNUMX°の非常に狭い範囲で作用します。

多くの質問は、まず第一に、ベルを減圧せずに原材料の定期的な燃料補給とバイオマスの混合の可能性の創出に関する設備の設計に関連しています。まず第一に、設備を二重化することで連続的なガス生産が可能であると言わなければなりません。 XNUMXつの発酵槽を使用すると、順番に補充する際に設計を複雑にすることなく行うことができます。

したがって、将来バイオガス生産プラントを作成する場合は、その能力に関連して XNUMX つのスキームを比較する必要があります。定期的に燃料を補給する最も単純なスキーム。交互に燃料を補給するペアの原生動物。ガスを継続的に供給する特別な装置を備えています。

XNUMX番目のスキームを選択するときは、発酵槽の運転には原材料の補給だけでなく廃棄物の除去も必要であることに留意する必要があります。

後者のスキームでは、原料の燃料補給と廃棄物の処理の頻度が同等ではありません。したがって、廃棄物の処理と、洗浄およびシステムの修正のためのプロセス停止を組み合わせることができます。燃料補給に関しては、より頻繁に行われ、より簡単です。毎日、容量の 1/10 が底から取り出され、同量の新鮮なバイオ原料が上から追加されます。

ガスを失わずに発酵槽に補充する可能な方法の 1 つは、いわゆる連通容器の原理に基づいています。これを行うために、小さな充填タンクが発酵槽のピットの隣に配置され、液面の下にあるパイプラインで接続されています（図1）。パイプラインはセラミック製の下水管またはアスベストセメントパイプから作られ、コンテナの壁に埋め込まれています。このようなシステム自体が液体ガスシールです。インサートファンネルバンカーを使用すると、精鉱供給の効率を高めることができます（図XNUMXa）。最も単純なメッシュピストンを使用して、厚いものをパイプラインに押し込むことができます。同時に、XNUMXつのタンク間のバイオマスの自己混合を防ぐダンパーとしても使用されます。

日常生活におけるバイオガスの使用
図。 1

バイオマスを定期的に混合する必要があることから、多くの疑問が生じます。減圧せずにこの操作を実行するにはどうすればよいですか? 誰もがその自己混合の可能性について知っているわけではありません。対流の影響を思い出してください。室内では、毛羽がラジエーターの上にあり、浮き上がり、反対側の壁に沈み、再び空気の流れによってラジエーターに運ばれることが観察されます。培地の熱循環によるこの効果は、加熱パイプ (コイル) を発酵槽の下部に配置し、一方の端にずらして配置すると、発酵槽内でも簡単に得ることができます。対流により自己混合が行われます。ガス形成が始まる過程で、ヒーター上部のガス泡の上昇の影響がこれに加わります。

機械式バイオマス撹拌機を作るのは難しくありません。暖房を使用する必要がない、穏やかな気候の地域に特に適しています。実践が示すように、これを事前に予測する方が良いでしょう。結局のところ、システム自体が加熱し始めるのであれば、なぜ混合にエネルギーを浪費するのか疑問に思う人もいるでしょう。さらに、塊を連続的に混合する必要は全くない。これは、朝と夕方など、定期的に行うことができます。この操作を追加の調整操作に変える価値さえあります。これを行うには、ベルの位置に従うだけで十分です。ベルが低いレベル（少量のガス供給）に落ちるとすぐに、バイオマスを混合する必要があります。すると、ガスの放出がすぐに増加します。

最も単純なミキサーは、同じサイフォンパイプラインを介した柔軟な接続によって駆動されるインペラの形で簡単に製造できます (図 3)。一方向に連続的に回転させる必要はありません。撹拌機に放射状のブレードがある場合は、振動運動で十分です。ブレードを 2 つに制限することもできます (図 XNUMX)。一般に、あなた自身の決定の余地があります。ロッドとしては、ホームセンターで下着として販売されている絶縁電線やナイロン（塩化物）コードなど、腐らない素材を使用することをお勧めします。

日常生活におけるバイオガスの使用
図。 2

日常生活におけるバイオガスの使用
図。 3

ベルの安定性にも問題があります。「バイオガス: 加熱と調理の両方」という資料を注意深く研究した読者は、構造を変更せずに図 1 に示すスキームを実行すると、ベルが浮き上がるとすぐにバランスを失う可能性があることにすでに気づいています。転覆またはジャム。同じ出版物の図 3 では、ベル用のガイドチューブが提供されているのは偶然ではありませんが、そのような設置を家庭で行うのはさらに困難です。

この図では、4 つのブロック (図 4a) と釣り合いおもりを備えたベルのバランススキームと「クレーン」の変形例 (図 XNUMXb) を示しています。「クレーン」上のベルの吊り下げ点の（円弧に沿った）厳密でない垂直方向の動きから生じる誤差は、レバーアームがロッカーストロークを大幅に超えているため、無視できます。

日常生活におけるバイオガスの使用
図。 4

このようなベルバランスシステムは、発酵槽の検査および清掃時の昇降装置として使用できるという点でも有利である。これを考慮すると、いくつかの補助要素で設計を補うことは難しくありません。ブロックを第XNUMXブームに配置することをお勧めします（結局のところ、ベルの下で作業するためにベルを持ち上げることは厳密に許可されていません - 「下に立ってはいけない」積み荷！"）。「クレーン」ロッカーのロータリーとサポートを作成する価値があり、カウンターウェイトは倉庫スケールと同様にタイプ設定されています。ただし、お住まいの地域に霜がない場合は、水を入れた容器の形でカウンターウェイトを用意してください。

DIY の妨げとなる最も深刻な困難は、ベルの製造です。亜鉛メッキ屋根鉄を使用すると、簡単な手段で希望の形状を与えることができ、さらに重くなりません。しかし、このような材料は脆弱であり、攻撃的な環境では急速に腐食するため、他の選択肢を探す必要があります。したがって、入手可能なスクラップ金属を詳しく調べることを強くお勧めします。たとえば、石油製品からの古い容器は、切断すると、形状 (通常は溶接された球形の底部) とシート材料の厚さ (2 ～ 5 mm) の両方で、非常に適した半完成品になります。

どうやら、鐘の実行寸法はØ 2〜3 mで高さは同じになるようです。「バレル」が小さいことが判明した場合は、大きなベルを作成するか、1,5つの小さなベル（たとえば、Ø XNUMX m）を使用するかを検討する価値があり、同時にペアの単純な設置のオプションに戻ります。

読者の中には、気体の圧力の決定について質問する人もいます。明らかに、彼らは明白なことに注意を払っていませんでした。鐘が浮かぶとすぐに、ガスの圧力が鐘の質量の値に達します。これを例を挙げて説明しましょう。ベルスカートの直径が 2 m の場合、その断面積は S=πR2=3,14*1=3,14 m2=31 cm400 となります。鐘の壁の厚さは 2 mm、高さは 5 m、重量は約 2 kg になります。鐘の実際の重量が 500 kg であると仮定します。するとベルは470気圧のガス圧で浮きます。 (SI システムでは、質量 M = 0,15 kg、加重力 G = 470 N、ガス圧力 p = 4700/4700 = 31 N/cm400 = 0,15 atm)。

ベルが上昇しても圧力はほとんど変化せず、表面に現れたベル壁の一部に等しい体積の液体が移動することによってのみ圧力が増加します。

ガス圧が低いことに注目すると、（必要に応じて）簡単な方法でガス圧を高めることができることがわかります。ベルのバランスを良くするために、ベルに追加の重りを取り付け、ベルの位置を低くします。

比較のためにいくつかの興味深い例を示します。都市ネットワーク内のガス圧力は水柱 200 ～ 300 mm の範囲です。芸術、そして許可されています - 水深600 mmまで。美術。私たちのシステムでは、この圧力も制限となるはずです。当然のことながら、個人の農場で十分な量のバイオ原料を供給できるのかという疑問が生じます。もちろん違います。私たちの推奨事項は、主に協同畜産農場に適用されます。農場は日々ますます発展しています。さらに、集団農場や国営農場には埋蔵量があり、かなりの量が埋蔵されています。時には、まったく使用されていない大量の肥料が畜産場の近くに蓄積していることがあります。地元住民はそれを処分し、畑に持ち帰ることができました。結局のところ、発酵槽から出る廃棄原料は肥料としての価値を実質的に失うことはありません。二重の経済的メリットがあります。

最後に、私たちは読者の皆様に、バイオガスプラントの設計と運営に関する経験を共有していただくよう再度呼びかけます。

著者：P.Zak

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