바이오가스 플랜트. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전

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일반적인 유형의 바이오가스 플랜트

세계에서 흔히 볼 수 있는 바이오가스 플랜트의 유형은 원자재 적재 방법, 바이오가스 수집 방법, 건설에 사용되는 자재, 추가 장치 사용, 반응기의 수평 또는 수직 위치(지하 또는 지상)에 따라 분류됩니다. 지상 디자인.

다운로드 방법

원료를 적재하는 방법에 따라 두 가지 유형의 바이오가스 플랜트를 구별할 수 있습니다.

• 배치 로딩 플랜트는 원자재를 완전히 로딩한 후 특정 처리 시간이 지나면 완전히 비워집니다. 모든 설계 및 모든 유형의 원자재 설치는 이러한 유형의 적재에 적합하지만 이러한 설치는 바이오가스 생산이 불안정하다는 특징이 있습니다.
• 연속 공급 공장에는 매일 소량의 원료가 적재됩니다. 새로운 원자재를 적재할 때 처리된 슬러지의 동일한 부분이 하역됩니다. 이러한 시설에서 처리되는 원자재는 액체이고 균질해야 합니다. 가스 생산은 안정적이며 정량적으로 배치 플랜트에서 생산되는 바이오가스의 양을 초과합니다. 현재 선진국에서 사용 중인 거의 모든 설비는 연속 적재 설비로 운영됩니다.

바이오가스 수집 방법

바이오가스 플랜트의 외관은 선택한 바이오가스 수집 방법에 따라 다릅니다.

그림 11. 스리랑카의 실린더 설치. 출처: 기후 변화 및 농촌 에너지에 관한 SNV 참조 가이드, 2004

그림 12. 덕트형 설치. 출처: "바이오매스 에너지 시스템", ACRE, 호주 재생 에너지 CRS Ltd, wwwphys.murdoch.edu.au/acre/

실린더 설비는 반응기와 가스 홀더가 결합된 내열성 플라스틱 또는 고무 백(실린더)입니다. 원자재를 적재 및 하역하는 파이프는 반응기의 플라스틱에 직접 부착됩니다. 백의 확장성과 백에 가해지는 추가 하중으로 인해 가스 압력이 달성됩니다. 이러한 설치의 장점은 저렴한 비용, 이동 용이성, 설계 단순성, 향정신성 모드의 높은 발효 온도, 반응기 청소 용이성, 원료 적재 및 하역입니다. 이러한 시설의 단점은 짧은 운영 기간(2~5년), 외부 영향에 대한 높은 민감성, 추가 일자리 창출 가능성이 낮다는 점입니다.

그림 13. 고정 돔 설치 출처: AT 정보: Biogas, GTZ 프로젝트 ISAT(적정 기술 정보 및 자문 서비스), Eshborn, Deutschland, 1996

풍선 설치의 변형은 일반적으로 플라스틱으로 덮여 직사광선으로부터 보호되는 채널 유형 설치입니다. 이러한 시설은 선진국, 특히 폐수 처리에 자주 사용됩니다. 반응기의 고무 케이싱이 손상될 가능성이 거의 없고 주변 온도가 충분히 높은 경우에는 소프트탑 장치를 사용하는 것이 좋습니다.

고정형 돔 플랜트는 폐쇄형 돔형 원자로와 보상 탱크라고도 알려진 배출 탱크로 구성됩니다. 가스는 원자로 상부, 즉 돔에 모입니다. 원료의 다음 부분이 적재되면 처리된 원료는 보상 탱크로 밀려납니다. 가스 압력이 증가하면 보상 탱크의 처리된 원료 수준이 증가합니다.

중국의 고정형 돔 설치는 이러한 모든 설치 중 가장 일반적인 유형입니다. 이러한 장치 중 12만 개 이상이 중국에서 건설되어 운영되고 있습니다.

가전제품에서 가스를 사용하는 것은 가스 압력의 변화로 인해 복잡해집니다. 버너 및 기타 가전제품은 최적의 성능을 위해 조정하는 것이 거의 불가능합니다. 일정한 가스 압력이 필요한 경우 반응기에 압력 조절기를 설치하거나 다른 설치 설계를 선택하는 것이 좋습니다.

고정형 돔 플랜트의 원자로는 일반적으로 벽돌 또는 콘크리트 탱크입니다. 이러한 설비는 상단까지 흙으로 덮여 있으며 내부 압력(최대 0,15bar)을 유지하기 위해 가스로 채워져 있습니다. 경제적인 이유로 최소 권장 반응기 크기는 5m3입니다. 이러한 설비는 반응기 부피가 최대 200m3인 것으로 알려져 있습니다.

가스 홀더는 고정된 돔(가스가 모이는 장소)이 있는 설비의 상단 부분으로 밀봉되어야 합니다. 벽돌과 콘크리트는 밀폐되어 있지 않으므로 설치의 이 부분은 가스가 통과하지 못하도록 하는 물질층(라텍스, 합성 페인트)으로 덮어야 합니다. 가스 탱크의 균열 위험을 줄일 수 있는 기회는 원자로 벽돌에 약한 링을 만드는 것입니다. 이러한 링은 설비의 반구형 구조의 하부(방수)와 상부(기밀) 부분 사이의 탄성 연결입니다. 반응기 하부의 정수압으로 인해 나타나는 균열이 가스탱크 상부로 이동하는 것을 방지합니다.

그림 14. 우크라이나 Vinnytsia 지역 Litinsky 지역 Sadovoye 마을에 플로팅 돔 설치 출처: SFG "TERRA" is.svitonline.com/teppa/

그림 15. 플로팅 돔 플랜트 건설에 대한 인도 표준 출처: AT 정보: Biogas, GTZ 프로젝트 ISAT(적정 기술 정보 및 자문 서비스), Eshborn, Deutschland, 1996

부유형 돔 발전소는 일반적으로 지하 원자로와 이동식 가스 탱크로 구성됩니다. 가스 홀더는 원료 또는 특수 물 주머니에 직접 떠 있습니다. 가스는 가스 홀더에 축적되며 가스 압력에 따라 상승하거나 하강합니다. 가스 홀더는 뒤집히는 것을 방지하기 위해 특수 프레임으로 지지됩니다. 가스 홀더가 특수한 물 주머니에 떠 있으면 전복되는 것을 방지합니다.

이 디자인의 장점은 일상적인 작업이 용이하고 가스 탱크가 올라간 높이에 따라 가스량을 쉽게 결정할 수 있다는 것입니다. 가스 압력은 일정하며 가스 탱크의 무게에 따라 결정됩니다. 플로팅 돔 플랜트의 건설은 어렵지 않으며 설계 오류는 일반적으로 가스 확보에 큰 문제를 일으키지 않습니다. 이 설계의 단점은 강철 원자로의 높은 비용과 부식에 대한 철의 민감도가 높다는 것입니다. 따라서 플로팅 돔 유닛은 고정형 돔 유닛보다 수명이 짧습니다.

과거에는 플로팅 돔 플랜트가 주로 인도에서 건설되었습니다. 이러한 설비는 원통형이나 돔형의 벽돌이나 콘크리트 원자로와 부유형 가스 홀더로 구성됩니다.

가스 홀더는 특수한 물 주머니나 원료에 직접 떠 있으며 안정성을 제공하고 가스 홀더를 수직 위치로 유지하는 내부 또는 외부 프레임이 있습니다. 바이오가스를 생산할 때는 가스홀더가 더 높게 뜨고, 가스를 사용할 때는 낮아집니다. 이러한 시설은 주로 분뇨, 유기 폐기물 및 배설물을 연속 모드로 처리하는 데 사용됩니다. 일일 다운로드. 대부분 중형 농장(원자로: 5-15m3)이나 대규모 농공업 단지(원자로: 20100m3)에 건설됩니다.

수평 및 수직 설치

원자로 설치 위치 선택은 적재 방법과 농장의 자유 지역 가용성에 따라 달라집니다. 수평 설치는 원자재를 연속적으로 적재하는 방법과 충분한 공간이 있을 때 선택됩니다. 수직 설치는 원료의 배치 로딩에 더 적합하며 필요한 경우 반응기가 차지하는 공간을 줄이기 위해 사용됩니다.

지하 및 지상 설치

설치 위치를 선택할 때 지형을 고려하고 설치 작업을 최적화하는 데 사용해야 합니다. 예를 들어, 경사진 곳에 설치하는 것은 적재 구멍이 충분히 낮고, 반응기 안의 원료는 배출 구멍에 대한 약간의 경사로 인해 이동하므로 적재가 용이하도록 높이가 낮아집니다. 차량으로.

설치를 선택할 때 고려해야 할 또 다른 요소는 지하 시설의 단열 개선입니다. 여기에는 토양 온도가 1 이상이므로 원자재 발효 과정에 대한 일일 온도 변화의 약한 영향이 포함됩니다. 미터는 실제로 변경되지 않습니다.

금속, 콘크리트 및 벽돌 원자로

설비는 반응기를 만드는 재료에 따라 구별될 수 있습니다. 콘크리트 원자로는 일반적으로 지하에 건설됩니다. 콘크리트 반응기는 원통형으로 되어 있으며, 소형 유닛(최대 6m3)도 컨베이어 기반으로 제작 가능합니다. 원자로를 밀봉하려면 특별한 조치가 필요합니다. 장점 : 시공비와 자재비가 저렴하고, 대량생산이 가능하다. 단점: 양질의 콘크리트 소비량이 많고, 자격을 갖춘 건축업자와 다량의 철망이 필요하며, 디자인이 상대적으로 참신하고, 가스 탱크의 견고성을 보장하기 위한 특별한 조치가 필요합니다.

그림 16. 경사면에 위치한 바이오가스 플랜트

그림 17. 쿠바에 벽돌 원자로 건설. 출처: V. Nekrasov "바이오매스의 미생물학적 혐기성 전환", 미출판, 2002년

벽돌 원자로는 고정식 또는 부유식 가스 홀더가 있는 지하 설치용으로 제작되었으며 둥근 모양입니다. 장점: 초기 투자 비용이 낮고 수명이 길며, 움직이거나 녹슬지 않는 부품이 없으며, 디자인이 컴팩트하고, 공간을 절약하며, 단열이 잘 되어 있어 건설로 인해 지역 고용이 창출됩니다. 지하에 위치하므로 시설이 차지하는 면적을 줄일 수 있고 급격한 온도 변화로부터 원자로를 보호할 수 있습니다. 단점: 벽돌 가스 홀더는 견고성과 높은 장인 정신을 보장하기 위해 특수 코팅이 필요하고, 가스 누출이 자주 발생하고, 지하 위치로 인해 설치 작업이 제대로 제어되지 않으며, 설치 시 건물 레벨을 신중하게 계산해야 하며, 원자재를 가열해야 합니다. 반응기는 구현하기가 매우 복잡하고 비용이 많이 듭니다. 따라서 벽돌 설치는 자격을 갖춘 인력이 있는 따뜻한 국가에서만 사용하는 것이 좋습니다.

금속 반응기는 모든 유형의 설치에 적합하고 밀봉되어 있으며 고압을 견딜 수 있고 제조가 쉽습니다. 기존 컨테이너를 사용할 수도 있습니다. 그러나 금속은 상대적으로 가격이 비싸고 녹이 슬지 않도록 유지 관리가 필요합니다.

추가 장치

추가 장치 사용의 예로 선진국의 일반적인 바이오가스 플랜트 설계를 고려할 수 있습니다.

원료를 혼합하는 용기는 원료에 따라 크기와 모양이 다를 수 있습니다. 일반적으로 컨테이너에는 원료를 혼합하거나 분쇄하기 위한 프로펠러와 원료를 반응기에 로딩하기 위한 펌프가 포함됩니다. 때로는 반응기 내에서 원료의 발효 과정이 느려지는 것을 방지하기 위해 원료를 예열하는 장치를 설치하기도 합니다.

원자로는 일반적으로 단열되어 있으며 콘크리트나 강철로 만들어집니다. 원료의 흐름을 최적화하기 위해 대형 반응기는 길쭉한 모양을 갖습니다. 천천히 움직이는 로터나 바이오가스를 통해 원료를 혼합합니다. XNUMX개 이상의 원자로로 구성된 시설이 있습니다.

가스 홀더는 유연한 재질로 만들어져 원자로 탱크 위에 위치하거나 강철로 만들어져 원자로 옆에 위치합니다.

저장시설은 겨울에 생물비료를 보관하는 데 사용되며 개폐가 가능하고 가스홀더와 연결해 잔여 바이오가스를 수집할 수 있다. 생물비료는 밭에 사용하기 전에 혼합됩니다.

키르기스스탄의 바이오가스 플랜트

키르기스스탄에는 2010년 현재 50개 이상의 시설이 있는데, 불행하게도 그 중 약 70%만이 가동되고 있습니다. 키르기스스탄에 건설된 모든 설비는 원자재 혼합 및 적재 방법, 난방 시스템 및 단열재 유무에 따라 4가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

모든 설비의 공통된 특징은 강철 원자로이며 일반적으로 석유 제품이나 물을 저장하는 데 사용되는 탱크, 철도 탱크입니다.

원료의 수동 혼합으로 가열 및 격리가 없는 장치 Naryn, Talas 및 Issyk-Kul 지역에 분포합니다. 원료를 혼합하는 용기는 일반적으로 원료를 물로 희석하는 통입니다. 원자로는 절연되지 않았으며 강철 탱크로 만들어졌습니다. 원자로의 단열 및 가열 부족으로 인해 따뜻한 계절에는 설비가 정신병 모드로 작동합니다.

원료는 수동으로 2년에 XNUMX회 이상 배치 방식으로 반응기에 투입됩니다.

그림 18. 선진국에서 흔히 볼 수 있는 연성가스 홀더를 갖춘 바이오가스 플랜트입니다. 출처: AT 정보: 바이오가스, GTZ 프로젝트 ISAT(적정 기술에 관한 정보 및 자문 서비스), Eshborn, Deutschland, 1996

공장의 잘못된 설계로 인해 원자재를 싣고 내리는 데 어려움이 있습니다. 반응기에 설치된 교반기를 이용하여 XNUMX일 XNUMX회 수동으로 원료를 혼합한다. 가스는 일반적으로 요리에 직접 사용됩니다.

사례 1: 그러한 설치의 예는 마을에 Duyshenov Farkhat의 바이오가스 설치입니다. 키르기스스탄 탈라스 지역의 키질-차르바(그림 18.1).

이 시설은 난방 및 조리용 바이오가스를 생산하고 2003곳의 가축 농장의 거름, 인근 농장의 양 및 가금류 거름을 사용하여 액체 유기 비료를 생산할 목적으로 2년 UNDP GEF 보조금으로 건설되었습니다. 설비는 수동 로딩, 언로딩 및 원료 혼합이 가능한 5m3 용량의 지상 비가열 반응기로 구성됩니다.

2003년 봄에 설치한 후 이 공장은 3톤의 원자재를 적재하고 여름철에는 정신친화 모드로 운영되었습니다. 여름에는 바이오가스가 요리에만 충분했습니다. 2003년 이후 원자재 하역 및 적재가 이루어지지 않았습니다.

설계 결함에는 수동 혼합 시스템 결함과 원자재 적재 및 하역의 극도의 불편함이 포함됩니다. 원자로의 단열 및 가열 부족으로 인해 해당 시설은 연중 효율적인 운영에 부적합하고 경제적으로 수익성이 떨어집니다.

그림 18.1. 마을 내 바이오가스 플랜트의 모습과 도표. 키질-차르바. 사진: Vedeneva T., PF "유체" 로딩 구멍; 3 - 원료 혼합 장치; 4 - 파이프 하역.

원자로에 안전 장치가 없으면 과압으로 인해 원자로가 파열될 수 있습니다. 설치에 대한 작동 설명서가 없으며 작동 담당자에 대한 교육도 제공되지 않았습니다.

난방 및 단열 설비와 원료의 수동 혼합 설비 키르기스스탄의 이식쿨(Issyk-Kul) 지역에서 발견되었습니다. 원료를 혼합하는 용기는 일반적으로 원료를 물로 수동으로 희석하는 통입니다. 반응기는 단열되어 있고 반응기의 파이프를 통해 순환하는 물을 가열하는 전기 가열 시스템을 사용하여 중온성 또는 고온성 온도로 가열됩니다. 원료를 연속적으로 반응기에 투입하고, 반응기에 설치된 교반기를 이용하여 XNUMX일 XNUMX회 수동으로 혼합한다. 가스는 일반적으로 요리에 직접 사용되거나 별도의 가스 탱크에 수집됩니다. 저장 시설은 비료를 밭에 뿌리기 전에 저장하는 데 사용됩니다.

예 2: 그러한 설치의 예는 키르기스스탄의 Issyk-Kul 지역 Karakol시에 위치한 Mamunov Kamyl 설치입니다. 설비는 원료를 수동으로 로딩, 언로딩 및 혼합하는 5m3 부피의 지하 가열 반응기 2004개로 구성됩니다. 이 시설은 난방 및 가전제품용 바이오가스, 액상 유기비료를 생산하고 인근 농장의 소 12두로부터 분뇨를 처리하기 위해 XNUMX년 자체 비용으로 건설되었습니다.

그림 19. Karakol의 바이오가스 플랜트 외관 및 다이어그램. 사진: Vedeneva T., PF "유체": 1 - 온수 보일러; 2 - 원자로; 3 - 로딩 구멍; 4 - 안전 밸브; 5 - 가스 혼합기; 6 - 압력계; 7 - 중간 가스 탱크; 8 - 수신기; 9 - 물개; 10 - 저장 호퍼; 11 - 가스 탱크; 12 - 압축기; 13 - 원자재 하역 수단.

2004년 봄에 설치한 후 농장 구내에서 호열성 모드로 설치가 작동됩니다. 설비는 매주 적재되었으며, 생산된 바이오가스는 요리에 사용되었습니다. 투입되지 않은 비료는 고갈된 토지에 감자를 심기 위한 비료로 사용되었으며 좋은 수확량 결과를 얻었습니다. 원자재 적재 및 하역 설계를 개선하고, 시설에서 생산된 바이오가스를 사용하도록 난방 시스템 설계를 변경하는 것이 좋습니다. 이러한 설치는 키르기스스탄 조건에서 연중 내내 작동하도록 조정되었습니다.

반응기의 가열 및 단열과 원료의 공압 혼합을 갖춘 설치 키르기스스탄 추이 지역에 분포한다. 원료를 혼합하는 용기는 원료에 따라 크기와 모양이 다를 수 있습니다. 반응기에서 원료를 처리하는 과정이 느려지는 것을 방지하기 위해 원료를 따뜻한 물로 희석합니다. 원자로는 절연되어 있으며 강철 탱크로 만들어졌습니다. 원료는 공압식으로 혼합되고 중온성 또는 고온성 온도로 가열됩니다. XNUMX개 이상의 원자로로 구성된 시설이 있습니다. 가스는 일반적으로 강철 용기이기도 한 독립형 가스 탱크에 수집됩니다. 가스는 난방과 요리에 사용됩니다. 저장 시설은 생물비료를 저장하는 데 사용됩니다.

사례 3: 이러한 설치의 예로는 마을에 Zarya jamaat를 설치하는 것이 있습니다. 키르기스스탄 이식쿨 지역 악수 지역의 열 스위치 그림 21. 이 시설은 마이크로 수력 발전소 및 바이오가스 기술 구현을 위한 유럽 위원회 프로젝트의 일환으로 2010년에 건설되었습니다. 이는 공압식 로딩 및 혼합, 생산된 바이오가스의 자동 선택 기능을 갖춘 하나의 수평(50m3) 반응기로 구성됩니다. 이 시설에서는 소 70~90두의 분뇨를 처리합니다. 이는 하루에 약 3~3,3톤의 분뇨입니다.

그림 21. 마을에 Zarya jamaat 설치. 키르기스스탄 Issyk-Kul 지역 Ak-Suu 지역의 열 스위치: 1 - 저장 벙커; 2 - 혼합 탱크; 3 - 원자로; 4 - 압축기; 5 - 수신기; 6 - 가스 홀더; 7 - 물 보일러

반응기 외에도 바이오가스 플랜트는 다음으로 구성됩니다.

• 거름 수신기;
• 적재 벙커, 부피 3m3;
• 수분 분리기;
• 황화수소 필터;
• 압축기;
• 가스 탱크, 부피 10m3;
• 두 개의 수신기;
• 전기 제어 캐비닛;
• 과잉 바이오가스를 위한 플레어 장치.

50m3 부피의 수평 반응기는 중온성 모드에서 작동합니다. 최적의 온도를 유지하기 위해 강철 원자로는 단열되어 지하에 위치합니다. 적재된 원료를 가열하기 위해 가스로 가열되는 로딩 호퍼가 사용됩니다. 가스 보일러에서는 난방 시스템으로 적외선 버너가 사용됩니다.

원자로의 가열 및 단열과 원자재의 유압 혼합을 갖춘 설치. 그러한 시설 XNUMX개는 키르기스스탄 추이(Chui) 지역에 위치하고 있으며, 하나는 오쉬(Osh) 지역에 위치해 있습니다. 원료를 혼합하는 용기는 크기와 모양이 다를 수 있습니다. 원자로는 절연되어 있으며 강철 탱크로 만들어졌습니다. 원료는 수력학적으로 혼합되고 중온으로 가열됩니다. 저장시설은 겨울에 생물비료를 저장하는 데 사용됩니다.

사례 4: 이러한 설치의 예로는 키르기즈 공화국 추이(Chui) 지역의 칸트(Kant) 시에 “2T” 가금류 농장을 설치하는 것입니다. 설비는 각각 25m3의 부피를 지닌 XNUMX개의 지상 가열 반응기로 구성되며 원심 펌프를 사용하여 수력학적 로딩, 언로딩 및 원료 혼합을 수행합니다.

그림 21a. 칸트의 바이오가스 플랜트의 외관과 다이어그램. 사진: Vedeneva T., PF "유체". 1 - 원자로; 2 - 원료 로딩 호퍼; 3 - 원료 준비용 용기; 4 - 원료 펌핑 및 혼합용 펌프; 5 - 변비; 6 - 비료 저장용 용기.

생물반응기 탱크는 단열층으로 덮여 있습니다. 첫 번째 반응조 탱크에서 처리된 바이오매스의 가열은 물열 발생기에 의해 자동으로 수행되며, 두 번째 및 세 번째 챔버에서는 문을 열어 태양 에너지로 가열합니다. 추운 날씨에는 문이 닫히고 용기 내부의 열은 열 보호층에 의해 유지됩니다.

이 시설은 2002년에 가금류 농장 소유주의 자비로 건설되었으며 하루 최대 5톤의 원자재를 처리할 수 있습니다. 설치 후 중온성 모드에서 3개월 동안 설치가 작동된 후 중단되었습니다. 시설은 매주 적재되었고, 하역된 비료는 저장고에 부어져 인구에게 판매되었습니다. 바이오가스는 사용되지 않았습니다.

액상비료 적용 기술이 미비해 시설 운영이 중단됐다. 시설 설계는 생산된 바이오가스의 사용을 제공하지 않으며 원자로의 원료 수준 표시기가 불완전하여 원료를 적재할 때 부정확성을 초래합니다. 일반적으로 설치는 작동합니다.

바이오가스 플랜트 건설

바이오가스 플랜트 건설을 시작하기 전에 효과적인 운영에 필요한 조건을 고려해야 합니다. 바이오가스 플랜트의 고장이나 성능 저하는 일반적으로 계획 오류의 결과입니다. 이러한 오류의 결과는 즉시 또는 설치 작업 후 몇 년 후에 눈에 띄게 나타날 수 있습니다. 오류로 인해 복구할 수 없는 손상이 발생하기 전에 오류를 제거하려면 신중하고 포괄적인 계획이 필수적입니다.

농업용 바이오가스 플랜트 건설 계획은 농장에 필요한 에너지량뿐만 아니라 이용 가능한 원자재의 양을 기준으로 바이오가스 및 바이오비료 생산 가능성을 결정하는 것부터 시작되어야 합니다.

바이오가스 플랜트가 주로 에너지원으로 의도된 경우, 예상되는 잠재적인 바이오가스 생산량이 농장의 에너지 수요를 충족하기에 충분한 경우에만 건설이 권장됩니다.

반응기 크기 선택

반응기의 크기는 입방미터 단위로 측정되며 원료의 수량, 품질, 유형은 물론 선택한 온도와 발효 시간에 따라 달라집니다. 필요한 반응기 부피를 결정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

원료 적재량과 반응기 크기의 비율

원료 로딩의 일일 복용량은 발효 시간(반응기 회전 시간)과 선택한 온도 체계에 따라 결정됩니다. 중온성 발효 모드의 경우 반응기 회전 시간은 10~20일이며 일일 로딩 용량은 반응기 내 원료 총 부피의 1/20~1/10입니다.

일정량의 원료를 처리하는 반응기 크기

첫째, 동물 수를 기준으로 바이오가스 플랜트에서 처리하는 일일 분뇨량(DN)을 실험적으로 결정합니다. 그런 다음 원료를 물로 희석하여 습도 86%~92%를 달성합니다.

대부분의 농촌 시설에서 원료 생산을 위한 분뇨와 물의 비율은 1:3에서 2:1 범위입니다. 따라서 원료 투입량(D)은 농장폐기물(DN)과 이를 희석한 물(DV)의 합이 된다.

중온성 모드에서 원자재를 처리하는 경우 시설에 적재되는 총 원자재 부피(RS)의 10%에 해당하는 일일 적재 용량 D를 사용하는 것이 좋습니다. 시설 내 원자재의 총 부피는 반응기 부피의 2/3를 초과해서는 안 됩니다.

따라서 반응기 부피(RR)는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

OS = 2/3 EP 및 OP = 1,5 OS

Где

운영 체제 = 10CHD

D = DN + DV.

예: 한 가구 농장에 소 10마리, 돼지 20마리, 닭 35마리가 있습니다. 소 1마리의 일일 분뇨 및 소변량 = 55kg, 돼지 4,5마리 = 1kg, 닭 0,17마리 = 10kg. DN 농장의 일일 폐기물 양은 55H20 + 4,5H35 + 0,17H550 = 90 + 5,95 + 645,95 = 646kg, 약 86kg입니다. 소, 돼지 배설물의 수분함량은 75%, 닭똥의 수분함량은 85%이다. 3,9% 습도를 달성하려면 새 배설물에 4리터(약 XNUMXkg)의 물을 추가해야 합니다.

이는 원료 적재의 일일 복용량이 약 650kg임을 의미합니다. 원자로 전체 부하 OS = 10×0,65 = 6,5톤, 원자로 부피 OR = 1,5×6,5 = 9,75, 즉 약 10m3이다.

바이오가스 수율 계산

일일 바이오가스 생산량 계산은 원료 유형과 일일 부하량에 따라 계산됩니다.

표 9. 다양한 유형의 원료에 대한 바이오가스 수율 계산

예: 한 가구 농장에 소 10마리, 돼지 20마리, 닭 35마리가 있습니다. 소의 일일 배설물 양 = 55kg, 돼지의 경우 = 4,5kg, 닭고기의 경우 = 0,17kg. 농장의 일일 폐기물 양은 소 배설물(습도 550%) 85kg, 돼지 배설물(습도 90%) 85kg, 닭 똥(습도 5,95%) 75kg이다. 분뇨를 물로 희석하여 습도 85%를 달성한 후 닭에서 나오는 원료의 양은 약 10kg이 됩니다.

표에 따르면 1kg의 바이오가스 생산량은 다음과 같습니다.

• 수분 함량이 85%인 가축 분뇨는 약 0,04 -0,05 m3의 바이오가스와 같습니다.
• 수분 함량이 85%인 돼지 분뇨는 약 0,05 - 0,09 m3의 바이오가스와 같습니다.
• 수분 함량이 85%인 닭 배설물은 약 0,05 - 0,09 m3의 바이오가스와 같습니다.

따라서,

• 가축 분뇨 550kg에서 나오는 바이오가스 생산량은 22 - 27,5m3의 바이오가스입니다.
• 돼지 분뇨 90kg에서 나오는 바이오가스 생산량은 4,5 - 8,1m3의 바이오가스입니다.
• 닭똥 10kg에서 나오는 바이오가스 생산량은 0,5~0,9m3의 바이오가스에 해당한다.
• 총 바이오가스 생산량은 하루에 27 - 36.S m3의 바이오가스입니다.

에너지 수요와 바이오가스 생산량 사이의 균형

각 가구의 에너지 요구량은 요리, 조명, 에너지 생산 등 현재와 미래의 모든 소비 상황을 합산하여 결정됩니다. 또한 반응기에서 원자재를 가열하기 위한 바이오가스 소비량도 고려해야 하는데, 키르기스스탄 조건에서는 연중 시기에 따라 10%~25%에 이릅니다.

농장에 필요한 바이오가스의 양은 이전에 소비된 에너지의 양에 따라 결정될 수 있습니다. 예를 들어 장작 1kg을 태우는 것은 650리터, 즉 0,65m3의 바이오가스를 태우는 것과 같고, 1kg의 배설물을 태우는 것은 0,7m3의 바이오가스, 1kg의 석탄은 1,1m3의 바이오가스를 태우는 것과 같습니다.

요리에 필요한 바이오가스의 양은 매일 요리에 소요되는 시간을 기준으로 결정될 수 있습니다. 0,15인당 음식 한 부분을 준비하는 데 필요한 바이오가스의 양은 0,3 - 3m1의 바이오가스입니다. 0,03리터의 물을 끓이려면 0,05~3m1의 바이오가스가 필요합니다. 2m0,2의 생활 공간을 가열하려면 하루에 약 3m0,20의 바이오가스가 필요합니다. 가정용 버너는 시간당 0,45 - 3mXNUMX를 소비합니다.

예: 4인 가족이 100m3 면적의 집에 살고 있으며, 20m100 면적에 소 3마리를 키우고 반응기 용량이 15m3인 바이오가스 플랜트에서 분뇨를 처리합니다.

4인 가족이 하루에 세 번씩 음식을 요리하려면 1,8~3,6m3의 바이오가스가 필요하고, 100m2 면적의 방을 난방하려면 하루에 약 20m3의 바이오가스가 필요합니다. 원자로 가열(예: 15월)에는 생산된 바이오가스의 15%가 필요합니다. 3m6 용량의 시설 반응기를 가열하려면 매일 약 3mXNUMX의 바이오가스를 소비해야 합니다.

소 1마리를 유지하려면 하루에 약 3리터의 끓인 물이 필요합니다. 따라서 20마리의 소를 유지하려면 60리터의 물을 끓여야 하며, 이는 하루에 1,8~3m3의 바이오가스가 필요합니다. 총 면적이 100m2인 동물에게 필요한 건물을 난방하려면 하루 20m3가 필요합니다. 따라서 동물을 유지하려면 하루에 21,8 - 23m3의 바이오가스가 필요합니다. 전체 농장에는 하루에 49,6 - S2,6 m3의 바이오가스가 필요합니다.

설치 위치 선택

바이오가스 플랜트 위치에 대한 황금률은 해당 플랜트가 주방이 아닌 농장에 속해야 한다는 것입니다. 원료를 혼합하는 용기는 농장 바닥에 직접 연결하면 더 좋습니다. 수 미터의 파이프를 깔아야 하더라도 원자재를 운반하는 것보다 비용이 저렴하다.

농장 바닥의 높이는 원료를 준비하기 위한 용기의 높이보다 높아야 하며, 그러면 동물의 분뇨와 소변이 중력의 영향을 받아 독립적으로 이 용기에 떨어지게 됩니다. 바이오가스 플랜트의 하역 장치가 인근 들판보다 높은 위치에 있으면 이 들판 전체에 바이오비료를 보다 쉽게 ​​분배할 수 있습니다.

바이오가스 플랜트 설계 선택

현재 다양한 기후 및 사회 문화적 조건에서 운영하기에 적합한 바이오가스 플랜트의 많은 설계가 개발되었습니다. 바이오가스 플랜트 설계를 선택하는 것은 계획 과정에서 중요한 단계입니다. 설계를 선택하기 전에 바이오가스 플랜트에 가능한 기본 문제와 선택 사항을 이해해야 합니다.

키르기스스탄과 같이 기후가 상대적으로 추운 지역에서는 원자로의 단열 및 가열이 발전소의 연중 운영에 중요합니다. 처리되는 원자재의 양과 유형은 원자재 적재 및 하역 시스템의 설치 규모와 유형, 설계에 영향을 미칩니다. 설치 디자인의 선택은 건축 자재의 가용성에 따라 달라집니다.

디자인 선택 기준

위치: 원자로가 주로 지하에 건설될 것인지 지상에 건설될 것인지, 그리고 지상 구조물의 경우 수직 또는 수평으로 건설될 것인지를 결정합니다.

빈 구덩이나 금속 용기와 같은 기존 구조물을 생물비료를 저장하는 데 사용할 수 있습니다. 비용을 절감하려면 계획 시 기성 플랜트 부품의 가용성을 고려해야 합니다.

원료의 가용성은 원료 혼합용 용기의 크기와 모양뿐만 아니라 반응기, 가열 및 혼합 장치의 부피도 결정합니다. 고형분 함량이 5% 이하인 경우 바이오가스와의 혼합이 가능합니다. 공급원료에 고형분이 10% 이상 포함되어 있으면 기계적 혼합이 어려워집니다.

원자로

원자로 설계를 선택할 때 주요 기준은 유지 관리 및 운영 측면에서 실제 적용 가능성과 편의성입니다. 설계 선택에 관계없이 반응기는 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.

수밀성/기밀성 - 지하수 수질의 누출 및 악화를 방지하기 위해 수밀성이 필요하며, 기밀성 - 생성된 바이오가스의 전체 양을 보존하고 반응기 내 공기와 가스의 혼합을 방지하기 위해 필요합니다.

단열은 키르기즈 공화국의 기후 조건에서 바이오가스 플랜트를 효율적으로 운영하기 위한 필수 조건입니다.

최소 표면적은 건설 비용을 줄이고 원자로 벽을 통한 열 손실을 줄입니다.

원자로 설계의 안정성은 설비의 장기적인 작동을 보장하기 위해 모든 하중(가스 압력, 원자재의 중량 및 압력, 코팅 중량, 내식성)을 견디는 데 필요합니다.

그림 23. 다양한 디자인의 반응기 및 로딩 및 언로딩 시스템: a - 상단 로딩이 있는 원통형 반응기; b - 바닥 로딩이 있는 원통형 반응기; c - 원통형 XNUMX부분 반응기; g - 경사 반응기; d - 플로팅 코팅을 갖춘 트렌치 반응기; e - 수평 단면 반응기.

반응기 금형

유체 역학의 관점에서 볼 때 달걀 모양의 반응기가 최적이지만 구성 비용이 많이 듭니다. 두 번째로 좋은 모양은 원추형 또는 반원형 바닥과 상단이 있는 원통형입니다. 콘크리트나 벽돌로 만든 정사각형 반응기는 원료의 압력으로 인해 모서리에 균열이 생기고 고체 입자도 모여 발효 과정을 방해하므로 사용하지 않는 것이 좋습니다.

반응기는 내부 칸막이를 사용하여 여러 섹션으로 나누어 원료 표면에 껍질이 나타나는 것을 방지하고 원료의보다 완전한 발효를 보장합니다.

원자로 건설용 재료

반응기는 다음 재료로 구성할 수 있습니다.

• 강철 용기는 누출 방지 기능이 있고 고압에 견딜 수 있으며 비교적 제조가 쉽다는 장점이 있습니다. 그러나 가장 큰 문제는 녹에 대한 민감성인데, 이는 적절한 코팅으로 방지해야 합니다. 이러한 원자로는 기성 용기를 사용하는 경우에만 경제적으로 유리합니다. 충분한 양의 금속 탱크가 있는 경우 벽의 내부 및 외부 표면에 구멍이 있는지, 용접 품질, 구멍이 있는지 및 제거해야 할 기타 손상이 있는지 확인해야 합니다. 그런 다음 이러한 표면을 청소하고 칠해야 합니다.
• 반응기로 사용되는 플라스틱 용기는 부드럽고 단단합니다. 부드러운 용기는 손상되기 쉽고 단열이 어려워 일년 내내 사용할 수 있습니다. 견고한 플라스틱 용기는 구조가 안정적이고 부식되지 않으므로 유기 폐기물의 향정신성 처리에 사용하는 것이 좋습니다.
• 콘크리트 용기는 최근 개발도상국에서 점점 인기를 얻고 있습니다. 요구되는 기밀성을 위해서는 세심한 구성과 특수 코팅이 필요하며 반응기 모서리에 균열이 발생하는 경우가 많지만 저렴한 구조와 사실상 무제한의 사용 수명이 큰 장점입니다.
• 조적공법은 인도와 중국에서 소형 원자로 건설에 가장 일반적으로 사용되는 공법이다. 잘 구워진 벽돌, 콘크리트 블록 또는 양질의 석재 벽돌만 사용할 수 있습니다.

원자로의 기밀성 보장

콘크리트, 벽돌 또는 석조 반응기로 바이오가스 플랜트를 건설하는 경우 반응기가 가스 및 방수가 되는지 확인해야 합니다. 최대 60°C의 온도를 견딜 수 있고 유기산과 황화수소에 내성이 있는 물질 층으로 반응기 내부를 덮는 것이 필요합니다.

첨가제를 사용한 시멘트 코팅. 시멘트에 방수재를 첨가하면 물과 가스의 불투과성에서 좋은 결과를 보였다. 기밀을 위해서는 방수제를 XNUMX배 이상 첨가해야 합니다. 코팅 층을 적용하는 사이의 시간은 하루를 초과해서는 안 됩니다. 하루가 지나면 방수 표면에 다른 층을 부착하는 것이 불가능하기 때문입니다. 탄자니아에서는 다음 레시피를 사용하여 좋은 결과를 얻었습니다.

• 층: 시멘트-물 퍼티;
• 층: 1 cm 시멘트: 모래 1: 2,5;
• 층: 시멘트-물 퍼티;
• 층: 시멘트: 석회: 모래 1: 0,25: 2,5;
• 층: 방수 소재의 시멘트-물 퍼티;
• 층: 시멘트: 석회: 방수 혼합물과 고운 모래를 1:0,25:2,5로 섞은 모래;
• 층: 방수 소재의 물-시멘트 퍼티.

XNUMX번의 코팅을 모두 하루 이내에 적용해야 합니다.

알루미늄 호일을 사용한 아스팔트. 아스팔트 코팅은 적용하기 쉽고 시간이 지나도 유연성을 유지합니다. 반응기의 건조한 표면에 아스팔트 층이 도포됩니다. 호일 조각은 여전히 ​​끈적한 아스팔트 층에 서로 겹쳐져 붙어 있습니다. 그런 다음 두 번째 아스팔트 층이 적용됩니다.

아스팔트 코팅의 단점은 이러한 코팅의 구성 요소가 가연성이며 젖은 표면에 도포할 수 없다는 것입니다. 휴대용 스토브와 같은 특수 장비를 사용하지 않는 한 콘크리트, 벽돌 또는 석조 반응기를 건조하는 데 몇 주가 걸립니다. 또한 원료가 반응기를 통과하면서 아스팔트 코팅이 벗겨질 수 있습니다.

파라핀. 2~5%의 등유나 새 엔진오일로 희석한 파라핀을 100~150°C의 온도로 가열한 후 버너로 가열된 반응기 표면에 도포합니다. 파라핀은 코팅에 침투하여 깊숙이 침투하는 보호층을 형성합니다. 파라핀이 없으면 양초 왁스를 사용할 수 있습니다.

반응기 위치

설치 위치는 여유 공간 가용성, 주거지와의 거리, 폐기물 보관 구역, 동물 사육 구역 위치 등 여러 요소에 따라 달라집니다. 지하수의 깊이, 원자재 적재 및 하역의 편의성에 따라 원자로는 지상, 부분 또는 전체 매설 위치를 가질 수 있습니다.

원자로는 지상 기초 위에 설치하거나 땅에 묻거나 동물을 사육하는 방 내부에 설치할 수 있습니다. 원자로에는 원자로 내부의 주기적인 유지보수 및 수리 작업에 필요한 해치가 있어야 합니다. 본체와 뚜껑 사이에는 고무 개스킷이나 특수 밀봉재가 있어야 합니다. 가능하다면 자본 투자를 줄이고 원자재 적재를 위한 추가 장비를 사용할 필요가 없으므로 지하 배치를 권장합니다. 열 제어 품질이 크게 향상되었으며 점토와 짚과 같은 저렴한 단열재를 사용할 수도 있습니다.

단열재

키르기스스탄의 대부분의 바이오가스 플랜트는 원자로에 단열재를 제공하지 않고 건설되었습니다. 단열이 부족하여 따뜻한 계절에만 시설을 운영할 수 있으며, 추운 날씨가 시작되면 원자로의 원자재가 얼어 원자로가 파손될 위험이 있습니다.

단열재는 우수한 단열 특성을 갖고 있어야 하며 저렴하고 이용 가능해야 합니다. 지하 또는 반지하 원자로 시설에 적합한 재료는 짚, 점토, 슬래그 및 건조 거름입니다. 반응기는 여러 층으로 절연되어 있습니다. 예를 들어, 지하 원자로의 경우 구덩이를 준비한 후 먼저 단열재가 토양과 접촉하는 것을 방지하기 위해 플라스틱 필름 층을 깔고 구덩이 바닥에 짚 층을 추가한 다음 점토를 구덩이 바닥에 추가한 다음 반응기를 설치합니다. 설치되어 있습니다. 그런 다음 반응기와 토양 사이의 나머지 공간에 반응기 상단까지 다시 단열재 층을 붓고 최소 300mm 두께의 점토와 슬래그를 추가합니다.

수단

반응기에 설치된 계측기에는 반응기의 원자재 수준 모니터링, 반응기 내부 온도 및 압력 모니터링이 포함됩니다. 각종 플로트 장치, 전자 장치 등을 통해 원료의 레벨을 조절할 수 있습니다. 일반 온도계 또는 측정 눈금이 0초에서 70초까지인 전자식 온도계와 압력 게이지를 사용한 압력으로 온도를 제어합니다.

원료 로딩 및 언로딩 시스템

최대량의 바이오가스 및 바이오비료를 얻는 관점과 시설의 안정성 측면에서 최적인 연속 로딩 모드의 바이오가스 플랜트 운영에는 매일 원료를 로딩하고 발효 물질을 하역하는 작업이 포함됩니다. .

원료 공급 탱크

신선한 분뇨는 일반적으로 소화조에 적재되기 전에 공급 탱크에 수집됩니다. 설치 유형에 따라 용기의 크기는 일일 원료량 또는 일일 원료량의 두 배와 같아야 합니다. 용기는 또한 원재료의 원하는 균질성과 수분 함량을 달성하기 위해 사용되며 때로는 기계적 혼합 장치를 사용하기도 합니다.

탱크 위치

용기를 햇볕이 잘 드는 곳에 놓으면 원료를 예열하는 데 도움이 되어 새로운 원료 부분을 반응기에 넣은 후 즉시 발효 과정이 시작될 수 있습니다. 농장에 직접 연결된 설비의 경우 중력의 영향을 받아 원자재가 그곳으로 흐르도록 컨테이너를 구축해야 합니다. 위생상의 이유로 변기는 급수관에 직접 연결되어야 합니다.

개구부 로드 및 언로드

로딩 및 언로딩 개구부는 반응기로 직접 연결되며 일반적으로 반응기 전체 부피에 걸쳐 신선한 원료를 균일하게 분배하고 처리된 슬러지를 효율적으로 제거하기 위해 반응기의 반대쪽 끝에 위치합니다. 기초 및 단열 작업에 원자로를 설치하기 전에 로딩 및 언 로딩 개구부 설치가 수행됩니다.

매립형 원자로와 원자재 수동 로딩이 있는 설치의 경우 로딩 및 언로딩 개구부가 예각으로 원자로로 연결됩니다.

로딩 및 언로딩 중 반응기의 견고성을 보장하기 위해 입구 및 출구 개구부는 수직 축에 대해 비스듬히 위치하여 파이프의 하단이 액체 레벨 아래에 위치하도록 합니다. 이는 공기가 원자로로 유입되는 것을 방지하는 유압 씰을 생성합니다.

원자재 수동 로딩 및 언로딩

가장 간단한 적재 및 하역 방법은 오버플로 방식으로, 신선한 분뇨를 적재할 때 반응기의 슬러지 수준이 상승하고 연결된 오버플로 파이프를 통해 동일한 양이 용기로 배출된다는 사실로 구성됩니다. 생물비료 수집.

적재된 덩어리에는 침구 재료(짚, 톱밥), 식물 줄기 및 이물질과 같이 상당히 큰 크기의 고체 입자가 포함될 수 있습니다. 파이프가 막히지 않도록 직경은 200-300cm 이상이어야하며 로딩 파이프는 원료의 예비 준비를 위해 호퍼 또는 컨테이너에 연결됩니다.

원자로에서 원료를 공급하고 배출하기 위해 파이프라인에 나사 또는 반회전 밸브가 설치됩니다.

펌프로 적재 및 하역

펌프는 원료의 양이 빠른 로딩을 필요로 하고 원료의 지형이나 특성으로 인해 중력을 사용할 수 없는 경우 바이오가스 시스템의 필수 부분이 됩니다. 원료 주입 레벨과 바이오가스 플랜트 사이의 높이 차이를 커버하려면 펌프가 필요합니다.

펌프 모터는 마모되고 비용이 많이 들고 에너지를 소비하며 파손될 수 있습니다. 따라서 원자재를 적재하는 다른 방법을 사용하는 것이 좋습니다. 펌프 사용을 피할 수 없는 경우 펌프는 두 가지 방법으로 설치됩니다.

건식 설치: 펌프는 파이프와 함께 설치됩니다. 원료는 펌프로 자유롭게 흐르고 펌프에 의해 가속됩니다.

습식 설치: 펌프는 원료 내부에 모터와 함께 설치됩니다. 모터는 밀폐 용기에 담겨 있습니다. 또는 펌프는 원료 외부의 모터 샤프트를 사용하여 작동합니다.

원료의 공압 로딩 및 언로딩

원료를 공급하고 혼합하는 최적의 방법은 공압식입니다. 이 방법은 농민협회의 Fluid Foundation의 모든 시설에서 사용됩니다. 공압식 로딩 장치는 원료 공급 호퍼(혼합 탱크)를 사용하며 0,5~1m3의 강철 용기를 사용하고 최대 5kgf/cm2의 압력을 견딜 수 있으며 밸브가 있는 직경 100mm 이상의 파이프라인을 사용합니다. 원료는 호퍼에 적재되고 압축기를 사용하여 호퍼에서 반응기로 들어갑니다.

IF-56 브랜드 피스톤 압축기는 반응기 용량이 최대 40m3인 중소 규모 바이오가스 플랜트에 사용됩니다. 반응기 용량이 50m3 이상인 대규모 시설의 경우 생산된 바이오가스를 펌핑하는 역할을 하는 FU-12 압축기가 사용됩니다.

바이오가스 수집 시스템

바이오가스 수집 시스템은 차단 밸브, 응축수 수집기, 안전 밸브, 압축기, 수신기, 가스 탱크 및 바이오가스 소비자(요리용 스토브, 온수기, 내연 기관 등)가 있는 가스 분배 파이프라인으로 구성됩니다. 시스템은 바이오가스 반응기를 작동 위치에 설치한 후에만 설치됩니다.

반응기에서 바이오가스를 추출하기 위한 구멍은 상부에 위치해야 합니다. 응축수 수집기 뒤에는 물이 담긴 용기 형태로 만들어진 물개뿐만 아니라 안전 밸브도 설치되어 가스가 한 방향으로 만 통과하도록 보장합니다.

수문

바이오가스 플랜트의 반응기에서 생산된 바이오가스에는 다량의 수증기가 포함되어 있어 파이프라인 벽에 응축되어 막힐 수 있습니다. 이상적으로는 응축된 수분이 반응기로 직접 배출될 수 있도록 가스 시스템을 배치해야 합니다. 이것이 불가능할 경우 시스템의 낮은 부분에 워터 씰을 설치해야 합니다. 수동 급수 밸브는 작동이 쉽지만 정기적으로 비우지 않으면 수위가 너무 높아 시스템이 막힐 수 있습니다.

가스 파이프라인

가스 시스템은 파이프를 사용하여 바이오가스 플랜트를 가스 기기에 연결합니다. 이 시스템은 안전하고 경제적이어야 하며 각 기기에 필요한 양의 가스를 제공해야 합니다. 가장 일반적으로 사용되는 파이프는 아연 도금 강관 또는 플라스틱 파이프입니다. 가스 시스템이 기밀성을 유지하고 바이오가스 플랜트의 전체 운영 수명 동안 지속되는 것이 매우 중요합니다.

시설에서 소비자에게 바이오가스를 공급하는 파이프라인은 손상되지 않도록 보호해야 합니다. 가스 누출은 파이프 연결부에 비누 용액을 바르면 확인할 수 있습니다. 가스 파이프라인에는 압력이 0,5kgf/s m2 이상으로 상승할 때 바이오가스를 대기로 방출하는 안전 릴리프 밸브도 장착되어야 합니다. 플레어 버너에서 과잉 바이오가스를 연소하는 것이 더 바람직합니다.

가스관

가스 파이프라인 시스템을 올바르게 설치하는 것이 중요합니다. 바이오가스 파이프라인 시스템에 대한 요구사항은 일반 표준과 다르지 않습니다. 자외선에 강한 플라스틱 파이프를 사용할 수 있습니다.

강관

직경 1,2~1,8cm, 길이 30m 미만의 파이프는 중소형 바이오가스 플랜트에 적합합니다. 대규모 설치, 더 긴 파이프 길이 및 더 낮은 압력의 경우 특수 파이프 크기가 ​​필요합니다. 가스관을 설치할 때 다음 사항에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

• 기밀 연결;
• 습기를 모으기 위한 파이프의 가장 낮은 부분에 있는 워터 씰;
• 기계적 손상으로부터 보호.

아연 도금 강관은 플라스틱 파이프에 대한 신뢰성 있고 내구성이 뛰어난 대안입니다. 필요한 경우 해체하고 다시 사용할 수 있습니다. 충격에 강하지만 비용이 많이 들고 자격을 갖춘 전문가만이 설치가 가능하므로 플라스틱 파이프를 설치할 수 없는 장소에만 권장됩니다.

플라스틱 파이프

플라스틱(PVC)관은 가격이 저렴하고 설치가 용이하지만 일사량에 반응하여 쉽게 파손될 수 있으므로 지하에 설치하는 것이 좋습니다.

파이프 직경

필요한 파이프 직경은 가스 기기의 바이오가스 소비량과 가스 홀더와 바이오가스를 사용하는 기기 사이의 거리에 따라 달라집니다. 장거리는 파이프의 바이오가스 압력을 감소시킵니다. 거리가 길고 가스 흐름이 클수록 마찰로 인한 손실도 커집니다. 모서리와 부속품은 압력 손실을 증가시킵니다. 플라스틱 파이프의 압력 손실은 아연 도금 강관보다 적습니다. 표 10에는 파이프 직경, 바이오가스 유량, 5mbar 미만의 압력 손실에 대한 파이프 길이가 포함되어 있습니다.

표 10. 다양한 파이프 길이와 다양한 가스 유량에 적합한 파이프 직경

표에 따르면 가스 유량이 1,5m3/h이고 파이프 길이가 최대 100m인 경우 직경이 1,8cm인 플라스틱 파이프가 가장 적합합니다. 또 다른 가능성은 직경이 2,4cm인 주 파이프를 선택하는 것입니다. 시스템의 다른 모든 파이프의 경우 직경이 1,2cm이고 직경이 XNUMXcm입니다.

배관 시스템의 위치

플라스틱 파이프는 지하 시스템이나 태양 및 기계적 충격으로부터 보호되는 시스템에 사용할 수 있습니다. 다른 모든 경우에는 아연 도금 강관이 사용됩니다. 바이오가스 플랜트에서 직접 가스를 제거하려면 아연도금 강관을 사용하는 것이 좋습니다.

플라스틱 파이프는 지하 25cm 이상에 위치해야 하며 모래나 부드러운 흙으로 둘러싸여 있어야 합니다. 그런 다음 파이프라인 시스템의 누출 여부를 확인한 후 도랑을 일반 흙으로 조심스럽게 채웁니다. 누출 테스트는 최대 예상 가스 압력의 2,5배로 빈 배관 시스템에 공기를 펌핑하여 수행됩니다. 몇 시간 후에 공기 손실이 분명해지면 압력이 감소하고 그 위에 비눗물을 부어 모든 연결을 확인합니다 (가스가 누출되면 파이프 표면에 거품이 형성됩니다).

탭 및 피팅

가장 신뢰할 수 있는 밸브는 크롬 도금 볼 밸브입니다. 일반적으로 물 시스템에 사용되는 밸브는 가스 시스템에 사용하기에 적합하지 않습니다. 주 가스 밸브는 반응기 가까이에 설치해야 합니다. 모든 가스기구에는 안전장치인 볼밸브를 반드시 설치해야 합니다. 탭과 부속품을 적절하게 선택하고 설치하면 주 가스 탭을 끄지 않고도 가스 기기를 수리하고 청소할 수 있습니다.

가스 홀더

바이오가스 축적의 최적 방법은 바이오가스의 사용 목적에 따라 달라집니다. 보일러 버너 및 내연 기관에 직접 연소가 제공되는 경우 대형 가스 탱크가 필요하지 않습니다. 이러한 경우 가스 홀더는 가스 방출의 불균일성을 평준화하고 후속 연소 조건을 개선하는 데 사용됩니다.

소규모 바이오가스 플랜트에서는 대형 자동차 또는 트랙터 챔버를 가스 홀더로 사용할 수 있지만 플라스틱 또는 강철 가스 홀더가 가장 자주 사용됩니다.

가스 탱크 크기 선택

가스 탱크의 크기, 즉 용량은 바이오가스의 생산 및 소비 수준에 따라 달라집니다. 이상적으로, 가스 탱크는 일일 생산되는 바이오가스의 양을 수용할 수 있도록 설계되어야 합니다. 가스 홀더의 유형과 견딜 수 있는 압력에 따라 가스 홀더의 부피는 반응기 부피의 1/5~1/3입니다.

플라스틱 가스 홀더

플라스틱이나 고무로 만들어진 가스 탱크는 개방형 용기가 플라스틱으로 덮여 있고 반응기 역할을 하는 복합 시설에서 바이오가스를 수집하기 위해 선진국에서 사용됩니다. 또 다른 옵션은 별도의 플라스틱 가스 탱크입니다.

스틸 가스 홀더

스틸 가스 홀더는 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

• 저압 가스 홀더, 건식 및 습식(0,01-0,05 kgf/cm2). 이러한 가스 홀더를 설치하는 대신 플라스틱 가스 홀더 사용을 고려해야 합니다. 독립형 저압 가스 홀더는 비용이 더 많이 들고 설치에서 설치까지의 거리가 먼 경우(최소 50-100m)에만 적합하기 때문입니다. 바이오가스를 사용하는 장치. 이러한 가스 홀더는 일일 가스 생산량과 가스 사용량의 차이를 완화하는 데에도 사용됩니다.
• 중간(8-10 kgf/cm2) 및 높은(200 kgf/cm2) 압력의 가스 홀더. 가스는 압축기를 사용하여 이러한 가스 탱크로 펌핑됩니다. 중압 가스 홀더는 키르기스스탄의 중대형 바이오가스 플랜트에 사용됩니다. 고압 가스 탱크는 자동차 및 실린더에 연료를 공급하는 데 사용됩니다.

수단

가스 탱크에 설치된 제어 및 측정 장비에는 워터 씰, 안전 밸브, 압력 게이지 및 감압기가 포함됩니다. 강철 가스 탱크는 접지되어야 합니다.

혼합 시스템

혼합 목표

반응기에서 발효된 물질을 혼합하면 바이오가스 플랜트의 효율성이 향상되고 다음이 보장됩니다.

• 생성된 바이오가스의 방출;
• 신선한 기질과 박테리아 개체군을 혼합하는 단계;
• 지각 및 퇴적물의 형성 방지;
• 반응기 내부에 온도가 다른 영역이 나타나는 것을 방지합니다.
• 박테리아 개체군의 균일한 분포 보장;
• 반응기의 작업 영역을 감소시키는 공극 및 축적물의 형성을 방지합니다.

그림 24. 마을에 있는 중간 압력의 강철 가스 탱크. Petrovka. 사진: Vedeneev A.G., OF Fluid

혼합 방법

원료의 혼합은 기계적 혼합기, 원료의 두께를 통과하는 바이오가스, 반응기의 상부 영역에서 하부 영역으로 원료를 펌핑하는 주요 방법으로 수행될 수 있습니다. 기계식 믹서의 작동 본체는 나사, 블레이드 및 막대입니다. 수동으로 활성화하거나 엔진으로 활성화할 수 있습니다.

기계적 교반

블레이드 로터를 사용한 기계적 혼합은 수평 강철 원자로에서 가장 자주 사용됩니다. 수평축은 반응기의 전체 길이를 따라 이어집니다. 루프로 구부러진 블레이드 또는 튜브가 부착됩니다. 축을 돌리면 원료가 섞이고 껍질이 부서지며 퇴적물이 출구로 돌진합니다.

그림 25. 수직형 반응기용 원료 혼합 시스템: a, b - 기계적 교반기; c, d - 펌프 사용; d - 바이오가스 및 액체; 전자 - 바이오가스.

그림 26. 수평 반응기용 원료 혼합 장치: a - 바이오가스; b - 기계식 블레이드; c - 전기 모터를 갖춘 기계식 믹서; g.-펌프 사용; d - 풍력 엔진의 기계식 믹서.

수동으로 구동되는 기계식 교반기는 제조 및 작동이 가장 쉽습니다. 이는 바이오가스 생산량이 미미한 소규모 시설의 원자로에 사용됩니다. 구조적으로 원자로 내부에 중심축과 평행하게 수평 또는 수직으로 설치된 샤프트를 나타냅니다. 나선형 표면을 가진 블레이드 또는 기타 요소가 샤프트에 부착되어 하역 장소에서 적재 장소까지 메탄 박테리아가 풍부한 질량의 이동을 보장합니다. 이를 통해 메탄 형성 속도를 높이고 반응기에서 원료의 체류 시간을 줄일 수 있습니다.

수압 혼합

펌프를 이용하면 원료를 넣고 빼는 동시에 원료를 완전히 혼합할 수 있습니다. 이러한 펌프는 추가 기능을 수행하기 위해 반응기 중앙에 위치하는 경우가 많습니다.

공압 혼합 방출된 바이오가스를 반응기로 다시 주입하는 공압 혼합은 반응기 바닥에 배관 시스템을 설치하여 수행되며 원료의 부드러운 혼합을 보장합니다. 이러한 시스템의 주요 문제점은 원료가 가스 시스템에 침투한다는 것입니다. 이는 밸브 시스템을 설치하여 방지할 수 있습니다.

원료의 두께를 통해 바이오가스를 통과시켜 혼합하는 것은 발효된 덩어리가 고도로 액화되고 자유 표면에 껍질을 형성하지 않는 경우에만 좋은 결과를 제공합니다. 그렇지 않으면 부유 입자를 지속적으로 제거하거나 반응기에 넣기 전에 큰 입자를 분리해야 합니다.

원료의 혼합 빈도

교반은 반응기의 작동 모드에 따라 연속적이거나 주기적일 수 있습니다. 최적의 혼합 모드는 원료의 발효 시간을 대폭 단축하고 크러스트 형성을 방지합니다.

원료에서 바이오가스의 방출로 인해 부분적인 혼합이 발생하지만, 온도 이동과 신선한 원료의 유입으로 인한 이동으로 인해 이러한 혼합이 충분하지 않습니다.

교반은 정기적으로 이루어져야합니다. 원료를 너무 드물게 혼합하면 원료 덩어리가 분리되고 껍질이 형성되어 가스 생성 효율이 떨어집니다. 잘 혼합된 공급원료는 50% 더 많은 바이오가스를 생산할 수 있습니다.

너무 자주 저어주면 반응기 내부의 발효 과정이 손상될 수 있습니다. 박테리아가 "먹을" 시간이 없습니다. 또한 이로 인해 불완전하게 가공된 원자재가 하역될 수도 있습니다. 4~6시간마다 부드럽지만 격렬하게 저어주는 것이 이상적입니다.

원료 가열 시스템

키르기스스탄의 많은 소규모 바이오가스 플랜트는 난방 시스템과 단열재 없이 건설되었습니다. 난방 시스템이 없으면 설비는 향정신성 모드에서만 작동할 수 있으며 중온성 및 호열성 모드보다 바이오가스 및 바이오비료가 덜 생산됩니다. 바이오가스 및 바이오비료의 더 높은 생산량을 보장하고 원료의 더 나은 소독을 보장하기 위해 두 가지 가열 방법이 사용됩니다. 즉, 원료와 혼합된 증기 또는 온수 형태의 직접 가열과 열 교환기를 통한 간접 가열입니다. , 일반적으로 뜨거운 물은 그와 섞이지 않고 원료를 가열합니다.

직접 가열

직접 증기 가열에는 심각한 단점이 있습니다. 설치에는 소금에서 물을 정화하는 등 증기 발생 시스템이 필요하며 증기 가열을 사용할 때 원료 과열이 발생할 수 있습니다. 이러한 난방 시스템의 높은 비용으로 인해 대규모 폐수 처리 공장에서 사용할 때만 경제적으로 실행 가능합니다. 뜨거운 물을 추가하면 하지면의 습도가 높아지므로 필요한 경우에만 사용해야 합니다.

간접 가열

간접 가열은 반응기의 형태, 원료의 종류, 플랜트의 운전 방식에 따라 반응기 내부 또는 외부에 위치한 열교환기를 통해 수행됩니다.

그림 27. 원료 간접가열 장치

그림 28. 마을의 원자로 가열 시스템용 온수 보일러. Petrovka. 사진: Vedenev A.G., PF "유체"

바닥난방은 반응기 바닥에 침전물이 쌓여 원료 가열이 어려워 좋은 결과를 얻지 못했다. 원자재가 반응기를 통과할 때 파손되지 않을 정도로 열교환기가 충분히 강하다면 내부 가열은 좋은 해결책입니다. 열 교환기 면적이 클수록 원료가 더 균일하게 가열되고 발효 과정이 더 잘 진행됩니다(그림 26 참조). 바이오가스 플랜트의 반응기 벽 표면에 열전도 요소가 있는 열 교환기를 사용하는 외부 가열은 벽 표면의 열 손실로 인해 덜 효과적입니다. 반면, 반응기 벽 전체를 가열에 사용할 수 있으며 반응기 내부의 어떤 것도 원료의 이동을 방해하지 않습니다. 공급원료의 중간 가열은 일반적으로 공급 호퍼에서 수행되며 반응기 청소 및 수리를 위해 더 쉽게 접근할 수 있다는 이점을 제공합니다.

내부 및 외부 난방 시스템

최대 바이오가스 생산 효율을 달성하려면 혐기성 소화에 특정 환경 온도 조건이 필요하며, 바람직하게는 공정 최적 달성에 가깝습니다. 키르기스스탄에서는 원하는 공정 온도를 달성하고 에너지 손실을 방지하기 위해 가열 시스템과 원자로 단열이 필요합니다. 전기를 사용하여 반응기를 중온으로 가열하려면 반응기 부피 330m1당 평균 3W가 필요합니다.

가장 일반적인 원자재 가열 시스템은 바이오가스, 전기 또는 고체 연료를 사용하는 온수 보일러를 갖춘 외부 가열 시스템입니다. 태양열 온수기도 사용할 수 있습니다. 코일, 라디에이터 섹션 및 평행 용접 파이프 형태의 열 교환기는 가열 요소로 사용되며 냉각수는 약 60C 온도의 온수입니다. 온도가 높을수록 위험이 증가합니다.

열 교환기 표면에 부유 입자가 부착됩니다. 혼합 장치의 영향을 받는 영역에 열교환기를 배치하는 것이 좋습니다. 이는 표면에 고체 입자가 침전되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.

난방 시스템 설치

난방 시스템을 설치할 때 이 시스템에서 유체의 자연스러운 움직임에 필요한 조건을 제공하는 것이 중요합니다. 이를 위해서는 시스템의 상부 지점으로 온수를 공급하고 하부 지점으로 냉각수를 복귀시키는 것이 필요합니다.

가장 높은 지점에서 공기를 방출하려면 난방 파이프라인에 밸브를 설치해야 하며, 난방 시스템에는 물의 양을 변경하기 위한 팽창 탱크가 장착되어 있어야 합니다. 바이오가스 플랜트의 반응기 내부 온도를 제어하려면 온도계를 설치해야 합니다.

키르기스스탄 구현을 위해 권장되는 설치 유형

키르기스스탄의 기후 및 기타 조건을 고려하여 다음 유형의 바이오가스 플랜트 도입을 권장합니다.

반응기에서 원료를 교반하거나 가열하지 않고 수동으로 로딩하는 바이오가스 플랜트

가장 단순한 바이오가스 플랜트(그림 29)는 소규모 농장을 대상으로 합니다. 시설의 반응기 부피는 1~10m3이며 하루 50~200kg의 분뇨를 처리하도록 설계되었습니다. 설비에는 분뇨를 처리하고 생물비료와 바이오가스를 얻는 과정을 보장하기 위한 최소한의 구성 요소가 포함되어 있습니다. 반응기, 신선한 원료를 적재하기 위한 호퍼, 바이오가스를 선택하고 사용하기 위한 장치, 발효된 원료를 하역하기 위한 장치.

바이오가스 플랜트는 키르기스스탄 남부 지역에서 가열 및 혼합 없이 사용할 수 있으며 5°C~20°C의 향정신성 온도 범위에서 작동하도록 설계되었습니다. 생산된 바이오가스는 즉시 가전제품에 사용되도록 보내집니다.

처리된 물질은 원자재의 다음 부분을 적재할 때 또는 시설 반응기의 바이오가스 압력으로 인해 하역 파이프를 통해 반응기에서 제거됩니다. 로드되지 않은 발효 덩어리는 임시 저장 용기에 들어가며, 이 용기의 부피는 반응기 부피 이상이어야 합니다.

그림 29. 반응기에서 원료를 교반하거나 가열하지 않고 수동으로 로딩하는 가장 간단한 바이오가스 플랜트 계획: 1 - 반응기; 2 - 로딩 호퍼; 3 - 원자로에 접근하기 위한 해치; 4 - 물개; 5 - 파이프 하역; 6 - 바이오가스 배출구.

농부라면 누구나 스스로 간단한 바이오가스 플랜트를 건설할 수 있습니다. 표에는 건설에 필요한 재료의 사양과 견적이 나와 있습니다.

표 11. 원료를 교반하거나 가열하지 않고 수동으로 로딩하는 가장 간단한 바이오가스 플랜트 제조에 대한 사양 및 추정치

가장 간단한 바이오가스 플랜트 건설을 위한 일련의 작업

간단한 바이오가스 플랜트를 직접 만드는 경우 다음 순서를 따르는 것이 좋습니다. 바이오가스 플랜트에서 처리하기 위해 농장에 축적된 일일 분뇨량을 결정하고 필요한 반응기 용량을 선택한 후, 바이오가스 플랜트의 위치를 ​​선택해야 합니다. 반응기를 설치하고 바이오가스 플랜트의 반응기를 위한 재료를 준비합니다. 그런 다음, 로딩 및 언로딩 파이프가 설치되고 바이오가스 플랜트를 위한 피트가 준비됩니다. 피트에 원자로를 설치한 후 로딩 호퍼와 가스 배출구를 설치한 후 해치 커버를 설치하여 원자로의 유지 보수에 사용됩니다. 그런 다음 원자로의 누출, 페인팅 및 설비 단열을 점검합니다. 설치를 실행할 준비가 되었습니다!

원료를 수동으로 적재하고 혼합하는 바이오가스 플랜트.

원료를 수동으로 적재하고 혼합하는 바이오가스 플랜트 건설(그림 30)에도 큰 재정적 비용이 필요하지 않습니다.

그림 30. 원료를 수동으로 로딩하고 혼합하는 바이오가스 플랜트 계획: 1 - 반응기; 2 - 로딩 호퍼; 3 - 혼합 장치; 4 - 물개; 5 - 파이프 하역; 6 - 바이오가스 배출구.

소규모 농장을 대상으로합니다. 시설의 반응기 부피는 1~10m3이며, 하루에 S0~200kg의 분뇨를 처리하도록 설계되었습니다. 바이오가스 플랜트의 효율성을 높이기 위해 원료를 수동으로 혼합하는 장치를 설치했습니다.

반응기에서 원료를 수동으로 로딩, 혼합 및 가열하는 바이오가스 플랜트

보다 집약적이고 안정적인 발효 과정을 위해 반응기 가열 시스템을 설치했습니다(그림 31).

그림 31. 반응기에서 원료를 수동으로 로딩, 혼합 및 가열하는 바이오가스 플랜트 계획: 1 - 온수 보일러; 2 - 로딩 호퍼; 3 - 혼합 장치; 4 - 원자로; 5 - 물개; 6 - 바이오가스 제거; 1 - 하역 호퍼, 8 - 생물비료용 저장 탱크; 9 - 파이프 언로드.

설비는 중온성 및 고온성 모드에서 작동할 수 있습니다. 바이오가스 플랜트의 반응기는 생산된 바이오가스를 사용하는 온수 보일러를 사용하여 가열됩니다.

나머지 바이오가스는 가전제품에 직접 사용됩니다.

가공된 원료는 토양에 뿌리기 전까지 특수 용기에 보관됩니다.

수동 로딩, 가스 홀더, 원료 공압 혼합, 반응기 내 원료 가열 기능을 갖춘 바이오가스 플랜트

원자재를 반응기에 수동으로 넣는 간단한 설치에는 생산된 바이오가스를 위한 자동 펌핑 장치와 저장을 위한 가스 홀더가 장착되어 있습니다(그림 32).

그림 32. 수동 로딩, 가스 홀더, 원료의 공압 혼합, 원자재를 반응기로 가열하는 바이오가스 플랜트 계획: 1 - 온수 보일러; 2 - 로딩 호퍼; 3 - 원자로; 4 - 물개; 5 - 전기 접촉 압력 게이지; 6 - 혼합 장치; 1 - 압축기; 8 - 수신기; 9 - 원자재 하역용 벙커; 10 - 원자재 하역; 11 - 생물비료 저장; 12 - 가스 탱크; 13 - 가스 감속기.

반응기 내 원료 혼합은 바이오가스를 사용하여 공압식으로 수행됩니다.

이러한 바이오가스 플랜트는 모든 발효 온도 조건에서 작동할 수 있습니다.

가스 홀더가 있는 바이오가스 플랜트, 수동 준비, 공압 로딩 및 원자재 혼합, 반응기 내 원자재 가열

설치(그림 33)는 하루에 0,3~30톤 이상의 원자재를 처리할 수 있는 중대형 농장을 대상으로 합니다. 반응기 부피는 S에서 300m3 이상까지 다양합니다.

그림 33. 반응기에서 원료를 가열하면서 가스 홀더, 수동 준비 및 공압 로딩 및 원료 혼합을 갖춘 농장 바이오가스 플랜트 계획: 1 - 원료 로딩 호퍼; 2 - 물 가열 보일러; 3 - 원자로; 4 - 안전 밸브; 5 - 물개; 6 - 전기 접촉 압력 게이지; 1 - 압축기; 8 - 수신기; 9 - 생물비료 저장; 10 - 원자재 하역; 11 - 운송 수단에 적재하기 위한 파이프 배출구; 12 - 가스 탱크; 13 - 가스 감속기; 14 - 혼합 장치.

원료의 준비, 적재 및 혼합은 기계화되어 공압 시스템을 사용하여 수행됩니다. 바이오가스 플랜트의 반응기에서 원료 가열은 바이오가스를 사용하는 온수 보일러와 열교환기를 사용하여 수행됩니다. 원료 하역 파이프라인에는 저장고에 있는 생물비료를 수집하고 현장으로 이동하기 위해 차량에 적재하기 위한 분기가 있습니다.

이 바이오가스 플랜트(그림 32)의 설계에서는 원자재를 수동으로 준비하고 공압식으로 원자로에 투입할 수 있으며, 생산된 바이오가스의 일부는 원자로에서 원자재를 가열하는 데 사용됩니다. 혼합은 바이오가스로 이루어집니다. 바이오가스는 자동으로 선택됩니다. 바이오가스는 가스 탱크에 저장됩니다. 설비는 원료 발효를 위한 모든 온도 범위에서 작동할 수 있습니다.

가스 홀더, 기계적 준비, 공압 로딩 및 원료 혼합, 반응기 내 원료 가열을 갖춘 바이오가스 플랜트

중대형 농민 농장을 대상으로 하는 이 바이오가스 플랜트(그림 34)의 독특한 특징은 원료 준비를 위한 특수 탱크가 있다는 것입니다. 원료는 압축기를 사용하여 로딩 호퍼로 공급된 다음 원료를 사용하여 공급됩니다. 압축된 바이오가스를 공장 반응기로 보냅니다. 생산된 바이오가스의 일부는 난방 시스템을 작동하는 데 사용됩니다. 설비에는 자동 바이오가스 선택 및 저장용 가스 홀더가 장착되어 있습니다. 가열 시스템이 있으면 바이오가스 플랜트가 모든 발효 모드에서 작동될 수 있습니다.

그림 34. 가스 홀더, 기계적 준비, 공압 로딩 및 원료 혼합, 반응기 내 원료 가열을 갖춘 농장 바이오가스 플랜트 계획: 1 - 분뇨 수용기; 2 - 물 가열 보일러; 3 - 로딩 호퍼; 4 - 원자로; 5 - 물개; 6 - 안전 밸브; 1 - 전기 접촉 압력 게이지; 8 - 압축기; 9 - 가스 혼합기; 10 - 수신기; 11 - 생물비료 저장 12 - 운송 수단에 적재하기 위한 파이프 배출구; 13 - 가스 홀더; 14 - 가스 감속기.

표 12. 가스 홀더, 기계적 준비, 공압 로딩 및 원료 혼합, 반응기 내 원료 가열을 갖춘 농장용 바이오가스 플랜트용 장비 및 재료 사양(그림 12 및 13 참조)

표 13. 반응기에서 원료를 가열하면서 가스 홀더, 기계적 준비, 공압 로딩 및 원료 혼합을 갖춘 농장용 바이오가스 플랜트 생산에 대한 추정치입니다(그림 12 및 13 참조).

* 이 견적에는 운송비, 토목비, 세금 공제가 포함되지 않습니다.

바이오가스 플랜트 운영

바이오가스 플랜트의 안정적인 일일 운영에는 많은 양의 바이오가스 및 바이오비료를 확보하고 플랜트의 긴 서비스 수명을 확보하기 위한 높은 수준의 운영 인력이 필요합니다. 운영상의 오류로 인해 많은 문제가 발생합니다. 이러한 문제는 다음과 같은 방법으로 최소화할 수 있는 경우가 많습니다.

• 지역 기후 조건과 사용 가능한 원자재에 적합한 간단한 설치 디자인을 선택합니다.
• 고품질 재료 및 장치 사용;
• 직원에 대한 올바른 교육 및 설치 운영에 대한 전문가의 조언 확보.

시작 준비

준비 단계에는 반응기와 가스 시스템의 견고성 점검이 포함됩니다. 이를 위해 수압 게이지가 가스 시스템에 연결되고 모든 탭이 닫혀 반응기의 과잉 공기 압력이 압력 게이지로 측정될 수 있습니다.

이를 위해 원자로는 작동 수준까지 물로 채워집니다. 과도한 공기는 안전 밸브를 통해 강제로 배출됩니다. 그런 다음 압력 게이지 판독값을 기록하고 반응기를 하루 동안 물로 채운 채로 둡니다. XNUMX시간 후에도 압력계 판독값이 변경되지 않거나 약간 변경된 경우 가스 시스템과 반응기가 충분히 견고하다고 가정할 수 있습니다. 반응기 및 가스 시스템에 압력 손실이 있는 경우 누출을 찾아서 제거해야 합니다.

바이오가스 플랜트 가동 작업은 플랜트 전체와 그 요소가 운영에 적합하고 안전한 운영을 위한 요구 사항을 충족하는 경우에만 시작될 수 있습니다.

시운전 단계

새로운 바이오가스 플랜트의 초기 충전은 가능하다면 다른 플랜트의 폐기물 공급원료(약 10%) 또는 신선한 소 분뇨로 구성되어야 합니다. 왜냐하면 성공적인 운영을 위해서는 신선한 소에서 많이 발견되는 메탄 생성 미생물 계통이 필요하기 때문입니다. 비료.

초기 원료의 나이와 양은 전체 발효 과정에 큰 영향을 미칩니다. 설치가 완료되기 전에 충분한 양의 원자재가 있는지 확인하는 것이 좋습니다. 처음 로딩 시 부족한 양의 원료를 평소보다 더 많은 물로 희석하여 반응기 부피의 2/3까지 채울 수 있습니다.

원료의 종류

사용되는 원료의 유형에 따라 바이오가스 플랜트가 안정적인 운영 수준에 도달하는 데 며칠에서 몇 주가 걸릴 수 있습니다. 필요한 습도의 균질한 질량이 얻어질 때까지 원료를 희석한 후, 내부 부피의 2/3 이하로 채워지는 반응기에 넣습니다. 반응기의 남은 부피는 바이오가스를 축적하는 데 사용됩니다.

반응기에 투입되는 원료는 차갑지 않아야 하며 온도는 선택된 최적 발효 온도에 가까워야 합니다.

시운전 최적화

발효 과정을 최적화하기 위해 잘 알려진 몇 가지 시작 방법을 사용할 수 있습니다.

• 정상적으로 작동하는 원자로에서 능동 시동기의 원자로로 도입;
• 석회, 이산화탄소, 알칼리 등과 같은 시약 첨가;
• 반응기에 따뜻한 물을 채우고 점차적으로 분뇨를 첨가하는 단계;
• 반응기에 신선한 거름을 채우고;
• 뜨거운 가스로 반응기를 채우고 분뇨를 점진적으로 적재합니다.

시작 기간 동안 미생물의 지속 가능한 성장을 보장하기 위해, 적재된 원료의 가열은 하루 2°C 이하로 점차 증가하여 35-37°C에 도달해야 합니다. 가열 과정에서 원료의 집중적인 혼합이 보장되어야 합니다. 7~8일 후, 반응기 내 미생물의 활성 수명이 시작되고 바이오가스 방출이 시작됩니다.

시운전 단계의 특성

바이오가스 플랜트를 운영 모드로 전환하는 기간을 시운전 기간이라고 하며 다음과 같은 특징이 있습니다.

• 약 60%의 이산화탄소를 포함하는 저품질 바이오가스;
• 강한 바이오가스 냄새;
• 떨어지는 pH;
• 간헐적 가스 방출.

공정 안정화

원료가 자주 집중적으로 혼합되면 작동 모드로의 전환이 더 빨리 발생합니다. 시운전 과정에서 발효 과정의 안정화가 지연되는 경우 소량의 소분뇨를 반응기에 첨가하여 pH 균형을 회복해야 합니다. 발효 과정이 안정화된 직후, 발효되지 않은 대량의 원료는 다량의 바이오가스를 생성합니다. 생산된 바이오가스 수준이 예상 수준으로 떨어지면 정기적인 원자재 적재가 시작될 수 있습니다.

가스 탱크 준비

가스 탱크는 기술 사양에 따라 승인 및 테스트를 거쳐 Gosgortekhnadzor 당국의 검사를 받은 후에만 모듈의 일부로 가스를 채울 수 있습니다.

폭발성 혼합물의 형성을 방지하려면 가스 탱크를 가스로 채우기 전에 가스 파이프라인을 포함하여 전체 시스템에서 공기를 제거해야 합니다. 공기는 물로 대체되고, 이어서 물이 압력을 받는 가스나 불연성 가스로 대체됩니다. 가스 탱크에서 채취한 가스 샘플의 산소 함량이 5%를 초과하지 않으면 공기 치환이 완료된 것으로 간주됩니다.

외부검사를 통해 가스탱크에 포함된 제어 및 계측기기(체크밸브 및 안전밸브, 압력계, 감압기)의 상태를 점검해야 합니다. 가스 탱크의 접지 및 낙뢰 보호의 신뢰성은 접지 미터를 사용하여 확인됩니다. 접지 저항은 4옴을 초과해서는 안 됩니다.

가스 품질

바이오가스 플랜트가 작동 모드에 도달하면 바이오가스의 품질이 낮아집니다. 이러한 이유로, 그리고 가스 탱크에 포함된 잔류 산소와 관련된 폭발 상황을 방지하기 위해 일일 바이오가스의 처음 XNUMX배량을 대기 중으로 방출해야 합니다. 바이오가스가 가연성이 되면 의도된 목적으로 사용될 수 있습니다.

일일 작업

원료의 선량 로딩

바이오가스 플랜트의 최적 운영을 위해서는 신선한 분뇨의 일일 투여량과 적용 빈도가 매우 중요합니다. 로딩 용량은 일정한 값이 아니며 원료 유형, 발효 온도 및 원료 내 건조물의 농도에 따라 달라집니다.

일일 반응기 부피의 1~5%를 초과하지 않는 소량의 일일 원료 적재에서는 10~20%의 대량 투입보다 바이오가스가 더 적게 방출됩니다. 그러나 일일 부하량이 많으면 바이오가스의 메탄 함량이 감소하고 이산화탄소 함량이 증가합니다.

바이오가스 품질 측면에서 중온성 발효 온도 시설의 최적 일일 적재 용량은 발효 기간이 6~10일인 적재 원료 총 부피의 10~20%로 간주할 수 있습니다. 호열성 모드에 대한 최적의 로딩 용량은 발효 기간이 1~2일인 7S-4S8로 간주할 수 있습니다. 향정신성 발효 모드 사용 시, 매일 새로운 원료 첨가 시 2% 이하로 첨가하는 것을 권장합니다. 배치 로딩 방식을 사용하는 경우 반응기에 즉시 2/3까지 로딩하고 40일 이상 신선한 분뇨를 추가하지 않고 원료를 처리합니다.

로딩 및 혼합 빈도

일일 복용량은 반응기에 완전히 도입되어서는 안되며 하루 4-6 회 일정한 간격으로 점차적으로 동일한 부분으로 도입되어야합니다. 다음 분량을 적재한 후 원료를 혼합하는 것이 좋습니다. 혼합 장치의 상태와 작동을 매일 점검해야 합니다.

발효 덩어리의 색상에 의한 발효 과정 제어

반응기에서 원료의 발효 과정이 어떻게 진행되는지는 바이오가스 방출 강도와 반응기 출구에서 발효된 덩어리의 색상으로 판단할 수 있습니다.

바이오가스가 없거나 약한 형성은 미생물 활동이 낮다는 것을 의미하며 발효된 덩어리의 회색으로 감지할 수 있습니다. 그 이유는 미생물이 부족하여 발효 과정이 약화될 수 있기 때문일 수 있으며, 발효 과정을 재개하려면 미생물 농도가 좋고 따라서 가스 형성 가능성이 좋은 영양 용액을 도입해야 합니다.

영양분이 과잉되면 산이 형성되고 미생물의 활동이 감소할 수 있습니다. 이 경우, 발효된 원료의 색상이 검은색으로 변하고, 표면에 흰색 막이 형성될 수 있습니다. 산은 식물재나 석회수를 첨가하여 중화할 수 있습니다.

발효된 덩어리가 짙은 갈색을 띠고 표면에 거품이 생기면 정상적인 발효 과정이 진행되고 있다고 가정할 수 있습니다.

원료 수준 제어

소규모 시설의 특별한 문제는 원자로 입구가 막히는 것입니다. 이로 인해 원자로 내부의 압력이 너무 높아져 가스 파이프가 막힐 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 매일 원자재의 수위와 설치구멍의 상태를 점검하는 것이 필요합니다.

주간 및 월간 운영

• 수문 통제;
• 가스 필터 업데이트;
• 플로팅 돔 설비의 돔 청소;
• 유연한 호스와 파이프에 구멍이 있는지 확인하십시오.

연간 운영

• 상기 설비 반응기 바닥의 원료 및 침전물 표면의 크러스트를 제거하는 단계;
• 전체 설치 및 가스 시스템의 누출 및 압력을 점검해야 합니다.

사고 예방

바이오가스 플랜트를 운영할 때 다음 사항에 주의하십시오.

• 바이오가스에 포함된 황화수소, 메탄, 이산화탄소는 독성이 있기 때문에 장기간에 걸쳐 많은 양의 바이오가스를 흡입하면 중독을 일으킬 수 있습니다. 처리되지 않은 바이오가스는 썩은 계란 냄새가 나지만, 정화 후에는 냄새가 없습니다. 따라서 바이오가스를 사용하는 가전제품이 있는 모든 방은 정기적으로 환기되어야 합니다. 가스 파이프는 정기적으로 누출 여부를 점검하고 손상되지 않도록 보호해야 합니다. 가스 누출 감지는 비누 유제 또는 특수 장치를 사용하여 수행해야 합니다. 가스 누출을 감지하기 위해 화염을 사용하는 것은 금지됩니다.
• 5°C 이상의 온도를 갖는 발화원이 있는 상태에서 바이오가스가 15%~600% 비율로 공기와 혼합되면 폭발을 일으킬 수 있습니다. 공기 중 바이오가스 농도가 12%를 초과하면 모닥불을 피우는 것이 위험합니다. 따라서 시설 근처에서 흡연 및 불을 피우는 것은 금지되어 있습니다. 용접 작업 시 가스 장비와의 거리는 최소 10m 이상 떨어져 있어야 합니다. 수리를 위해 바이오가스 플랜트에서 원자재를 배출한 후에는 바이오가스와 공기 혼합물이 폭발할 위험이 있으므로 반응기를 환기시켜야 합니다.
• 가스 파이프라인을 통해 소비 지점까지 공급되는 가스의 압력은 0,15MPa(1,5kgf/cm2)를 초과해서는 안 되며, 가전제품 앞부분에서는 0,13kgf/cm2를 초과해서는 안 됩니다. 반응기에는 밸브와 물 밀봉 장치가 장착되어 있어야 하며, 필요한 경우 주요 바이오가스 파이프라인에서 분리할 수 있습니다. 원자로에는 가스 시스템의 압력이 정상 이상으로 상승할 경우 이를 대비한 자동 해제 밸브가 있어야 합니다.
• 사용되는 전기 장비는 접지되어야 합니다. 접지선의 저항은 4,0Ω을 넘지 않아야 합니다.
• 위생 위험의 주요 원인은 액체 거름 및 거름 배수구에 기생충 알, 대장균 박테리아 및 기타 병원성 미생물이 존재하는 것입니다. 그러므로 감염을 예방하기 위해 예방조치를 취해야 합니다. 따라서 농장 구내나 바이오가스 공장 근처에서 음식을 섭취하는 것은 권장되지 않습니다.
• 생물비료의 반응기와 저장시설은 사람이 내부로 떨어지는 위험을 방지하도록 건설되어야 합니다.

Gosgortekhnadzor 요구 사항

바이오가스 플랜트의 설계, 운영 및 유지 관리는 바이오가스 플랜트에 다음이 포함된 경우 키르기즈 공화국 국가 광업 및 기술 감독부의 "압력 용기 설계 및 안전한 운영에 관한 규칙"의 요구 사항을 준수해야 합니다.

• 0,07MPa(0,7kgf/cm2) 이상의 가스 압력에서 작동하는 용기.
• 0,07MPa(0,7kgf/cm2) 이상의 압력 하에서 압축 가스의 운송 및 저장을 위한 실린더.
• 최대 S0°C의 온도에서 증기압이 0,07MPa(0,7kgf/cm2)를 초과하는 압축 가스의 운송 및 저장을 위한 탱크 및 배럴.

바이오가스 시설에 서비스를 제공하고 가스 위험 작업을 수행할 수 있는 권리에 대한 표준 증명서 형태로 키르기스 공화국 국가 광업 및 기술 감독 기관의 허가를 받은 18세 이상의 사람은 바이오가스 시설에 서비스를 제공하고 작업을 수행할 수 있습니다. 가스 위험이 있는 작업을 수행합니다.

유지 보수, 모니터링 및 수리

바이오가스 플랜트의 유지보수는 플랜트의 효율적이고 장기적인 운영을 위해 필요한 작업으로 구성되며, 바이오가스 플랜트의 고장 발생 시 수리가 수행됩니다.

일일 유지 보수

표 14 일일 유지보수

월간 유지 보수

• 가스 가전 제품의 청소 및 작동 제어
• 움직이는 부품에 윤활유를 바르십시오.
• 엔진 서비스 유지 보수 수행
• 압력 밸브를 정비하십시오.
• 교반 시스템을 정비하십시오.

표 15. 강화 제어

연간 서비스

• 원자로 및 전체 설비의 완전한 개정;
• 설비의 금속 부분에 녹이 없는지 확인하고 보호 코팅을 갱신하십시오.
• 압력이 가해졌을 때 가스 파이프에 누출이 있는지 점검하십시오. 가스 누출은 생산된 바이오가스의 양에 의해 보상되기 때문에 공장 운영 중에 눈에 띄지 않는 경우가 많습니다.

모니터링

모니터링에는 다음을 위한 설치 작업에 대한 데이터 수집이 포함됩니다.

• 직장에서 문제 식별;
• 실제 경제적 수익성 및 설치 회수 결정;
• 최적화를 위해 다양한 유형의 원자재와 작업 방법을 비교합니다.

다음 데이터를 수집해야 합니다.

• 원료의 수량 및 종류, 원료를 희석하는 물의 비율
• 가공 공정의 여러 단계에서 원자재의 온도. 정기적인 데이터 수집을 통해 난방 시스템의 문제를 쉽게 식별할 수 있습니다.
• 바이오가스 생산량: 가스 홀더와 반응기 사이(바이오가스 생산) 또는 장치와 가스 홀더 사이(바이오가스 사용)에 위치한 가스 계량기를 사용하여 측정합니다. 간단한 설치에서는 가스 소비가 없는 기간 동안 가스 생산량을 측정할 수 있습니다. 가스 생산의 변화와 측정 속도를 통해 문제의 원인을 보다 정확하게 파악할 수 있습니다.
• 대규모 시설에서 전기 및 열 생산;
• 산-염기 균형(매월);
• XNUMX일 원재료 적재량
• 바이오가스의 황화수소 양(월간)
• 밭에 적용할 최적의 비료 양을 결정하기 위해 생물비료의 비료 효과(연간 또는 계절별)를 분석합니다.
• 고장 및 원인에 대한 기록입니다. 이러한 기록을 통해 고장 원인을 비교하고 보다 쉽게 ​​파악할 수 있습니다.

수리

운영 중인 바이오가스 플랜트에서 발생할 수 있는 고장은 아래 표에 설명되어 있습니다. 우려되는 가장 일반적인 원인은 바이오가스 생산량의 감소입니다.

표 16. 일반적인 고장 원인 및 제거

수리 작업은 고장이 발생한 경우와 설비가 정상적으로 작동하는 동안 수행됩니다. 위에 표시된 것 이상의 수리는 전문가가 수행해야 합니다. 왜냐하면 설치 소유자는 일반적으로 기술 교육을 받지 않았기 때문입니다. 어떠한 경우에도 숙련된 기술자가 설치에 대한 연간 검사를 수행해야 합니다.

Документация

정상적인 운영, 유지 관리 및 수리를 보장하려면 시설에 다음 문서가 있어야 합니다.

1. 가스 및 전기 시스템 설치의 개략도, 레이아웃 다이어그램;
2. 압력 용기 제조업체의 여권;
3. 부품 및 장치의 유지·수리 계획 및 일정
4. 설치 작업 및 안전 지침을 기록하고 작업자의 지식을 테스트하기 위한 일지 "가스 산업의 안전 규칙".

저자: Vedenev A.G., Vedeneva T.A.

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