Топливо из навоза: способы переработки экскрементов животных в топливные брикеты своими руками, необходимое оборудование, а также особенности горения материала

Что такое биотопливо

Все, что было или будет пищей, может стать топливом. Неважно, где вы сейчас находитесь: в городской квартире, в хижине на опушке леса или в бунгало у моря — рядом с вами есть хотя бы один источник биотоплива. Главное условие — органическое происхождение сырья. Обзорная статья на тему из интернет-журнала об энергетике и энергетике «Энергия+»

Биотопливо появилось еще тогда, когда никто не думал об энергии. На протяжении тысячелетий люди грелись у огня и топили печи, и даже успели изобрести дровяные автомобили (первая такая машина появилась в 1900 году). Биотопливо сжигается из растительного или животного сырья, продуктов жизнедеятельности и органических отходов. Он бывает твердым, жидким и газообразным.

За счет чего этот материал горит?

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть кормление животных и процессы, происходящие при переваривании пищи.

Любой корм состоит из белков, углеводов, жиров, а при кормлении травой или сеном — и клетчатки (целлюлозы).

Все эти вещества объединяет одно — их химическая формула содержит углерод и водород. В желудочно-кишечном тракте предварительно пережеванная пища, смешанная с желудочным соком, подвергается ферментации, т е сложные вещества (биополимеры) распадаются на простые (монополимеры).

При этом часть веществ превращается в соединения, пригодные для всасывания через стенки кишечника и питания клеток всех тканей животного или птицы.

Поэтому полностью переваренная пища, превратившаяся в фекалии, содержит довольно много простых органических веществ, основу которых составляют водород и углерод.

После удаления воды, доля которой составляет 50-90%, остается смесь органических и неорганических веществ с достаточно высокой калорийностью, а потому и теплогенерирующей способностью.

По этому показателю экскременты птиц или животных в высушенном состоянии как минимум не уступают сухим (влажность 15–20 %) дровам, а возможно, и превосходят их. Однако речь идет о соотношении массы и теплоемкости, поэтому из-за очень малой плотности высушенный навоз занимает гораздо больше места.

Кратко об определении биогаза

Согласно научным определениям, биогаз – это продукт, полученный в результате процесса ферментации массы биологических отходов. В этом продукте брожения присутствует метан или водород.

Образование метана (или водорода) происходит в результате жизнедеятельности бактерий трех типов:

• гидролизные;
• образующие кислоты;
• образуя метан.

Качеством продукта брожения считается состав газовой смеси, содержание которой распределяется в соотношении: 50-85 % метана, 15-50 % углекислого газа и менее 5 % сероводорода.

Вот так выглядит структурная схема производства альтернативной энергии. При этом используются традиционные бытовые источники сырья, пригодные для получения альтернативной энергии – биотоплива

Эта газовая смесь проходит через фильтры для удаления CO2 и H2S, оставляя чистый биологический метан. Такой газ ничем не отличается от природного газа, используемого в бытовой и производственной сфере.

Сырьем для получения качественной биогазовой смеси обычно являются:

• навоз и птичий помет;
• отходы спиртового производства (барды);
• бизды пивоваренных производств (пивная дробина);
• фекальные массы и отходы рыбного производства;
• свекловичный жом, бытовые отходы, трава и многое другое.

Это только часть всего разрешенного к применению сырья. Но даже этот список показывает, насколько разнообразен перечень сырья, чтобы можно было наладить производство биогаза на постоянной основе.

Установка производства биотоплива, используемая под неужевы одного из межаного экспрессических фермерских хозяйств. Небольшая по объему станция, но вълдей недвижимость новое частное фермерское хозяйство

Объемные показатели выхода газовой смеси напрямую зависят от вида используемого сырья и содержания в нем сухих веществ. Так, при применении навоза крупного рогатого скота из одной тонны навоза реально можно получить 50-60 м3 биотоплива, содержащего до 60% метана.

Считается, что лучшим сырьем считаются отходы с большой жирностью. При переработке одной тонны жировых отходов на классическом заводе по производству биотоплива можно получить до 1300 м3 газовой смеси, в которой содержание метана достигает 90%.

Принцип работы биоустановки

Технология производства биотоплива, как правило, поддерживает следующий системный подход:

1. Биореактор (ёмкость) загружается навозом.
2. В течение определенного периода времени внутри реактора происходит процесс брожения.
3. Образуется газовая среда.
4. Выполняется виды газов из реактора.
5. Газовая смесь очищается и направляется для использования в качестве топлива.

Состав газовой смеси, получаемой на выходе, характеризуется достаточно высокой насыщенностью различными веществами. Большая часть процентной составляющей содержит метан (60%), углекислый газ (35%) и другие вещества, в том числе сероводород (5%).

Между тем, для значительной работы газообразующей станции домашнего производства большие запасы вызидеательности разпеченные животные мира.

Поэтому первое, на что следует обратить внимание при решении задачи получения биотоплива в бытовых (дачных) условиях, это наличие источников сырья для перерабатывающего предприятия.

Читайте также: Кроличий навоз как удобрение: как применять отходы кроликов в огороде с наибольшей пользой, нормы разведения для полива, отзывы фермеров о применении материала

Изготовление биореактора своими руками

Определивыше с истоними рыря, далее неужно с образования с участком очень домашнего (или дачного) биореактора. Сам реактор представляет собой герметичный сосуд, достаточно прочный, объемом, рассчитанным из расчета суточного поступления навозного сырья на переработку (для справки: для получения 100 м3 газовой смеси требуется примерно 1 т навоза).

Таблица соотношения вида навоза и количества получаемого биогаза

Таблица, показывающая эффективность того или иного вида биологических отходов в пересчете на объем получаемого газа. Как видно из таблика, наиболее эффективным является свиной навоз, способный производить наибольшее количество биотоплива

Такую емкость придется устанавливать на прочный фундамент, оснащать запорной арматурой и прочими техническими атрибутами по классической схеме. Верхнюю часть контейнера желательно сделать съемной, с болтовым креплением и уплотнительной прокладкой.

Для обеспечения непрерывности цикла накопительная емкость должна быть оборудована модулем искусственного подогрева. Если в летний период эффективность сбраживания навоза и скорость газообразования полностью обеспечиваются внешним температурным режимом, то зимой ситуация меняется.

Для зимней работы биореактора необходим искусственный обогрев с учетом прекращения активности бактериального брожения уже при 4-10°С выше нуля. Соответственно, контейнер должен иметь качественно выполненную теплоизоляцию. Для этой цели подойдет классический способ изоляции минеральной ватой.

Наглядный пример изоляции биореактора для его зимней эксплуатации. В качестве теплоизоляционного материала здесь использовалась минеральная вата. Верхний слой ваты закрыт фольгированным материалом

Существует несколько вариантов организации отопления. Например, использование электронагревателей или систем отопления на водонагревателе (водяной рубашке).

Расчищать паксическую контурную подогрев след, изодя из оптимальной нормы температуру внутриреактора 25-40 °С, недоставленный для доставочности улучшающий процесс разложения биомассы.

Кроме подогревателей, образования биомассы, работы времени программы его стастойкости. Дело в том, что в резервуаре сырье для навоза должно постоянно находиться в движении. Движение биомассы усиливает процесс брожения и сокращает время получения газовой составляющей.

Вариант летней установки для переработки навоза и получения биотоплива. В этом случае обогрев производится в виде бетонной водяной бани, куда погружается корпус реактора. Однако данная установка не может эксплуатироваться зимой

Решается задача онгазиции подвижности в свете биореактора специальной смеси смеси. Вал этого устройства соединен с валом тихоходного двигателя, осуществляющего действие вращения. Включение и выключение процесса смешивания может производиться вручную или автоматически.

У нас на сайте есть еще одна статья, в которой есть инструкция, как установить биогаз для нужд частного дома.

Процесс получения биогаза и удобрений

Построение системы получения биотоплива в бытовых условиях технологически предусматривает загрузку судна навозом примерно на 1/3 объема. Для загрузки навоза делается загрузочный люк с герметично закрывающейся дверцей. Оставшаяся свободной верхняя часть биореактора используется для накопления выделяющихся газов.

На верхнем и нижнем уровнях сосуда необходимо сделать выходные отверстия. Сверху – газоотвод, снизу – отвод под сброс переработанного навоза (удобренного навоза). Также в районе верхней площадки сосуда желательно смонтировать смотровое окно для наблюдения за процессом.

Газоотводный патрубок соединяется с герметичным патрубком с устройством, выполняющим функции сепаратора и гидрозатвора одновременно. Для соединения используется трубка (металлическая или полиэтиленовая) небольшого диаметра (25-32 мм).

Сам сепаратор представляет собой сосуд сравнительно небольшой вместимости, наполненный водой. Газ, проходящий через толщу воды, очищается, выводится в газгольдер и далее подается потребителям.

Пример устройства двухступенчатого сепаратора – гидравлического затвора для подачи газовой смеси, поступающей из биореактора. Такой вариант фильтрации позволяет получить качественно очищенный продукт

Нижний патрубок на реакторе (под виды отработанного новоза — шлама) желательно делать как можно большего диаметра. К нему подсоединяется запорная арматура (привод) и делается вывод в бак для сбора шлама. Переработанную массу в домашнем хозяйстве можно с успехом использовать в качестве удобрения.

Каким должен быть состав навозной массы?

Загружаемую массу возоза внутри биореактора не следует рассматривать просто как сырье, пригодное в любом качестве. Составляющее вещество имеет фундаментальное значение для процесса брожения. На практике отмечается, что уменьшение частиц субстрата сопровождается наибольшей эффективностью процесса.

Выраженная волокнистость субстрата и увеличение площади взаимодействия бактерий — вот основные критерии, способствующие быстрому разложению навозной массы. В этом состоянии навозное сырье не образует осадка или пленки на поверхности при нагревании и перемешивании, что значительно упрощает фильтрацию газовой смеси.

Подготовка навозной массы к загрузке в реактор. Этой процедуре уделяется не меньше внимания, чем всему остальному, если вы хотите получить значительное количество биотоплива за короткий промежуток времени

Степень помола сырья определяется продолжительностью ферментации, что в свою очередь влияет на объем получаемого газа. Таким образом, для сокращения времени брожения необходимо хорошо измельчить сырье: чем лучше качество помола, тем короче период брожения.

Особенности применения биогаза для хозяйственных нужд

Область применения этого вида энергоресурса достаточно обширна. Благодаря использованию биогаза в качестве топлива производят электрическую энергию, получают горячую воду или пар. Из практики известно множество примеров, когда автомобильный транспорт заправляется биотопливом.

Но чтобы у домочадцев не возникало проблем при использовании такого топлива, крайне важно построить хранилище для полученного биогаза, выделив правильное место под газгольдер на участке.

Биогазовые установки подобного типа – это оборудование, благодаря которому открываются возможности создания безотходных производств. В этом плане удачный пример демонстрируют отдельные страны Западной Европы.

Например, в Дании производство этого вида топлива достигло уровня почти 20% от общего объема энергоресурсов страны. В крупных регионах мира – Индии и Китае – количество биогазовых установок исчисляется сотнями тысяч.

Мощные промышленные предприятия по добыче биотоплива. Такие сооружения способны полностью обеспечить биотопливом крупные сельскохозяйственные сооружения. Огромное количество подобных систем используется по всему миру. И количественный рост активно продолжается

Не просто так во всем мире наблюдается значительный рост интереса к процессам производства биогаза.

Это один из тех вариантов энергии, которые относят к альтернативным источникам и за которыми видят будущее, поэтому фермеры и руководители коммунальных служб, владельцы частных домовладений и малых предприятий внимательно следят за развитием технологий.

Какой навоз больше подходит для изготовления топлива?

Так как готовое топливо – это тот же навоз, только имеющий форму лепешек, брикетов или пеллет, самым важным параметром является его влажность.

Чем меньше воды, включая мочу, содержит этот материал, тем больше он подходит для изготовления топлива. Кроме того, важно соотношение кормления животных или птиц.

Ведь мятлик и сено менее калорийны, чем солома или зерно, поэтому скармливание последнего делает навоз более калорийным. При этом порода или даже вид животных или птиц особого значения не имеют, так как после удаления лишней влаги в них будет содержаться примерно одинаковое количество органических веществ.

Способы переработки в сухое горючее

Для производства топлива из навоза используется множество различных способов, но всех их объединяет одно – сформированные топливные брикеты или лепешки тщательно просушиваются, а одним из критериев готовности такого топлива является отсутствие неприятный запах.

Помимо ексрементов в смеси для производства чистого гючего, редуцируют доставку соломы выходного растения, благодаря чему увеличивается общая теплоемкость.

Обо всех существующих способах переработки навоза в топливный материал, включая самые необычные, мы расскажем ниже.

Сбор подсохших лепешек

Самый известный способ — собирать по дороге, по которой часто ходят животные, лепешки из высушенного натурального навоза.

Затем собранный материал выдерживают несколько месяцев в хорошо проветриваемом помещении, после чего его можно использовать в качестве топлива.

Готовый материал имеет очень низкую плотность, поэтому его сложно хранить, ведь он занимает много места.

Зимний деревенский способ

Другой способ, которым до сих пор пользуются исконные жители деревень, состоит в том, что перед началом зимы весь навоз убирается, затем в течение всей зимы он скапливается в том месте, где живут животные.

Однако этот способ можно использовать только там, где имеется качественная дренажная система, и ежедневно добавляется свежая подстилка.

Постепенно экскременты густеют, становясь похожими на твердый пластилин, после чего животных перемещают в один из углов помещения и очищают освободившийся участок от навозной массы.

Для этого его распиливают топором или бензопилой на куски необходимого размера, затем нарезанные бруски вынимают и отправляют на сушку, что занимает 1–3 месяца.

Деревенский способ изготовления, применяемый с весны по осень

Также сельские жители делали топливо из смеси свежего навоза с камышом, сеном или соломой. Экскременты сбрасывали в яму, а растительное сырье резали или рубили на мелкие кусочки, после чего ногами тщательно перемешивали будущее топливо.

Когда смесь превращалась в однородную массу, из нее клеили кирпичи или лепешки любой удобной формы и клали на ровную поверхность для сушки.

Каждый день все кирпичи переворачивали новой стороной к солнцу, потом складывали из них пустые пирамидки.

Через 1–2 недели, когда весь материал утратил неприятный запах, его убрали в сарай, где он хранился до зимы.

Сушка на стене сарая

Есть и другой, довольно экзотический способ превращения навоза в топливо. Для этого южную сторону сарая накрывают доской, затем свежий навоз или помет смешивают с любыми обрезками растений, формируют из этой массы лепешки и набрасывают на стену.

Через несколько дней (в зависимости от температуры и погоды) подсохшие лепешки убирают и выкладывают из них пустые пирамидки, а на освободившееся место кладут новые лепешки.

Перед дождем лепешки на стене закрывают пленкой, а засохшее топливо в пирамидах убирают в амбар. Такую заготовку проводят с первых теплых весенних дней и до глубокой осени.

Сушка с помощью сепаратора

Если топливо необходимо получить из навоза, доставленного методом самоперемешивания или гидропромывки, то необходимо весь материал пропустить через шнековый или роликовый сепаратор.

Если шнековый сепаратор оснащен вращающимся ножом, то на выходе можно сразу формировать окатыши в виде крупных таблеток.

Оба вида этого оборудования снижают влажность до уровня 40–60%, после чего материал можно прессовать любым доступным способом, например, с помощью машины для изготовления шлакоблоков или самана.

Также можно использовать пресс для производства топливных брикетов, снизив создаваемое давление до десяти-двадцати атмосфер, или гранулятор для производства пеллет, снизив до такого же уровня создаваемое ими давление.

Сушка с помощью пресса

Для изготовления брикетов потребуется пресс с усилием в несколько десятков тонн и формы из нержавеющей стали или чугуна, причем высота форм должна составлять половину толщины брикета.

Кроме того, вам понадобится матрица, которая будет равномерно распределять усилие пресса по всей площади кирпича, и размер которой на 0,1 мм меньше размера формы с любой стороны. Просверлите в стенках и дне форм отверстия диаметром 0,5–1 мм с шагом между отверстиями 5–15 мм.

Если толщина стен меньше 1 см, то их желательно укрепить стальными уголками, сделав из них жесткие ребра.

Кроме того, необходимо предусмотреть слив выходящей через отверстия жидкости, чтобы она не попадала на землю в месте проведения работ. Возможен слив его в промежуточную емкость объемом несколько сотен литров, из которой его можно перекачивать к месту хранения, переработки или утилизации.

Собранный навоз желательно смешать с любым сухим растительным наполнителем, а наполнители разрезать на куски, длина которых равна половине или двум третям ширины брикета. Такой наполнитель не только повысит теплоемкость топлива, но и сделает брикет прочнее.

Готовая смесь загружается в форму, затем помещается в пресс и начинает отжиматься. Получается женщина, до хорошей работы двигать матрицу, печатаю, исодя из химисти новоза.

Для готовых брикетов оптимальной влажностью для такого способа является 50–60 %, поэтому, зная начальную влажность материала, можно определить, сколько жидкости осталось в смеси.

При исходной влажности самоплавкого навоза 90 % и добавлении сухого измельченного камыша в соотношении 1:1 влажность смеси снижается до 70–80 %, поэтому необходимо удалить 10–30 % лишняя жидкость.

На прессе или форме делают отметку для отслеживания движения матрицы и при достижении нужной точки перестают выдавливать смесь. Затем форму переворачивают и извлекают из нее готовый брикет, который отправляют на сушку.

Как топить, чтобы был максимальный эффект?

Отличительной особенностью любого твердого топлива из навоза является его низкая плотность и рыхлая структура, поэтому киззиак и брикеты или пеллеты горят быстро, с высоким, но не слишком ярким пламенем.

Кроме того, даже в высушенных брикетах уровень влажности редко опускается ниже 10%, поэтому дым от них содержит много паров воды и растворенных в нем кислот.

Жить это топилово недвижимость только в радием наибольшей тяжести, будугив все груючее отдыше или догружая по мере нечесное.

Ограничение подачи воздуха (экономный режим) приводит к снижению температуры горения и выделению большого объема водяного пара и недогоревшего углерода.

Из-за этого резко возрастает скорость роста сажи в дымоходах, а на трубе уличного дымохода оседает насыщенный кислотами конденсат, который после высыхания не только превращается в корку, но и разъедает материал трубы.

Кроме того, размер селей колосников не должен превышать 20 мм, иначе в зольник попадет слишком много несгоревшего топлива.

Поэтому такое топливо лучше всего подходит для напольного горения, то есть для каминов и русских печей.

Кизяк и другие виды фильвы из новоза идеально подходят для сжигания в отопительных приборах с системой подачи дыма. В этом случае происходит более полное сгорание, что повышает температуру дыма, а также снижает количество в нем токсичных веществ, так как большая их часть образуется за счет неполного сгорания углеводородов.

Если в доме планируется ставить только печь, которая будет работать на таком топливе, то размер топливного бака нужно делать в 1,2–1,5 раза больше, чем для дров или угля. Это увеличит размеры печи, а значит, позволит хранить сразу все топливо, что положительно скажется на общей эффективности отопительного прибора и состоянии дымохода.

Если для отопления используется обыкновенный твердотопливный водонагреватель, то регулирование температуры лучше осуществлять не ограничением подачи воздуха, а установкой теплоаккумулятора и отбором из него необходимого количества воды.

Это потребует больших затрат, поэтому чрезмерно мощный котел (в 1,5–3 раза больше нормы) и объемный теплоаккумулятор (50–100 л для отапливаемого дома) позволят отапливать 3–5 раз в неделю даже в самую жару холодный. В радио наибольшей пачации КПД колта в памьях, а вся энергия будет запасным теплоакмулятором, которые сохранят тепло до 5 дней.

Для котлов с автоматической системой подачи подходят только пеллеты и брикеты, благодаря одинаковой форме и размеру. Регулирование температуры в таких устройствах необходимо производить только для изменения количества подаваемого топлива, поэтому может потребоваться вмешательство в систему подачи или изменение ее настроек.