沼气在日常生活中的使用。方案、说明

沼气在日常生活中的使用。无线电电子电气工程百科全书

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对于许多人来说，出现的第一个问题是如何将现有需求与安装规模相匹配。所以很多人写：房子的大小，比如5x6米（或者体积，比如150立方米），一家人3个人，需要取暖，提供厨房；需要什么尺寸的安装？

经验表明，平均来说，为面积为40-50平方米的房屋和四眼炉灶供暖，每小时需要2-3,0立方米沼气。当配备局部供暖系统时，可以使用广泛使用的自动加热燃气热水器AOGV-3,5、3-11-U。

决定气体形成强度的一个重要因素是过程温度。不应忘记，“沼气：既取暖又做饭”一文描述了与气候相当温和的国家有关的经历。显然，对于更恶劣的气候条件，加热是更有必要的，甚至可能是在稳定的过程中。如果设想加热，那么将其用作有效的调节因素似乎是合适的，因此可以将气体产生量增加数倍。（我们将在下面讨论另一个控制因素 - 混合。）

现在，考虑到这些因素对装置容量的共同影响，我们可以给出一些建议。

在选择发酵罐尺寸时，可以重点关注上一篇出版物中给出的选项；考虑到更恶劣的气候，值得在装置中添加加热元件，例如线圈形式的加热元件。试运行将立即显示加热对设备性能的影响。为了使整理工作系统化，建议有一个笔记本（不依赖于记忆）并记下所有更改 - 包括引入的和收到的。实践表明，生物质每额外加热 10°，发酵罐 1 m3 的气体产量就会增加一倍。

以下是为那些打算设计工厂的人提供的一些数据。 1吨原料可产生80-100平方米的气体。其热值约为2-5500大卡/立方米。相比之下：家用燃气的热量并没有高出多少——只有 6000 kcal/m3。

现在介绍一下该过程的生物学原理。产生甲烷的细菌存在于原材料本身中。它们的培养物在发酵罐中培养长达三周，直到团块开始释放气体。当使用来自已经运行的发酵罐的前一部分的现成“酸面团”时，气体生产开始时间减少到大约一周。

产生甲烷的细菌分为三组。嗜冷的在+5...+20°范围内有效工作。随着温度进一步升高，嗜温细菌开始生长，其工作范围为+30...+42°。在更高的温度下，已经表现出嗜热细菌的作用，其工作范围非常窄：+54 ... + 56°。

许多问题与装置的设计有关，首先是在不减压的情况下实现定期补充原材料和混合生物质的可能性。首先，必须说的是，可以通过重复安装来获得连续的天然气生产。使用两个发酵罐，当轮流重新填充时，可以在不使设计复杂化的情况下完成。

因此，沼气生产厂的未来创建者应该根据其能力比较三种方案：最简单的定期加油；配对原生动物，交替加油；具有提供连续气体供应的特殊装置。

选择第三种方案时，必须牢记发酵罐的运行不仅需要补充原料，还需要清除废物。

在后一种方案中，原材料的补充和废物处理的频率并不相等。因此，废物处理可以与用于清洁和系统修改的过程停止相结合。至于加油，则更频繁且更容易：每天从底部取出1/10的体积，并从上方添加等量的新鲜生物原料。

在不损失气体的情况下给发酵罐加满的可能方法之一是基于所谓的连通容器原理。为此，在发酵罐旁边布置了一个小填充罐，并通过位于液面下方的管道与其连接（图 1）。该管道由一根陶瓷下水道或石棉水泥管制成，嵌入容器壁中。这样的系统本身就是液气密封。使用插入式漏斗料仓可以提高精矿供应效率（图 1a）。可以用最简单的网状活塞将浓稠物推过管道。同时，它还用作阻尼器，防止两个罐之间生物质的自混合。

沼气在日常生活中的使用
图。 1

由于需要定期混合生物质而引发了许多问题。如何在不减压的情况下执行此操作？并不是每个人都知道它自混合的可能性。回想一下对流的效果：当一些绒毛在散热器上方时，可以在房间中观察到它浮起来，沉到对面的墙上，然后再次被气流带到散热器。如果将加热管（盘管）放置在发酵罐的下部，并将其移至一侧边缘，也可以在发酵罐中轻松获得培养基热循环的效果；对流将提供自混合。在已经开始的气体形成过程中，加热器上方区域中的气泡上升的影响将被添加到其中。

制作机械生物质搅拌机并不困难。特别适合气候温和、无需供暖的地区。实践表明，最好提前预见这一点。毕竟，如果系统本身开始加热，那么人们想知道为什么要在混合上浪费能量。此外，完全没有必要连续混合该物质。您可以定期执行此操作，例如在早上和晚上。甚至值得将此操作转变为额外的调整操作。为此，遵循钟的位置就足够了：一旦它下降到较低水平（少量气体供应），您需要混合生物质 - 气体释放将立即增加。

最简单的混合器很容易以叶轮的形式制造，叶轮由通过同一虹吸管道的柔性连接驱动（图 3）。无需沿一个方向连续旋转。如果搅拌器具有径向叶片，则振荡运动就足够了。您可以限制自己只使用一把刀片（图 2）。一般来说，你有自己决定的空间。最好使用不腐烂的材料作为杆，例如绝缘电线或尼龙（氯化物）线，在五金店作为内衣出售。

沼气在日常生活中的使用
图。 2

沼气在日常生活中的使用
图。 3

还有钟的稳定性问题。仔细研究过《沼气：既加热又做饭》材料的读者已经注意到，如果在不修改结构的情况下进行图1所示的方案，那么钟一浮起就可能失去平衡：要么翻船或堵塞。在同一出版物的图3中，提供用于钟的导管并非偶然，但这样的安装在家庭中更难进行。

在图中，我们显示了带有两个块（图 4a）和一个配重的钟的平衡方案以及“起重机”变体（图 4b）。由于杠杆臂在摇杆行程上的显着过剩，“起重机”上的钟形悬挂点（沿圆弧）的非严格垂直运动所产生的误差可以忽略不计。

沼气在日常生活中的使用
图。 4

这种钟形平衡系统的优点还在于，它可以在检查和清洁发酵罐时用作提升装置。鉴于此，用一些辅助元素来补充设计并不困难：最好将块放置在第二个吊杆上（毕竟，严格不允许提起钟在其下工作 - “不要站在下面”负载！”）。值得制作“起重机”摇杆的旋转和支撑，并且配重是排版的，就像在仓库秤上一样。但如果您所在的地区没有霜冻，请提供一个装满水的容器形式的配重。

阻碍自己动手的最严重的困难是钟的制造。镀锌屋顶铁可以让您用简单的方法赋予它所需的形状，而且它不会很重。但这种材料的脆弱性和在恶劣环境中快速腐蚀的能力迫使我们寻找其他选择。因此，我们强烈建议您仔细查看可用的废金属。例如，来自石油产品的旧容器在切割后可以成为非常合适的半成品，无论是形状（通常具有焊接球形底部）还是板材厚度：2 至 5 毫米。

显然，钟的运行尺寸为 Ø 2-3 m，高度相同。如果“桶”较小，则值得考虑是否制作一个大钟或采用两个较小的钟（例如，Ø 1,5 m），同时返回配对简单安装的选择。

一些读者对确定气体压力有疑问。显然，他们没有注意到显而易见的事实：钟一浮起来，气体压力就达到了钟的质量值。让我们用一个例子来解释这一点。钟裙直径为2 m，其截面积为S=πR2=3,14*1=3,14 m2=31 cm400。钟壁厚度为2毫米，高度为5m，其重量约为2公斤。假设钟的实际重量为500公斤。然后钟将在 470 个大气压的气压下漂浮。（在 SI 系统中，质量 M = 0,15 kg，重力 G = 470 N，气压 p = 4700/4700 = 31 N/cm400 = 0,15 atm）。

当钟升起时，压力几乎不会改变，压力的增加仅是由于与钟壁浮出表面部分相等的液体体积的位移而发生。

注意到气体压力较低，我们发现可以通过一种简单的方法来增加它（如果需要）：在钟上安装一个额外的重量，将其放置在较低的位置，以便更好地平衡钟。

一些有趣的例子进行比较。城管内燃气压力在200-300毫米水柱范围内。艺术，允许 - 高达 600 毫米的水。艺术。在我们的系统中，这种压力也应该是有限的。自然，问题就来了：个人农庄是否能够提供足够数量的生物原料？当然不是。我们的建议主要适用于日益发展的合作畜牧场。此外，集体农场和国营农场也有大量的粪便储备：有时畜牧场附近会积聚大量粪便，而这些粪便却没有得到任何利用。当地居民可以将其处理掉，然后带到田里。毕竟，发酵罐中的废弃原料实际上并没有失去其作为肥料的价值。具有双重经济效益。

最后，我们再次呼吁读者分享他们在沼气厂设计和运营方面的经验。

作者：P.Zak

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