Sistema de compressão e armazenamento de biogás para aplicações culinárias em residências rurais

Abstrato-

Um projeto é realizado pela Faculdade de Engenharia de Bhubaneswar, Odisha, Índia, para projetar e desenvolver um sistema de produção, purificação, compressão e armazenamento de biogás adequado para uso como gás de cozinha em residências rurais. O biogás é produzido em digestor tipo tambor flutuante pela digestão anaeróbia de resíduos de cozinha e coletado por balão elástico. Foi projetado um compressor de alavanca de pé, que permite aos usuários ficar de pé e comprimir usando uma alavanca de pé e um sistema de válvula. O protótipo final é capaz de comprimir o biogás a aproximadamente 4bar em um tanque de 0,5m3. Além do compressor, é utilizado um recipiente com sílica gel para retirada do vapor d'água do Biogás e também há um recipiente de fibra com lã de aço para atuar como purificador de sulfeto de hidrogênio em linha com a entrada do biogás no sistema de compressão. . O resultado mostrou que o sistema poderia comprimir o biogás em um recipiente, com pressão de 4 bar e tempo de operação de 30 min.

Introdução

O biogás está a tornar-se uma fonte de energia cada vez mais importante para as zonas rurais dos países em desenvolvimento devido aos resíduos orgânicos facilmente disponíveis, como os resíduos de cozinha. O biogás tem vantagem em termos de energia sustentável de baixo custo. O biogás é uma alternativa adequada aos tradicionais combustíveis sólidos e gasosos para cozinhar utilizados nas comunidades rurais em desenvolvimento. O digestor de biogás é usado para coletar resíduos de cozinha e convertê-los em biogás por meio de processos de digestão anaeróbica. O biogás é um combustível renovável e de queima limpa que contém 50-60% de metano e pode ser usado em aplicações de cozinha doméstica. Sem um método adequado de compressão, o gás permanece em grande volume e é difícil de transportar e armazenar.
O objetivo do projeto é conceber um sistema para comprimir e armazenar o biogás de forma que seja adequado para gás de cozinha em comunidades rurais. Para a compressão do biogás, projetamos um sistema de pistão e cilindro, ou seja, uma bomba de bicicleta modificada que é o melhor método de compressão devido ao seu baixo custo e pode atingir a pressão necessária em pouco tempo. Pegamos um tanque de ar que é o recipiente de armazenamento adequado para biogás.

Sistema de compressão e armazenamento de biogás para aplicações culinárias

Necessidade de compressão e armazenamento de Biogás
Grandes quantidades de resíduos de cozinha estão disponíveis nas famílias rurais. Mas nenhum esforço foi feito para utilizar esses resíduos para fins de produção de energia. Foi feito um esforço para utilizar este Biogás como fonte de cozimento com a ajuda de biodigestores. Devido ao menor tamanho das usinas e ao manejo inadequado, a saída do gás era limitada e irregular. Sempre foi considerado apenas como um acordo alternativo stand by. Portanto, foi proposto um sistema de compressão e armazenamento para utilizar o biogás dos digestores. O biogás é purificado, comprimido e armazenado em botijões de GLP, o que facilita o transporte para uso.

Mecanismo de compressão
O projeto é estabelecido como um mecanismo inclinado de “bomba de pé” usando bombas de bicicleta

Compressor de pé
Nosso projeto visa um sistema de armazenamento de gás de alta pressão em um vaso de pressão para armazenamento de gás comprimido como energia de baixo custo. Um compressor de pé é construído para serviço portátil e é diferente do tipo comum de compressor alternativo. Este compressor tem seu tamanho de menor capacidade de estágio único para fornecer 0,015m3/min e a pressão de entrega é de até 4bar.

Princípio de trabalho
O projeto do compressor de pedal inclui dois cilindros que são suportados por uma estrutura simples, baseada no projeto operado por pedal (Fig.5). Com este design, o contêiner é mantido estacionário, estável e os cilindros se movem com a alavanca. O braço de alavanca atua para dar vantagem mecânica e movimenta os dois êmbolos através do corpo dos cilindros. Os dois cilindros são utilizados com válvulas on-off para comprimir o biogás alternadamente. O sistema de válvula conecta os dois cilindros e permite a operação variável do sistema. Os cilindros são conectados em paralelo e cada um possui duas válvulas. Uma dessas válvulas controla o fluxo do balão de armazenamento, a outra controla o fluxo de biogás até a entrada do tanque de armazenamento. Uma vez que o tanque contenha gás comprimido suficiente, a compressão se tornará difícil e alguns dos cilindros poderão ser desengatados para facilitar o bombeamento. Para desengatar um cilindro, a válvula de biogás deve ser colocada na posição “desligada” para que o biogás não seja puxado para esse ramal do sistema.

Conclusão
O nosso trabalho de investigação prova que o sistema de produção, compressão e armazenamento de biogás é um empreendimento lucrativo para as famílias rurais onde estão disponíveis grandes quantidades de resíduos de cozinha. Está comprovado que o biogás pode ser comprimido, armazenado em botijões de GLP e transportado. Para tornar o biogás adequado para aplicações culinárias, ele é comprimido até 4 bar após purificação, remoção de umidade e preenchido em cilindro de GLP. Além da produção de energia, a usina de biogás também fornece adubo orgânico e é útil para lidar com os problemas de eliminação de resíduos e ambiente livre de poluição. Determinamos que o método de compressão mais viável é uma bomba de bicicleta. Também determinamos que um tanque de ar padrão é ideal para esta aplicação porque é facilmente disponível, é mais barato, é portátil, com acessórios padrão e resiste à corrosão do biogás. Nosso projeto final foi fabricado usando processos de construção muito simples e convencionais. Foi construído em um tempo muito curto de 2 a 3 dias. Além disso, o custo do nosso protótipo final é de cerca de Rs.3.000/quando montado sem o digestor de biogás.

Referência e download do documento do relatório:

Sistema de compressão e armazenamento de biogás para aplicações culinárias em residências rurais