Розробка установки для отримання біогазу з органіки
Стан та перспективи виробництва біогазу в Україні. Будова резервуарів біогазових установок та оптимізація їх роботи. Визначення технічної характеристики метантенка, його конструкційний розрахунок та потреби енергії. Ефективність біогазових технологій.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | дипломная работа |
Язык | украинский |
Дата добавления | 21.02.2013 |
Размер файла | 1,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ
ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет механізації сільського господарства
Пояснювальна записка
до дипломного проекту
«Розробка установки для отримання біогазу з органіки»
за спеціальністю
7.10010203 - Механізація сільського господарства
06-17.ДП.12.З-01.00.00.000.ПЗ
Розробив Бугайчук Костянтин Михайлович
Керівник проекту к.т.н. проф. Середа Л.П.
Вінниця 2012
Рецензія
на дипломний проект «Розробка установки для отримання біогазу з органіки» студента 6-го курсу заочної форми навчання ФМСГ ВНАУ Бугайчука К.М.
Дипломний проект містить розрахунково-пояснювальну записку на 95 сторінках, та графічну частину на 8 листах ф.А1.
В дипломному проекті розглядається проблема переробки відходів тваринництва в фермерських господарствах з отриманням екологічно чистого палива, та дешевих органічних відходів.
Автором вирішується актуальна задача розробки біогазової установки малої потужності. В проекті проведено аналіз існуючих конструкцій біогазових установок. Виявленні їх переваги та недоліки. Визначенні напрямки їх удосконалення.
Автором розраховано параметри основних елементів розробленої конструкції, обґрунтовано схему біогазової установки.
При виконанні дипломного проекту використано сучасну комп'ютерну програму «Компас» для створення робочих креслень біогазової установки та її елементів.
Виконані економічні розрахунки та розробленні заходи з охорони праці.
Пояснювальна записка написана грамотно і містить всі необхідні розділи, а представлені креслення достатньо розкривають суть розробки. Вся документація в цілому відповідає вимогам ЄСКД.
Проте в проекті зустрічаються деякі недоробки.
Присутня невелика кількість помилок у текстовій частині документа, що виникли при наборі тексту.
Проте, в цілому, дипломний проект відповідає вимогам, що висуваються до дипломних проектів і заслуговує на оцінку "добре", а його автор Бугайчук К.М. заслуговує присвоєння освітньо-кваліфікаційного рівня "спеціаліст" з спеціальності 7.10010203-Механізація сільського господарства.
Канд. с.г. наук, доцент Журенко Ю.І.
Відгук
на дипломний проект студента 6 курсу заочної форми навчання Вінницького національного аграрного університету Бугайчука К.М.
«Розробка установки для отримання біогазу з органіки»
Даний дипломний проект по спеціальності 7.10010203 - Механізація сільського господарства, присвячується розробці малопотужної біогазовії установки для фермерських господарств.
Пошукач працював над виконанням даного дипломного проекту планомірно, і старанно. Пошукач проявив достатні вміння й навики роботи з навчальною та довідковою літературою. Під час роботи над проектом пошукачем опрацьовано достатню кількість першоджерел, дипломник накопичив достатній рівень знань і умінь для успішного виконання проекту.
Дипломний проект відповідає вимогам і стандартам дипломного проектування для вищих навчальних закладів. На достатньому рівні розглянуті питання по конструюванню вивантажувача, проектуванню технологічних процесів обробки деталей та розрахунку режимів різання.
Графічна частина проекту і розрахунково-пояснювальна записка виконані з дотриманням вимог ЄСТД і ЄСКД.
В цілому по дипломному проекту зауважень не маю. Вважаю, що робота відповідає вимогам дипломного проектування, заслуговує позитивної оцінки, а пошукач Бугайчука К.М. - присвоєння кваліфікації спеціаліста.
Керівник проекту к.т.н., професор Л.П. Середа
Зміст
Анотація
Вступ
1. Стан та перспективи виробництва біогазу в Україні та світі
1.1 Способи отримання біогазу 9
1.2 Досвід впровадження біогазових установок в Україні та світі
1.3 Світові тенденції розвитку біогазових установок
2. Огляд існуючих конструкцій та схем біогазових установок
2.1 Будова резервуарів біогазових установок
2.2 Оптимізація роботи біогазових установок
3. Конструкторська частина
3.1 Обґрунтування необхідності розробки нової конструкції біогазової установки
3.2 Визначення технічної характеристики метантенка
3.3 Конструкційний розрахунок метантенка
3.4 Конструювання складових елементів метантенка
3.5 Опис схеми біогазового реактора
3.6 Потреби метантенка у енергії
3.7 Розрахунок продуктивності біогазової установки
3.8 Розрахунок шнекової мішалки
3.9 Умови експлуатації біогазової установки
4. Ефективність біогазових технологій
4.1 Загальна ефективність
4.2 Енергетична доцільність
4.3 Економічна ефективність
4.4 Екологічна безпека
5. Охорона праці при роботі з метантенком
5.1 Заходи щодо забезпечення безпеки при одержанні і використанні біогазу
5.2 Заходи безпеки при виготовленні і монтажі метантенка біогазової установки
5.3 Заходи безпеки при експлуатації біогазової установки
Висновки
Список використаної літератури
Додатки
Анотація
Дипломний проект на тему: «Розробка установки для отримання біогазу з органіки» складається з 93 листів машинописного тексту пояснювальної записки і 8 листів (формату А1).
Перший розділ дипломного проект присвячений проблемі виробництва біогазу в Україні та світі. В ньому розглянуті способи, та джерела отримання біогазу. Обґрунтовано перспективи виробництва біогазу в Україні.
В другому розділі проекту проведено аналіз існуючих типів та конструкції біогазових установок, проведено аналіз їх роботи.
Третій розділ дипломного проекту «Конструктивна частина». В даному розділі проведено розрахунок основних параметрів та елементів конструкції нової розробки.
Четвертий розділ присвячений ефективності використання біогазових технологій в сільському господарстві.
В п'ятому розділі «Заходи безпеки при роботі з метантенком» описано техніку безпеки при виробництві біогазової установки, та при її експлуатації.
При розробці дипломного проекту було використано 46 формул, побудовано 19 рисунків та 2 таблиці, використано 56 літературних джерел.
Ключові слова: біогаз, метантанк, біодобрива, анаеробне бродіння, біогазові установка.
Annotation
Diploma project on a theme: "Development of the mobile biogas setting" consists of 93 letters of typoscript of explanatory message 8 folias(to the format of А1).
First division diploma a project is sanctified to the problem of production of biogas in Ukraine and world. In him the considered methods, and sources of receipt of biogas. The prospects of production of biogas are reasonable in Ukraine. The analysis of existent types and constructions of biogas options are conducted in the second division of project, the analysis of their work is conducted.
The third division of diploma project is "Structural part". The calculation of basic parameters and elements of construction of new development is conducted in this division.
A fourth section is devoted efficiency of the use of biogas technologies in agriculture.
In a fifth section safety «Measures during work with a methane-tank» are described the technician of safety at the production of the biogas setting, and during its exploitation.
For development of diploma project 46 formulas were used, 19 risunkiv and 2 tables is built, 56 literary sources are used.
Keywords: biogas, metantank, biofertilizers, anaerobic fermentation, to the biogas setting.
Вступ
В світлі останніх подій пов'язаних з початком світової економічної кризи, для України виник ряд питань які потребують нагального вирішення, найбільш актуальними з них є скорочення споживання природного газу та розвиток енергозберігаючих технологій. Проблеми з газопостачанням що виникли в Україні наприкінці 2008 року ще раз показали актуальність розвитку альтернативної енергетики для України. Серед всіх альтернативних видів палива що відомі на даний момент, одним з найбільш перспективних напрямків для використання в Україні є енергія біомаси.
Сучасний стан розвитку техніки вимагає застосування засобів, які б забезпечили підвищення продуктивності технологічних операцій, збільшили вихід якісної сировини, забезпечили б зменшення витрат коштів та енергоносіїв.
На сьогоднішній день переробка органічних відходів майже не проводиться і ми втрачаємо, майже невичерпний ресурс енергоносіїв, які можна отримати в результаті їх переробки. Сучасні біогазові установки здатні переробляти органічні відходи та отримувати дешеві енергоносії вкрай ефективно, але великогабаритні та середні біогазові установки мають ряд недоліків, які роблять їх використання в невеликих господарствах неможливим. Тому пропонується вирішувати цю проблему в комплексі, створивши універсальну машину на базі цистерни, встановленої на шасі та обладнаною додатковим обладнанням. Це розширить функціональні можливості запропонованої біогазової установки, та зробить її більш доступною для широкого кола споживачів. Особливо це актуально для невеликих фермерських та присадибних господарств [1].
Тому розробка нової конструкції біогазової установки, та розрахунок основних її параметрів є актуальним питанням, що потребує нагального вирішення.
1. Стан та перспективи виробництва біогазу в Україні та світі
1.1 Способи отримання біогазу
Перший великомасштабний завод з виробництва біогазу був побудований в 1911 році в англійському місті Бірмінгем й використовувався для знезаражування осаду стічних вод цього міста. Вироблюваний біогаз використовувався для виробництва електроенергії. Таким чином, англійські вчені є піонерами практичного застосування нової технології. Уже до 1920 року вони розробили кілька типів установок для переробки стічних вод. Перша біогазова установка для переробки твердих відходів об'ємом 10 м3 була розроблена Ісманом і Дюсельє й побудована в Алжирі в 1938 році.
Біогазова установка, як правило, являє собою герметично закриту ємність, у якій при певній температурі відбувається зброджування органічної маси відходів, стічних вод з утворенням біогазу. Принцип роботи всіх біогазових установок однаковий: після збору й підготовки сировини, що полягає в доведенні його до потрібної вологості в спеціальній ємності, воно подається в реактор, де створюються умови для оптимізації процесу переробки сировини. Сам процес одержання біогазу й біодобрив із сировини називають ферментацією, або зброджуванням. Зброджування сировини відбувається за рахунок життєдіяльності особливих бактерій. Під час зброджування на поверхні сировини з'являється корка, яку потрібно руйнувати, перемішуючи сировину. Перемішування здійснюється вручну або за допомогою спеціальних пристроїв в середині реактора й сприяє вивільненню біогазу, що утворився, із сировини.
Отриманий біогаз після очищення збирається й зберігається до часу використання в газгольдері. Від газгольдера до місця використання в побутових або інших приладах біогаз проводять по газових трубах. Перероблена в реакторі біогазової установки сировина, що перетворилася в біодобрива, вивантажується через вивантажувальний отвір і вноситься в ґрунт або використовується як кормова добавка для тварин. Існує багато різних конструкцій біогазових установок. Їх розрізняють за методом завантаження сировини, зовнішньому вигляду, за складовими частинами конструкції й матеріалам, з яких вони споруджуються. За методом завантаження сировини виділяють установки порційного й безперервного завантаження, які відрізняються часом зброджування й регулярністю завантаження сировини. Найбільш ефективними, з погляду вироблення біогазу й одержання біодобрив, є установки безперервного завантаження. По зовнішньому вигляду установки різняться залежно від способу акумулювання й зберігання біогазу. Газ може збиратися у верхній твердій частині реактора, під гнучким куполом, або в спеціальному газгольдері, що плаває або стоїть окремо від реактора. Біогаз утворюється за допомогою бактерій у процесі розкладання органічного матеріалу при анаеробних (без доступу повітря) умовах і являє собою суміш метану й інших газів.
У природних умовах утворення біогазу відбувається при температурах від 0°C до 97°C [2], але з урахуванням оптимізації процесу переробки органічних відходів для одержання біогазу й біодобрив виділяють три температурних режими:
? психофільний температурний режим визначається температурами до 20 - 25°C,
? мезофільний температурний режим визначається температурами від 25°C до 40°C.
? термофільний температурний режим визначається температурами понад 40°C. Оптимальною температурою для мезофільного температурного режиму є 34 - 37°C, а для термофільного 52 - 54°C.
Біогазом називають метаболічний продукт метаногенної бактерії (archaea), що утворюється в анаеробному середовищі (тобто без кисню) та за можливості при повній темряві шляхом бродіння органічних сполук. Аrchaea здатна існувати лише в певному середовищі із достатньою вологістю (>50% H2O).
Анаеробний розпад органічних речовин відбувається в чотири етапи: гідроліз, окислення, утворення ацетату та утворення метану (Див. рисунок 1.1) Протягом перших двох етапів проходить перетворення субстрату у рідкий стан та його розклад. Під час наступних двох етапів відбувається безпосередньо процес утворення метану. Кожна стадія анаеробної обробки субстрату відрізняється не тільки задіяними мікроорганізмами та виходом, а й необхідними умовами навколишнього середовища.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 1.1 Схема анаеробного розкладу органічних речовин
Протягом першого етапу розпаду відбувається розщеплення екзоензимами високомолекулярних сполук, таких як білки, жири та вуглеводи, в низькомолекулярні водорозчинні елементи.
Утворені під час фази гідролізу мономери та олігомери піддаються впливу тої ж бактерії, що й на етапі гідролізу. Основна маса утворених речовин формує коротко ланцюгові карбонові кислоти, спирти, перекис водню та двоокис вуглецю, або ж, переважно, гідрокарбонат. Склад речовин, що підлягають розпаду, залежить в основному від загального об'єму субстрату та показників кислотності. Оптимальна кислотність для мікроорганізмів на етапах гідролізу та окислення - 5,3 - 6,7 pH.
Ацетогенні мікроорганізми виступають в ролі з'єднувальної ланки між окисленням та утворенням метану. Метаболіти ацидогенних мікроорганізмів за допомогою ацетогенних мікроорганізмів перетворюються на метаногенні речовини, наприклад оцтову кислоту, гідрокарбонат, водень і вуглекислий газ. На цьому етапі з реакційних кінетичних причин та щоб уникнути сповільнення діяльності бактерій гідрогеном (продуктом життєдіяльності організмів), мікроорганізми повинні діяти симбіотично із метаногенними мікроорганізмами. На цьому етапі утворюється субстрат, готовий для остаточного анаеробного розпаду (метаногенна фаза).
Лише кілька субстратів, таких як оцтова кислота, мурашина кислота, метанол і вуглекислий газ, підпадають під дію метаногенних бактерій. Саме тому водень виступає в якості універсального субстрату, а вуглекислий газ служить джерелом вуглецю і акцептором електронів. Крім того, процес повинен передбачати тісну близькість симбіотичних мікроорганізмів двох фаз - ацетогенної та метаногенної. Оптимальна кислотність для організмів на етапі ацетогенезу та метаногенезу становить 6.8 - 7,5 pH. Діапазон температур існування метаногенних бактерій - від 5°C до 70°C; для мезофільних штамів - 25°C - 40°C, для термофільних - 45°C - 60°C. Основними з умов утворення метану є показник кислотності в субстраті, якість та безперервність подачі поживних речовин, поверхня сировини, наявні в субстраті інгібітори, об'єм та швидкість завантаження ферментера, дегазація субстрату та період витримки.
Анаеробне утворення біогазу відбувається шляхом біологічного розкладання органічних речовин при відсутності кисню і світла, при певному діапазоні температур за допомогою метаногенних бактерій. На протікання анаеробного процесу впливають температура бродіння та час витримки. Протягом достатнього періоду витримки досягається знищення всіх патогенних організмів та насіння бур'янів, а також відбувається подальша стабілізація субстрату.
Утворення високоенергетичного біогазу - процес тривалий та чітко контрольований. Поживні речовини біомаси (наприклад, енергетичні рослини) постачаються метаногенній бактерії. 75% об'єму утвореного біогазу - метан, решту становить вода . Перед спаленням біогаз необхідно очистити, тобто зневоднити. Метою зневоднення є зберегти теплотворну здатність газу, тим самим збільшуючи енергетичний вихід. Цей процес також запобігає втратам тиску у трубопроводах та корозії. Процес зневоднення відбувається шляхом охолодження газу до температури точки роси та конденсації води, котру повторно використовують на біогазові установці. Десульфуризацію здійснюють подачею повітря в неочищений газ. При цьому елементарна сірка залишається на поверхні субстрату, покращуючи якість добрив. Позбавлений сірководню біогаз готовий до спалення.
1.2 Досвід впровадження біогазових установок в Україні та світі
Утилізація біомаси, у тому числі й гною, здійснюється з метою організації безвідхідного виробництва і захисту навколишнього середовища, а також для добування екологічно чистого конкурентоздатного енергоносія. Тепер більш як у 60 країнах світу екологічну і енергетичну проблеми якоюсь мірою намагаються вирішити за рахунок створення БГУ. Найпростіша технічна схема, коли біомаса під час бродіння не підігрівається і не перемішується, реалізується в регіонах з жарким кліматом. Прикладом такого технічного рівня є БГУ «Габор» (КНР), в якої метантенк і газгольдер заглиблені в землю і суміщені. Біомаса зброджується протягом 40 і більше діб. На 1 м3 об'єму бродильної камери, корисний об'єм якої дорівнює 8-10 м3, вихід біогазу становить близько 0,3--0,5 м3. Переробка біомаси в установках такого типу не регулюється і не контролюється. Добутий біогаз використовують переважно для побутових потреб. Вироблений на великих БГУ біогаз використовується для виробництва електроенергії. В КНР мають щороку таку кількість біомаси, переважно відходів сільськогосподарського виробництва, яка еквівалентна 136,6 млн. м3 біогазу [3].
Ефективнішими виявилися БГУ, в яких здійснюється обігрівання субстрату, що зброджується, його перемішування, а також подрібнення біомаси перед завантажуванням у бродильну камеру. Установками такого типу є модель «Дормштадт» і її поліпшений варіант. У них з 1м3 метантенка мають в чотири рази більше біогазу, ніж на БГУ «Габор». Проте і в цих установках є конструктивні недоробки: недостатні тепло і гідроізоляція, можливість утворення застійних зон при перемішуванні маси, а також потреба руйнування поверхневої кірки, яка утворюється при виділенні біогазу. В газових установках «Липп», «Райки», «МББ», «БИМА», створених у ФРН в останні роки, зазначені недоліки частково усунено завдяки створенню двокамерного метантенка і двокамерного газгольдера, що дало змогу впровадити двоступінчастий процес зброджування біомаси. При цьому підготовлена до переробки і підігріта біомаса спочатку надходить у першу камеру, а потім у камеру, розміщену в центрі метантенка. У першій камері, де відбувається процес утворення органічних кислот, підтримується температура 35 °С. У другій камері відбувається термофільний процес (55 °С). Завдяки наведеним та іншим конструктивним удосконаленням є можливість добування 7 м3 біогазу з розрахунку на 1 м3 бродильної камери. Спеціалісти Німеччини вважають, що БГУ можуть бути рентабельними тільки тоді, коли добове виробництво біогазу з розрахунку на одну умовну голову худоби становить понад 1 м3. У вдосконалених БГУ вихід біогазу з розрахунку на одну умовну голову худоби становить 1,2-- 1,4 м3, а на 1 м3 бродильної камери виробляється 2 м3 біогазу[4]. В ФРН кількість БГУ, які експлуатуються, перевищує 150. В інших країнах Європи кількість діючих БГУ становить орієнтовно: в Швейцарії 100, в Франції 60, у Великобританії 50. В Японії працює близько 10 БГУ. Потенціальні запаси гнойової біомаси в цій країні дають змогу на 18 % задовольнити потреби сільськогосподарського виробництва в енергії. Ґрунтовно підготовлена програма виробництва біогазу з успіхом реалізується в США. Розрахунки свідчать про те, що добутий з відходів сільськогосподарського виробництва біогаз, може задовольнити потреби цієї галузі в енергії. Розроблено проекти збудовано БГУ середніх розмірів (з об'ємом бродильних камер 100--190 м3), а також створено великі установки, які в змозі щодоби переробляти 500 і більше тонн гною з щодобовим виходом 43,2-73,0 тис. м3 біогазу [5].
В СРСР здійснюються роботи з визначення оптимальних умов утилізації біомаси з метою створення рентабельної безвідходної технології. У виконанні їх беруть участь науково-дослідні, проектні установи і виробничі колективи АН СРСР, ВАСГНІЛ та ін.
Продуктивність експериментальної БГУ, яка працює в радгоспі «Рассвет» Запорізької області, становить з розрахунку на 1 м3 бродильної камери 3 м3 біогазу (Р. А. Мельник, 1985). З 1973 р. в Чехословаччині успішно працює БГУ великої потужності (місткість двох бродильних камер становить 6 тис. м3). Крім біогазу з утилізованого гною свиней і осаду міських стічних вод протягом року виробляється більше 3 тис. т добрив, 6 т сірки і 70 тис. м3 води, яку використовують для поливу[6]. В Угорщині і Болгарії працює кілька БГУ з добовим виходом 1000 м3 біогазу, який за енергетичною цінністю еквівалентний 600 л дизельного палива. Таку кількість біогазу мають з біомаси від 2500 свиней. Країни, які здійснюють імпорт нафти, газу та інших носіїв енергії, з виробництвом біогазу пов'язують надії на заміну імпортних джерел енергії біогазом, а також на оздоровлення навколишнього середовища. Так, у Чехословаччині річного потенціалу гнойової біомаси досить для виробництва 4 млрд. м3 біогазу, а імпортується 3,6 млрд. м3. Для підвищення рентабельності виробництва біогазу проводяться дослідження щодо вдосконалення БГУ. Створюються активні метаногенні штами із застосуванням методів генетичної інженерії, вводяться в біомасу, що утилізується, метанол, ацетат, целюлоза та інші речовини для прискорення процесу нагромадження щільної метаногенної мікробної асоціації, вивчаються способи попередньої підготовки гною, впроваджуються системи автоматизованого управління БГУ і програми ЕОМ для оптимізації конструктивних і експлуатаційних параметрів цих установок.
Перші біогазові установки (БГУ) виникли ще до створення наукових основ метаногенезу. В Індії (Бомбей) вони були вже в 1900 р. У 1918 р. аналогічні установки з'явилися в Німеччині, у 1928 -- в Англії, у 1930 р. -- у США. БГУ були спробою імітації природних процесів розкладання органічної речовини в болотах із виділенням болотного газу, що містить метан [7].
В Індії акцент було зроблено на сімейні й громадські біогазові установки. До 1993 р. там налічувалося близько 1,85 млн БГУ. Програма децентралізації виробництва енергії, ініційована урядом Індії в 1995 р., забезпечила підтримку проектів з виробництва енергії у сільських громадах з використанням біогазу одиничною потужністю від 10 до 15 МВт. Широко розвинулося сімейне й громадське одержання біогазу в Китаї. Наприкінці 1978 р. там функціонувало 7,15 млн БГУ [8]. У 1995 р. сімейні БГУ Китаю виробляли 1,3 млрд м3 біогазу. Але, крім сімейних, у країні є ще 600 великих і середніх БГУ, що використовують відходи від тваринництва і птахівництва, а також від виноробних і спиртових виробництв. Китай -- єдина країна у світі, що має спеціалізований науково-дослідний інститут (м. Ченду). При інституті функціонує навчальний центр з підготовки спеціалістів для країн Азії і тихоокеанського басейну.
В Європі нині діють близько 6400 БГУ різних типів. На них виробляють 10,37 ТВт.·год. електро - і 36,53 МДж теплової енергії на рік. Зокрема, у Німеччині на сільськогосподарських відходах працюють близько 400 БГУ з об'ємами метантенків до 600-800 м3. У період з 1995 до 1998 рр. було побудовано 8 централізованих БГУ, і сумарна місткість усіх працюючих метантенків досягла 190 тис. м3 [9]. Досить широко поставлена справа одержання енергії за допомогою БГУ у Великобританії, Австрії, Італії, Данії, Швеції, Голландії.
На Американському континенті БГУ одержали менше поширення, ніж у Європі. У США на спеціалізованих комплексах ВРХ і свинофермах експлуатуються понад 10 великих установок, які характеризуються великою продуктивністю за вихідною сировиною: 500 і більше м3/добу. Для Канади характерні дрібніші установки, оскільки там законодавчо обмежена велика концентрація поголів'я тварин. Характерною для США і Канади є та обставина, що біогазова технологія переважно розглядається як локальний природоохоронний захід і меншою мірою як енергетичний. У США останнім часом виявляють інтерес до систем очищення біогазу від двоокису вуглецю і доочищення стоків після метанового зброджування, про що свідчить факт закупівлі комплексу устаткування з очищення біогазу в Україні (Сумське об'єднання ім. М.В. Фрунзе в 2001 р. поставило до США дослідний зразок такої установки).
Розвиток біогазових технологій в Україні почався зі спорудження у 1959 р. у Запорізькій філії Всесоюзного науково-дослідного інституту електрифікації сільського господарства установки, розрахованої на переробку гною від 150 дійних корів і 20 свиноматок [10]. З 1984 р. в галузі технології метанового зброджування працює Українське науково-проектне об'єднання “УкрНДІагропроект”, а також Інститут мікробіології і вірусології АН України (Київ). На основі їхніх робіт було створено дві дослідно-промислові БГУ. Одну -- на птахофабриці “Київська” (об'єм метантенка -- 20 м3, продуктивність -- до 60 м3 біогазу з 2 м3 посліду за добу); друга -- у свинорадгоспі “Росія”, Черкаська область (об'єм метантенка -- 160 м3, продуктивність за біогазом -- 200-250 м3/добу). Промислові зразки БГУ були створені Запорізьким конструкторсько-технологічним інститутом сільськогосподарського машинобудування (“КОБОС-1”, 1983 р.) і Сумським машинобудівним об'єднанням ім. М.В. Фрунзе (“Біогаз 301С”, 1984 р.) [11]. Установка “КОБОС-1” з об'ємом метантенка 250 м3 була установлена в с. Гребінки Київської області, і ще кілька аналогічних БГУ продано в Росію. Установка „Біогаз 301С” 20 років пропрацювала в підсобному господарстві Сумського НПО ім. М.В. Фрунзе. За розробкою Сумського ВНДІКомпресормаш створено установку „Біогаз 2-401С” продуктивністю 20 м3/добу за вихідною сировиною для підсобного господарства Уфімського машинобудівного заводу [12].
На рівні дослідницьких і експериментальних робіт БГУ займається низка установ України, як: Інститут технічної теплофізики НАН України; Інститут електродинаміки НАН України; Український інститут досліджень навколишнього середовища і ресурсів; Український державний лісотехнічний університет; Український науковий центр технічної екології (Донецьк).
Деякі установи і підприємства мають власні експериментальні зразки БГУ. Зокрема, фастівське ВАТ Машинобудівний завод “Червоний Жовтень” разом із київською науково-виробничою фірмою “Альтек” створили малогабаритну біогазову установку з об'ємом метантенка 2-4 м3, призначену для переробки відходів ВРХ. Дніпропетровське ЗАТ “Об'єднана інжинірингова компанія" розробляє і виготовляє БГУ з об'ємами метантенків 3 і 6 м3 для індивідуальних господарств.
За проектом Сумського НВО ім. М.В. Фрунзе і донецького Українського наукового центру технічної екології (УкрНТЕК) у Харківській області (с. Н-Мажарове) будується установка „Біогаз 5-61С” [13]. Вона призначена для переробки відходів ВРХ, її продуктивність за вихідною сировиною -- 50 т/добу. Одержуваний біогаз має використовуватися для виробництва 640 Гкал/рік теплової енергії, тверда фракція -- як органічне добриво, а рідкі стоки -- для зрошення. БГУ впроваджується за фінансової підтримки Комітету енергозбереження України.
УкрНТЕК розробив також проекти установок „Біогаз 6 МГС3”, „Біогаз 15 МГС1”, „Біогаз 50 МГС1” для малих фермерських господарств Донецької і Сумської областей. Установку „Біогаз 6 МГС3" у 2003 р. змонтовано і запущено в одному з фермерських господарств поблизу міста Лімасол на Кіпрі [14].
Отже, в Україні біогазова технологія перебуває нині в стадії переважно експериментальних зразків і пілотних проектів.
1.3 Світові тенденції розвитку біогазових установок
Більшість сучасних екологічних проблем виникає через локальне нагромадження органічних відходів, кількість яких дуже велика для природного потенціалу біодеградації. Такі відходи мають підлягати утилізації. Одним із шляхів утилізації сільськогосподарських відходів є біогазова технологія, яка дає змогу разом із розв'язанням екологічної проблеми отримувати високоефективні органічні добрива та енергію у вигляді біогазу. Останнім часом цей напрям дістав дальшого розвитку, особливо в країнах Західної Європи. Про це свідчать матеріали міжнародних спеціалізованих сільськогосподарських виставок, які щороку проводять в польському місті Познані, і німецькому місті Ганновері. Широкий інтерес до розробки та реалізації біогазових установок у західних країнах зумовлений, насамперед, дієвим екологічним законодавством і державним дотуванням впровадження нетрадиційних відновлювальних джерел енергії, а також введенням світових квот на забруднення навколишнього середовища метаном. Аналіз експедицій згаданих виставок, а також інших доступних інформаційних матеріалів свідчить, що розвиток біогазових установок йде у двох напрямах [15].
Перший -- це раціональне спрощення, а відповідно, і здешевлення тих установок, під час використання яких отримання біогазу не є головною метою порівняно з вимогами екологічної безпеки довкілля та отримання високоефективних органічних добрив. Ці розробки, зазвичай, пропонують для використання в невеликих фермерських господарствах.
Другий напрям -- це створення сучасних високопродуктивних повнокомплектних біогазових установок на основі новітніх удосконалених конструкцій біореакторів, сучасних автоматизованих систем керування технологічним процесом, високоефективного теплотехнічного, електротехнічного і технологічного обладнання. Характерними зразками біогазових установок першого напряму є установки, розроблені німецькими фірмами “ІТТ Флюгт Пумпен ГмбХ” і “У.Т.С. Умвелт-Технік-Сид ГмбХ”. Така установка оснащена двома послідовно з'єднаними мікробіологічними реакторами, що являють собою закриті зверху стандартні ємності для зберігання гною та обладнані пропелерними мішалками-гомогенізаторами.
Подання рідкого гною в реактори здійснюється за допомогою насоса-подрібнювача. Біогаз із реакторів надходить безпосередньо в модульну теплоелектроустановку, де перетворюється на теплову та електричну енергію [16]. При створенні цих біогазових установок використано лише серійне обладнання для переробки гною, що виготовляють безпосередньо зазначені фірми. Перевагою такої системи є простота, порівняна дешевизна і можливість швидкого переобладнання вже існуючих систем нагромадження і переробки гною в біогазові установки. Усі складові цієї системи утилізації гною взаємозв'язані, у тому числі система видалення гною і мобільні засоби внесення органічних добрив. Фірма “У.Т.С. Умвелт-Технік-Сид ГмбХ” розробила також біогазову установку більшої продуктивності, яку введено в дію в містечку Небелшітц (Німеччина). До складу установки входять гноєзбірник, два ферментери, один з яких має пристрій для розведення гною, ємність для інших органічних відходів, відстійник збродженої маси, насосно-розподільча станція, газгольдер і модульна тепло електроустановка [17].
У гноєзбірнику встановлено пропелерну мішалку і насос-подрібнювач, який подає гнойову масу до насосно-розподільчої станції, де, залежно від технологічних потреб, гній спрямовують або до реакторів та ємкості для змішування гною з іншими органічними відходами, або у відстійник. Об'єм гноєзбірника становить 115 м3. Біореактори (ферментери) з робочим об'ємом 883 м3 кожний виготовлені з бетону і мають термоізоляцію. Реактор із пристроєм для розведення відходів має дві пропелерні мішалки, другий реактор -- одну. Зброджена маса надходить на насосно-розподільчу станцію і за допомогою шиберних засувок, а за потреби й насоса, подається у відстійник, де зберігається до використання для удобрення сільськогосподарських культур. Відстійник обладнаний пропелерною мішалкою для гомогенізації збродженої маси та насосом для завантаження мобільних засобів, для внесення рідких органічних добрив.
Біогаз із біореакторів акумулюється в газгольдері місткістю 300 м3, а звідти надходить до модульної теплоелектроустановки, де перетворюється на теплову та електричну енергію [18].
Теплоелектроустановка складається з двох енергоустановок електричною потужністю 75 кВт, передбачено також резервне місце для третьої енергоустановки. За допомогою теплої води від енергоустановок у біореакторах підтримується температура бродіння на рівні 40°С. Надлишок теплової та електричної енергії використовується на інші господарські потреби. Продуктивність такої біогазової установки становить: за біогазом -- 1100--1400 м3/добу, за електроенергією -- 2000--2500 кВт.год/добу, за теплом -- 3300--4200 кВт.год/добу. Вартість установки такого типу становить пересічно DM 625 на 1м3 об'єму реактора [19]. Німецька фірма “Фарматік Біотех Енергі АГ” розробила і збудувала понад 20 біогазових установок різної продуктивності для утилізації рідкого гною та інших органічних відходів, які експлуатуються не тільки в Німеччині, а й в інших країнах Західної Європи та Азії. Загальну технологічну схему, за якою працює більшість із цих установок, наведено на рис. 2. Однією з останніх розробок фірми є біогазова установка для двоступеневої мезофільної коферментації рідкого гною та органічних відходів, яку введено в дію у 2000 році в містечку Нойбуков (Німеччина) [20]. Розрахункова річна продуктивність цієї установки за переробленими відходами становить 80000 т, вартість -- DM 9,8 млн. Установка складається з двох ферментерів об'ємом по 2300 м3 кожний, двох гідролізерів об'ємом по 550 м3, змішувального резервуара, місткістю 550 м3, газгольдера місткістю 1000 м3, сховища на 5000 м3 збродженої біомаси, та модульної теплоелектроустановки. Технологічний процес переробки відходів відбувається за наведеною вище схемою. Санітарна обробка відходів здійснюється витримуванням їх за температури 70°С упродовж 1 год (у разі потреби відходи можна витримувати за температури 90°С). Теплоелектроустановка складається з двох модулів, причому один із них може працювати як на біогазі, так і на пропані. Електрична потужність одного модуля становить 469 кВт, теплова -- 619 кВт. Для покриття пікового навантаження передбачено котел тепловою потужністю 230 кВт [21]. Керування технологічним процесом здійснюється за допомогою системи автоматичного керування ЕОМ. Оригінальні технологічні процеси переробки органічних відходів у добрива та біогаз і технологічне обладнання для цього розробила данська фірма “Біоскан А/С”. Технологія “Біорек” дає змогу переробляти рідкий гній тваринницьких ферм і рідкі органічні відходи (стічні води та осад стічних вод) в очищену воду, добриво та енергію. Зброджений стік із біореактора надходить на ультрафільтраційну установку, яка пропускає тільки воду з розчиненими в ній речовинами, а бактерії і нерозчинені залишки органічних речовин повертає на повторну переробку назад до біореактора. Відфільтрований стік надходить на аміачну установку, де відбувається виділення наявного в стоці азоту у формі аміачного концентрату, а потім на установку зворотного осмосу, де стік розділяється на очищену воду і калійно-фосфорне добриво. Для переробки твердих і пастоподібних органічних відходів розроблено технологію “Бабрек”. У ній передбачено додатково технологічні операції гомогенізації, гідролізу і санітарної обробки вихідної біомаси. Отриманий у результаті утилізації відходів біогаз після біологічного знесірчення використовується на модульній теплоелектроустановці для отримання тепла та електроенергії. Повністю автоматизовану біогазову установку модульного збирання розробила німецька фірма “ТЕВЕ-Електронік ГмбХ і КоКГ” разом із фірмою “Ліпп ГмбХ” (рис. 3). Установка дає змогу переробляти різні види органічної сировини в добрива і енергію. Рідкий гній із гноєсховищ, рідка консервована біомаса кормових культур зі сховища та інша попередньо зволожена і подрібнена біомаса надходять до вагодозувального пристрою, де змішуються і подаються до підігрівача субстрату. Попередньо підігріта до 70°С біомаса надходить до реактора. По зброджуванні маса подається до сховища і використовується для удобрення сільськогосподарських культур. Виділений під час бродіння біогаз спалюється в модульній теплоелектроустановці з отриманням гарячої води та електроенергії, які використовуються для підтримання технологічного процесу та господарські потреби. Особливістю цієї технологічної схеми є використання попереднього нагрівання біомаси перед зброджуванням. Підігрівач субстрату являє собою ємкість із високоякісної сталі зі знімною теплоізоляцією габаритними розмірами 4,0х2,0х2,1 м (без ізоляції) і масою 1000 кг. У середині ємкості розміщено циліндричний резервуар-нагромаджувач біомаси місткістю 2000 л із мішалкою потужністю 1,5 кВт і змійовик, по якому біомаса надходить до нагромаджувача. Субстрат підігрівається гарячою водою (90...95°С), яка подається в ємкість від модульної теплоенергетичної установки. Конструкція підігрівача дає змогу регулювати температуру вихідного субстрату. Використання в складі біогазової установки цього пристрою дає такі істотні переваги: значна стерилізація субстрату; більш високий вихід біогазу завдяки розкладанню субстрату; поліпшення умов діяльності метанобактерій; поліпшення якості біогазу; значна дезодорація кінцевих матеріалів по зброджуванні; безпосереднє нагрівання біореактора підігрітим субстратом; економічність, незначні втрати тепла. До складу цієї біогазової установки входить метантенк (біореактор) із вбудованим газгольдером “КомБіо-Реактор” розробки фірми “Ліпп ГмбХ”. Об'єм метантенку може становити від 100 до 800 м3 залежно від кількості біомаси, що підлягає переробці. Система перемішування з використанням запатентованої механічної мішалки “Ліпп” дає змогу водночас горизонтально і вертикально перемішувати біомасу й запобігає утворенню кірки та осаду. Високоефективна система опалення в поєднанні з великою площею теплообмінника і високою теплопровідністю використаних матеріалів сприяють оптимальному рівномірному розподілу температури в бродильній камері, що підвищує ступінь розкладу біомаси й, відповідно, збільшує виробництво газу. Використання такого біореактора сприяє зменшенню кількості технологічних трубопроводів і виробничої площі для розташування установки, а також знижує капіталовкладення в будівництво. Метантенки з вбудованим газгольдером використовують також і в біогазових установках німецьких фірм “ЕнвіТекМалл ГмбХ”, “БІОГАЗ весер-емс ГмбХ і КоКГ”, “Хенце Харвесторе ГмбХ”. Оригінальну конструкцію біореактора вертикального типу розробила австрійська фірма “Ентек ГмбХ” [22]. Біореактор “БІМАферментер” (рис. 4) має дві камери -- головну бродильну камеру і камеру дозброджування, які розділені проміжною перегородкою. Між собою камери з'єднуються за допомогою вертикальної центральної труби зі змішуючими лопатями знизу і змішуючої шахти, розташованої біля бічної стінки біореактора, а також газового ковпака з автоматичним клапаном. Реактор має також завантажувальний трубопровід, з'єднаний із центральною трубою, а також зливний і газовідвідний трубопроводи, з'єднані з камерою дозброджування. Процес змішування біомаси в такому реакторі відбувається завдяки перетіканню рідини при відборі біогазу. Так, при відведенні газу з-під проміжної перегородки через газовий ковпак із клапаном одна частина рідини з камери дозброджування перетікає через центральну трубу в головну камеру, створюючи тиск на змішуючі лопаті, яким надають руху і створюють у нижній частині реактора турбулентний рух рідини. Друга частина рідини тече з камери дозброджування через змішувальну шахту, створюючи у верхній частині головної камери горизонтальний рух рідини. Біореактори такої конструкції об'ємом від 750 до 1700 м3 успішно експлуатуються в складі біогазових установок у Нідерландах та Австрії. Залежно від виду відходів (комунальні стоки, суміш відходів тваринницьких ферм з органічними промисловими відходами, рідкі відходи переробної галузі) навантаження цих біореакторів становить від 2,0 до 6,5 кг сухої органічної речовини на 1 м3 об'єму реактора за добу при експозиції зброджування від 6,5 до 30 діб. Деякі фірми (“Новатех ГмбХ”, “Шмак Біогаз ГмбХ”, “Борсіг Енергі”) застосовують у біогазових установках реактори горизонтального типу (як металеві, так і з бетону) з механічним перемішуванням біомаси; до того ж, деякі з них обладнані похилими шнековими транспортерами для вилучення шламу. Зазначимо, що в описаних конструкціях біогазових установок переважно використовуються стандартні ємкості для приймання, нагромадження та витримування відходів і зберігання продуктів переробки, або ці ємкості певного об'єму збираються з відповідних елементів металевих конструкцій. Це стосується часто і конструкцій біореакторів. Аналізуючи технологічні й технічні рішення сучасних біогазових установок за кордоном, можна відзначити такі основні тенденції їх розвитку: q спрощення конструкцій прифермських біогазових установок завдяки переведенню їх на психрофільний режим і компонування серійним обладнанням (стандартні суцільні або збірні металеві ємкості, насоси-подрібнювачі, пропелерні мішалки); q розробка високопродуктивних промислових повнокомплектних повністю автоматизованих біогазових установок для переробки різних видів органічних відходів та їхніх сумішей з утилізацією біогазу та отриманням теплової та електричної енергії, органічних добрив, а іноді й очищеної води; q розробка і широке впровадження при створенні біогазових установок нових технологічних рішень, спрямованих на підвищення ефективності цієї технології, а саме: післяферментаційне витримування біомаси в додаткових ємкостях, коферментація (ферментація сумішей різних видів органічних відходів), попереднє перегрівання вихідної біомаси (до 79°С) з дальшим термостатуванням у біореакторі, часткове продування повітрям і деякі інші; q дальше вдосконалення конструкцій біореакторів, спрямоване на зниження енергоємності процесу перемішування субстрату і створення оптимальних умов для нагромадження активної біомаси; q широке застосування біореакторів із вбудованим газгольдером, що знижує потреби в технологічних трубопроводах і виробничій площі; q виготовлення ємкостей різного призначення, що входять до складу біогазових установок, у тому числі й біореакторів, зі збірних елементів, виготовлених із листового або гофрованого металу з високоякісним антикорозійним покриттям; q зменшення частки біореакторів горизонтального типу в загальній кількості розроблених і збудованих біогазових установок. Слід також зазначити, що відбувається постійне підвищення ефективності й надійності біогазових установок завдяки використанню високоякісних конструкційних матеріалів, антикорозійних і захисних покриттів та впровадження високоефективного теплотехнічного та електричного обладнання та надійних систем автоматичного керування на базі сучасного комп'ютерного обладнання. Стрімкий розвиток біотехнологій і постійний прогрес у конструюванні та створенні новітньої техніки надають впевненості, що в найближчому майбутньому впровадження біогазових установок стане цілком рентабельним і широкомасштабним, і це, певною мірою, сприятиме розв'язанню екологічної, продовольчої та енергетичної проблем [23].
2. Огляд існуючих конструкцій та схем біогазових установок
2.1 Будова резервуарів біогазових установок
Резервуар біогазової установки є її основною частиною і вимоги до нього досить високі. До основних вимог належать: гідравлічні, технологічні, теплотехнічні, економічні та естетичні.
За формою резервуари бувають:
? яйцеподібні;
? циліндричні;
? кулеподібні;
? з конусом доверху; донизу; з обох боків;
? у вигляді траншеї;
? кубічні;
? еластичні [24].
Найоптимальнішими за своїми гідравлічними та експлуатаційними характеристиками є яйцеподібні резервуари. Далі за якостями протікання процесу йдуть резервуари з конусами та циліндричні резервуари. Ці форми дозволяють зменшити гідравлічний опір при перемішуванні субстрату, уникнути застійних зон, через відсутність кутків, локалізувати місця збирання шламу та біогазу. Основним матеріалом для виробництва резервуарів є бетон і полімерні матеріали.
За конструктивними особливостями біогазові установки поділяють на одно та багатореакторні. Багатореакторні установки дозволяють досягти безперервного циклу бродіння та мають велику продуктивність, що дозволяє забезпечити потреби великого господарства біогазом [24].
Найпростіші за своїм виконанням циліндричні, кубічні та кулеподібні резервуари виробляють з старих металевих діжок, цистерн та інших ємностей, що використовуються в промисловості.
Біогазовий реактор - основа будь-якої біогазової установки, тому до його конструкції висуваються досить жорсткі вимоги. Корпус біогазового реактора повинен бути досить міцний при абсолютній герметичності його стінок. Обов'язковими є надійна теплоізоляція стінок та їх властивість протистояти корозії. При цьому необхідно передбачити можливість завантаження та вивантаження реактора, а також доступ до його внутрішнього простору для обслуговування [25]. Принцип роботи всіх біогазових установок однаковий: після збору й підготовки сировини, що полягає в доведенні її до необхідної вологості в спеціальній ємності, вона подається в реактор, в якому створюються умови для оптимізації процесу анаеробного бродіння [26]
Практично досяжний в промисловій установці вихід газу залежить від багатьох факторів, вплив яких обумовлюється конструкцією установки та виробничими умовами. Суттєве значення впливу конструктивних параметрів мають такі фактори [27]:
? завантаження робочого простору (кількість завантаженого субстрату, що припадає на одиницю чистого об'єму реактора, а також продуктивність його завантаження);
? технологічний час циклу анаеробного бродіння (час перебування в реакторі органічної маси, яка в нього закладена);
? інтенсивність перемішування субстрату в об'ємі реактора.
Більшу продуктивність мають багатореакторні установки, в яких забезпечується безперервний цикл анаеробного бродіння.
Класифікацію біогазових реакторів за конструктивними ознаками наведено на рисунок 2.1 [28].
Форми реакторів різноманітні. З точки зору створення найбільш сприятливих умов для перемішування рідкого субстрату, накопичення газу, видалення відпрацьованих добрив та руйнування кірки, що утворюється на поверхні, доцільно використовувати резервуар, який за формою нагадує яйце (рисунок 2.2). Великі реактори такої форми зазвичай споруджують із бетону, тому для них характерна висока вартість виготовлення, що суттєво обмежує їх застосування. Проте реактори менших об'ємів зовсім нескладно виконати із склопластика, тобто із армованої поліефірної смоли, до того ж вони мають меншу вартість.
Рисунок 2.1 Класифікація біогазових реакторів за конструктивними ознаками
Для циліндричного резервуара з конусними верхньою та нижньою частинами, як і для яйцеподібних, характерні невеликий простір для накопичення газу, обмежений об'єм плаваючої кірки, а також зручне вивантаження відпрацьованої маси. Однак в подібних реакторах створюються менш сприятливі умови для переміщення рідкого субстрату. В індивідуальних господарствах корпус реактора вищевказаної форми, але меншої місткості, виготовляють із сталі або склопластика. В реакторах із склопластика створюються кращі умови для переміщення субстрату [29].
Циліндричні резервуари відносно прості у виготовленні, що пояснюється значним досвідом будівництва ємностей для сільськогосподарських цілей (сталеві, бетонні, склопластикові цистерни-бункери для силосу та інших кормів) [14].
Проте порівняно з резервуарами попередніх форм в циліндричному резервуарі неможливо організувати достатні умови для переміщення субстрату в установці, а тому при цьому доводиться враховувати високі витрати на видалення осаду та руйнування плаваючої кірки, що пов'язано зі збільшенням витрат енергії на перемішування біомаси.
Рисунок 2.2 Найбільш поширені типи резервуарів біогазових реакторів: а - у вигляді яйця, б - циліндричний з конусними верхньою та нижньою частинами, в - циліндричний, г - циліндричний з перегородкою, д - у вигляді паралелепіпеда (з перегородкою), е - циліндричний (розміщений з нахилом), ж - траншея в ґрунті (із кришкою)
У простих, зокрема в невеликих біогазових установках, які споруджуються власними силами, бродильна камера має форму паралелепіпеда (басейн або яма з кришкою). Для підвищення ефективності такий реактор перегороджують вертикальною стінкою, створюючи головну бродильну камеру та камеру для остаточного зброджування та осадження шламу.
На рисунок 2.3 зображено типову конструкцію біореактора, що використовується в Україні та інших країнах [30].
Рисунок 2.3 - Типова конструкція біореактора: 1 - корпус, 2 - напрямні ковпака, 3 - ковпак, 4 - газовідвідна трубка, 5 - манометр, 6 - гідрозатвори, 7 - нагрівальний елемент, 8 - субстрат, 9 ? мішалка
Проте установки такого типу не дозволяють досягти високого ступеню розкладення субстрату, оскільки в них практично неможливо забезпечити рівномірне перемішування біомаси, управління завантаженням робочого об'єму камери та дотримання часу перебування маси в реакторі, що є необхідним для отримання максимальної кількості газу. Руйнування плаваючої кірки та осаду пов'язано зі значними витратами [30].
Якщо резервуар циліндричної форми розділити поперечною вертикальною перегородкою на дві камери, то можна організувати систему отримання біогазу з почерговим використанням камер резервуара (рисунок 2.4). Будівництво резервуара з перегородкою буде дешевшим, ніж спорудження двох окремих резервуарів. При такому компонуванні зменшується значення теплоізоляції зовнішніх стінок резервуара, а в перегородку, що виготовлена із досить теплопровідного матеріалу, нескладно вмонтувати будь-який нагрівальний пристрій, який надасть установці конструктивні переваги [31].
У горизонтально розташованому резервуарі субстрат перемішується в поздовжньому напрямі. Для невеликих установок застосовуються циліндричні реактори із сталі чи склопластика. Горизонтальні резервуари великої місткості, виготовлені із бетону, мають форму паралелепіпеда.
Нахилене розташування таких резервуарів полегшує відтік відпрацьованої маси до вивантажувального отвору. Така конструкція зручна для розміщення простого перемішувального механізму [32].
Рисунок 2.4 Двокамерна біогазова установка проточного типу:1 - насос; 2 - приймальна камера; 3 - бродильна камера; 4 - пристрій для перемішування; 5 - підіргівач біомаси; 6 - камера остаточного зброджування; 7 - збірник збродженої маси; 8 - шнек
Подобные документы
Способи та джерела отримання біогазу. Перспективи його виробництва в Україні. Аналіз існуючих типів та конструкції біогазових установок. Оптимізація їх роботи. Розрахунок продуктивності, основних параметрів та елементів конструкції нової мобільної БГУ.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 21.02.2013Потенціал та впровадження біогазових установок в Україні. Розрахунки параметрів опалювально-вентиляційної установки й енерговитрат на теплопостачання тваринницької ферми. Розрахунок витрат теплоти на гаряче водопостачання тваринницького приміщення.
курсовая работа [8,2 M], добавлен 17.05.2019Основні види альтернативних джерела енергії в Україні, технології їх використання: вітряна, сонячна та біогазу. Географія поширення відповідних станцій в Україні. Сучасні тенденції та оцінка подальших перспектив розвитку альтернативних джерел енергії.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 17.05.2015Основні способи отримання електрики з сонячного випромінювання. Стан і перспективи розвитку сонячної енергетики. Значення і перспективи реалізації проектів по організації виробництва сонячних батарей в Україні. Найбільша у світі сонячна електростанція.
реферат [843,1 K], добавлен 06.05.2015Стан і перспективи розвитку геотермальної енергії. Схема компресійного теплового насоса, його застосування. Ґрунт як джерело низько потенційної теплової енергії. Аналіз виробничого процесу та розроблення моделі травмонебезпечних та аварійних ситуацій.
научная работа [2,1 M], добавлен 12.10.2009Альтернативні джерела енергії: вода. Енергія води, приливів, гідроенергія. Біологічні і фізичні наслідки будівництва приливних електростанцій. Перспективи вітрової енергетики в Україні. Сонячна енергія та її використання. Перспективи сонячної енергетики.
реферат [21,5 K], добавлен 07.12.2010Принципова схема і робота газотурбінної установки. Параметри стану робочого тіла в характерних точках циклу, визначення його теплоємності. Побудова їх робочої і теплової діаграм. Енергетичні, економічні характеристики ГТУ. Паливо і продукти його згорання.
курсовая работа [219,6 K], добавлен 04.01.2014Значення теплових електростанцій в регіонах України. Місце гідроелектростанції в електроенергетиці країни. Використання нетрадиційних джерел енергії. Технічний стан електроенергетики. Структура та обсяги виробництва електроенергії в енергосистемі держави.
презентация [3,3 M], добавлен 02.12.2014Розрахунок і побудова механічної характеристики робочої машини. Визначення та розрахунок режиму роботи електродвигуна. Перевірка вибраного електродвигуна на перевантажувальну здатність. Розробка конструкції і схеми внутрішніх з’єднань пристрою керування.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 09.01.2014Розробка заходів по модернізації системи управління електроприводу насосу з метою поліпшення його техніко-економічних показників. Вибір перетворювача напруги, визначення необхідних параметрів регулювання. Розрахунок і вибір електродвигунів установки.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 28.03.2019