Применение электротехнологий при метановом сбраживании отходов
Ограниченность запасов ископаемых видов топлива, обеспечение экологической безопасности. Биомасса как исходное сырье для выработки биотоплива в твердом, жидком и газообразном виде в зависимости от технологии переработки. Разработка биогазовых установок.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.05.2017 |
| Размер файла | 704,0 K |
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/
Применение электротехнологий при метановом сбраживании отходов
С.В. Петров, И.В. Решетникова, В.С. Вохмин
ООО Энергоинжиниринг, г. Набережные Челны, ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, г.Ижевск
Одним из основных вопросов, стоящих на пути прогресса в современном мире, является вопрос о развитии энергетики, базирующейся на доступе к энергетическим ресурсам.
Задача обеспечения постоянно растущих потребностей мировой и национальных экономик в энергии обусловливает необходимость развития возобновляемой энергетики и, в частности, биоэнергетики. Это также диктуется решением глобальных проблем, связанных с ограниченностью запасов ископаемых видов топлива и обеспечением экологической безопасности.
Биоэнергетика несет в себе новые технологии, которые потребуют для массового внедрения в энергетический баланс новых видов топлив, серьезной политической и экономической поддержки со стороны государства. Биомасса, аккумулирующая в себе солнечную энергию в форме углеводородов растительного происхождения, служит исходным сырьем для выработки биотоплива в твердом, жидком и газообразном виде в зависимости от технологии переработки[1].
В нашей стране недостаточно отработанных промышленных технологий, позволяющих масштабно решать проблему утилизации отходов АПК.
Проблема утилизации отходов имеет важное экологическое, экономическое и энергосберегающее значение. Наиболее перспективным вариантом переработки отходов производства в ценный удобрительный материал является анаэробное сбраживание, которое сопровождается получением биогаза.
Исходя из вышеизложенного была поставлена цель - разработать технологию, позволяющую интенсифицировать процесс анаэробной ферментации отходов, с разработкой оптимальной конструкции биореактора с применением электротехнологий.
Была разработана экспериментальная биогазовая установка метанового сбраживания непрерывного действия с различными видами нагрева (контактный, индукционный, СВЧ-нагрев), на которой реализован стадийный подвод энергии разных видов и экспериментально установлены рациональные энергетические параметры.
На рис. 1 показана кинетика выделения биогаза в зависимости от температуры и времени сбраживания при контактном нагреве свиного (1) и коровьего (2) навоза, а также контактный нагрев в трех режимах сбраживания.
Рис. 1. Кинетика выделения биогаза в зависимости от температуры и времени сбраживания при контактном нагреве свиного (1) и коровьего (2) навоза топливо биомасса переработка экологический
На рис. 2. приведены сравнительные характеристики выделения биогаза в зависимости от температуры и времени сбраживания свиного навоза при контактном и СВЧ нагреве.
Рис. 2. Кинетика выделения биогаза в зависимости от температуры и времени сбраживания свиного навоза при контактном и СВЧ нагреве
Рассмотрено влияние индукционного нагрева на процесс нагрева навоза и выход биогаза с двумя наиболее оптимальными типами форм метантенка.
На рис. 3 показана кинетика выделения биогаза в зависимости от температуры и времени сбраживания с разными типами реактора.
Рис. 3 Кинетика выделения биогаза в зависимости от температуры и времени сбраживания с разными типами реактора
Анализируя кривые рис. 3 получили, что при одних и тех же температурах нагрева процесс образования биогаза более эффективнее в ректоре сферичекой формы, а также полученные данные и графики на рисунках 1 и 2, выявили основные подходы к методам интенсификации процесса нагрева. Интенсификация за счет равномерного объемного разогрева метантенка до 55оС и объединения трех стадий сбраживания в единый цикл позволит потери тепла высокотемпературной зоны использовать для нагрева субстрата предыдущих стадий, что сократит время нагрева навоза при экономии энергии на разогрев. За критерии оптимизации принимаем максимальный выход биогаза и минимизацию затрат энергии.
Схема физической модели процесса непрерывного метанового сбраживания, представленная на рис. 4 разработана так, что высокотемпературная (термофильная) зона находится в центральной части метантенка, при этом температура центральной зоны разогревает среднюю (мезофильную) и крайнюю (психрофильную) зоны за счет конструктивных элементов реактора, а именно сужение зоны выгрузки переработанного навоза, приводит к интенсивным теплофизическим процессам передачи тепла вновь поступающему сырью. Также разогрев биомассы осуществляется контактным нагревом через перегородки, разделяющие эти зоны, и диффузии субстрата.
Рис. 4. Схема физической модели процесса метанового сбраживания
Исходя из проведенных экспериментов, обосновали объединение в единый цикл (реактор) трех стадий метанового сбраживания с различными видами нагрева метантенка и выявили основные режимы сбраживания (психрофильный при 8…25оС, мезофильный при 25…40оС и термофильный при 40…55оС).
Возможность объединения психрофильного, мезофильного и термофильного режимов метанового сбраживания проверена и подтверждена экспериментально на данной установке рис.4.
В результате проведенных опытов и разработке биогазовых установок получили следующие выводы:
- проведенные эксперименты на опытных биогазовых установках непрерывного действия показывают адекватность полученных аналитических выражений режимов технологического процесса сбраживания и параметров установки, спроектированных с помощью физических и математических моделей;
- перспективность проделанного метода получения биогаза для равномерного разогрева метантенка с объединением трех режимов сбраживания в единый цикл с шаровидной формой биореактора.
Список литературы
1. Альтернативная энергетика.- М.,[2008]. - Режим доступа: http://www.medianapm.ru/biogaz.htm.
2. Зависимость продолжительности сбраживания осадка от температуры брожения.- М..,[2008]. - Режим доступа: http://www.clickpilot.ru/canaliz.php?wr=254
3. Комплекс по переработке и утилизации органических отходов.- Режим доступа: http://www.koud.ru/.
4. Устройство и принцип работы биогазовой станции.- М.,[2011]. - Режим доступа: www.zorgbiogas.ru
5. Технология и аппаратура искусственной биологической очистки.- М.,[2007]. - Режим доступа: http://www.sergeyosetrov.narod.ru/Documents/Waste_from_food _ind_plant_3.htm.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Необходимость замены нефти, угля и газа на биотоплива, их преимущества и недостатки. Поиски альтернативных способов синтеза высокооктановой органики без применения истощающихся ископаемых ресурсов. Сырье для биотоплив: рапс, водоросли, этанол, тростник.
реферат [361,0 K], добавлен 24.05.2009Технология получения и области применения биогаза как нового источника получения энергии. Методы переработки отходов животноводства и птицеводства для получения биотоплива. Правила техники безопасности при работе в микробиологической лаборатории.
курсовая работа [952,4 K], добавлен 06.10.2012Основные представители нагревательных приборов, работающих на газообразном, твердом и жидком топливе. Производители газовых плит, их технические характеристики. Советы и рекомендации хозяйкам, как выбрать кухонную плиту. Отзывы покупателей плит.
презентация [407,7 K], добавлен 28.03.2014Описание наименований и технологии получения нефтяных фракций. Особенности и направления переработки нефти. Классификация товарных нефтепродуктов. Моторные топлива в зависимости от принципа работы двигателей. Нефтяные масла, энергетические топлива.
презентация [69,2 K], добавлен 21.01.2015Разработка установки для переработки отходов слюдопластового производства на слюдяной фабрике в г. Колпино. Образование отходов при производстве слюдопластовой бумаги. Продукт переработки отходов - молотая слюда флогопит. Расчет топочного устройства.
дипломная работа [7,8 M], добавлен 24.10.2010Биотопливо - топливо из биологического сырья, получаемое в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Технология получения дизельного биотоплива из рапсового масла. Преимущества и недостатки биологического топлива.
реферат [6,0 M], добавлен 05.12.2010Виды биотоплива в зависимости от агрегатного состояния, способа получения и сфер применения. Преимущества использования древесных гранул перед другими видами топлива. Процесс брикетирования, торрефикация древесины. Технология производства биогаза.
реферат [1,2 M], добавлен 20.10.2013Виды и схемы переработки различных видов древесного сырья: отгонка эфирных масел, внесение отходов в почву без предварительной обработки. Технология переработки отходов фанерного производства: щепа, изготовление полимерных материалов; оборудование.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 13.12.2010Переработка отходов производства и потребления в процессе создания альтернативного твердого топлива. Подбор отходов для создания брикетного топлива. Разработка оптимального соотношения компонентов. Создание принципиальной схемы линии брикетирования.
автореферат [248,9 K], добавлен 20.09.2014Поточная схема переработки нефти по топливному варианту. Назначение установок АВТ, их принципиальная схема, сырье и получаемая продукция. Гидрогенизационные процессы переработки нефтяных фракций. Вспомогательные производства нефтеперерабатывающего завода.
отчет по практике [475,9 K], добавлен 22.08.2012Определение объемов реальных ресурсов древесных отходов на лесосеке. Выбор технологического процесса и оборудования по использованию отходов. Расчет годового и сменного объема работ по цеху переработки. Мероприятия по охране труда и безопасности проекта.
курсовая работа [324,6 K], добавлен 27.02.2015Изучение технологии производства слюдопластовых электроизоляционных материалов, образование отходов при производстве слюдопластовой бумаги. Технологические и экономические расчеты для установки по переработке отходов слюдопластового производства.
дипломная работа [5,2 M], добавлен 30.08.2010Ферросплавы - сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом, вольфрамом. Применение в производстве стали для улучшения ее свойств и легирования. Руды и концентраты как исходное сырье. Описание технологических процессов: восстановление окислов металлов.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 19.02.2009Общие сведения и характеристика технологии производства на предприятии ОАО "Химический завод им. Л.Я. Карпова". Описание образующихся химических отходов, их упаковка, транспортировка и распределение. Соблюдение правил экологической безопасности.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 10.06.2014Общая характеристика производства этилена из этан-этиленовой фракции. Анализ опасных и вредных производственных факторов проектируемого объекта. Защита зданий и сооружений от разрядов атмосферного электричества. Обеспечение экологической безопасности.
реферат [21,1 K], добавлен 25.12.2010Определение и ликвидация отходов предприятий города Михайловка. Рациональное потребление отходов как вторичного сырья. Определение класса опасности по ФККО (федеральный каталог классификации отходов). Технологические карты градообразующих предприятий.
отчет по практике [324,2 K], добавлен 31.01.2011Технологический процесс производства обжигового зольного гравия: номенклатура продукции, исходное сырье; подбор оборудования, расчет режима и производственной программы предприятия; контроль качества. Техника безопасности, охрана труда и окружающей среды.
курсовая работа [100,9 K], добавлен 28.02.2013Разработка технологической линии для переработки бумажных отходов и производства исходного материала для жидких обоев. Расчёт материального баланса установки. Подбор комплекта оборудования и составление его спецификации для данной технологической линии.
контрольная работа [135,9 K], добавлен 08.04.2013Оценка исчерпаемости запасов каменного угля, в т.ч. пригодного для коксования. Основные тенденции развития технологий получения топлива для металлургии, характеристика современной технологии получения кокса. Перспективы обеспечения потребности в нем.
реферат [25,2 K], добавлен 03.12.2015Общая характеристика и классификация полимеров и полимерных материалов. Технологические особенности переработки полимеров, необходимые процессы для создания нужной структуры материала. Технологии переработки полимеров, находящихся в твердом состоянии.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 01.10.2010
