№2 розрахунок біогазової установки образ


Практична робота №2
Тема: Розрахунок біогазової установки на базі сільськогосподарського підприємства.
Мета заняття: навчити майбутніх спеціалістів використовувати раціонально використовувати відходи тваринництва.
Біогаз отримують в процесі біоконверсійних процесів шляхом анаеробної ферментації органічних речовин різного походження з усіх господарсько – побутових відходів, які здатні бродити і розкладатися в рідкому або вологому стані без доступу кисню.
Метанове бродіння, або біметаногенез – давно відомий процес перетворення біомаси в енергію, відкритий в 1776р. в результаті утилізації органічних відходів.
Біогаз – це суміш газів, яка містить 65%метану, 30% вуглекислого газу, до 1% сірководню і незначну кількість азоту, кисню і водню. Один кілограм органічних речовин, що біологічно розклалися на 70%, дає 0,18кг метану, 0,32кг вуглекислого газу, 0,2кг води і 0,3кг не розкладеного залишку.
Газ дає полум’я синього кольору і не має запаху, горить без диму. Енергія в 28м3 біогазу еквівалентна енергії 16,8м3 природного газу, або 18,4л дизельного палива.
В процесі метанового бродіння приймають участь три групи бактерій. З біохімічної точки зору метанове бродіння є що не інше, як анаеробне дихання, в ході якого електрони з органічних речовин переносяться на вуглекислий газ, який потім відновлюється до метану.
Найбільш раціонально використовували відходи тваринництва. В залежності від вологості і наявності підстілки, гній розділяють на підстилковий вологістю 85% і без підстилковий вологістю 92% (напіврідкий), та рідкий вологістю 97%.
Середньодобовий вихід екскрементів в середньому від однієї корови 35 – 55кг, від свині 6,5 – 15кг.
Відходи тваринництва характеризуються наступними санітарно – гігієнічними показниками (водневий показник рН, температура, вологість); бактеріологічними.
Гній ВРХ має рН 7 – 8, а тому не вимагає попереднього підготовки, гній свиней бажано розкислювати, використовуючи гній ВРХ у співвідношенні 3:2, також можливий варіант змішування 1: 1. Значення рН такої суміші знаходиться в межах 7,0…7,2.
Температура – один з найважливіших параметрів, що визначає швидкість процесу і продуктивність біогазової установки.
Метанове бродіння може протікати в наступних температурних режимах: психрофільному 20ºС, мезофільному 32 ºС - 33 ºС, термотолерантному 39 ºС - 42 ºС і термофільному 52 ºС - 54 ºС.
Ефективність виробництва біогазу в значній степені залежить від тиску в реакторі. По рекомендації різних дослідників визначено, що оптимальний тиск в реакторі для побутових установок повинен бути в межах 200 – 500 Па, при спалювані в котлах тиск збільшується до 1500 Па. Встановлено що вихід газу знижується при збільшенні тиску в реакторі.
Залежність виходу біогазу від тиску в реакторі
Таблиця 4.5
Тиск в Па. 0 500 1000 1500 2000 3000 4000
Вихід біогазу л/добу 36 35,5 34,5 33 32 29,5 27,5
Мінімально допустима вологість субстрату знаходиться в межах 85...92%, відповідно вміст сухих органічних речовин повинен знаходиться в межах 8…15%.
Час бродіння субстрату – це показник, який відіграє роль як у визначенні конструктивних параметрів установки, так і в її ефективності.
Час повного циклу бродіння досить великий і залежить від сировини температурного режиму.
Час бродіння субстрату
Таблиця 4.6
Температурний режим Час бродіння, діб
Психрофільний 30
Мезофільний 25
Термотолерантний 15
Термофільний 6 - 8
Свіжість сировини також впливає на анаеробний процес і вихід біогазу. При великому періоді зберігання органічних відходів сільського господарства змінюється їх склад і властивостей.
Встановлено, що гній після зберігання 11 – 20 днів по концентрації і складу органічних речовин найбільш підготовлений до участі в анаеробному збродженні, тому що в органічній масі відбуваються мікробіологічні процеси, що призводять до гідролізу складних органічних сполук з утворенням низькомолекулярних сполук, які безпосередньо приймають участь в біосинтезі метану.
При більшому періоді зберігання органічної маси особливо в теплі дні,
масу не раціонально використовувати.
Розрахунок біореактора
Визначаю вихід екскрементів

Оскільки при приготуванні сировини для біореактора змішується кілька компонентів, то формула набуде вигляду:

де: Мк, Мкон і Мпт – відповідно середній вихід екскрементів від корів, коней і птиці, кг/гол.
Враховуючи те, що півроку корови знаходяться на пасовищі, приймаємо Мк = 55 кг/гол;
Мкон = 60 кг/гол;
Мпт = 0,2 кг/гол.
Nк Nпт Nкон– кількість корів, птахів, коней голів;
tц – тривалість циклу бродіння, діб.
Vekc = (___·____+___·_____) _____·10-3=________ м3/цикл
Об’єм реактора буде становити

де Кв – коефіцієнт, що враховує зміну об’єму реактора в залежності від
об’єму екскрементів, Кв = 2
Кг – коефіцієнт, що враховує зміну об’єму реактора при виділенні біогазу, Кг = 1,3
ρ – густина екскрементної маси. ρ = 1 т/м3;

3. Об’єм біогазу, що виділяється за один цикл визначається по формулі:

де Vг' – вихід біогазу з 1м3 екскрементів при вологості 92 – 96%, Vг' = 6 м3/цикл

Враховуючи те що цикл бродіння триває 30 діб можна визначити вихід біогазу за рік:

4. Еквівалент 1м3 біогазу становить 25МДж, коефіцієнт переводу біогазу в природний газ КП = 0,7, коефіцієнт переводу біогазу в електричну енергію КЕ = 0,3.
_____м3б.г = _____∙0,3 =________ МДж
_____м3б.г = _____∙0,7 =________ м3п.г
_____м3б.г = _____∙0,3 =________ кВт∙год
5. Кількість сухої речовини, яку можна отримати з 1м3 органічного добрива вологістю 92 – 96% становить 45кг. За цикл установка дасть масу речовини рівну Мс.р = ______ ∙ 45 = _______ кг.
Висновок:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
Варіанти
№ К-сть корів К-сть коней К-сть птиці
70 20 -
75 - 200
80 32 -
85 - 250
90 27 -
95 - 230
100 18 -
105 - 220
110 15 -
115 - 280
120 12 -
130 - 300
135 10 -
140 - 258
145 22 -
150 - 224
155 30 -
160 - 287
165 25 -
170 - 312
175 14 -
180 - 214
185 8 -
190 - 236

Приложенные файлы

  • docx 22532308
    Размер файла: 33 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий