Перспективы использования мобильной биогазовой установки на железнодорожном ходу в климатических условиях Казахстана

• Автор: Лизунов, Николай Юрьевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Казахстан
1.2.Показатели использования альтернативных источников энергии.
Применение альтернативной энергетики на транспорте
1.3. Биогаз
1.3.1. Метантенк
1.4. Особенности методик расчета процессов в мобильной биогазовой установке
1.4.1. Расчет биогазовой станции
1.4.2. Методики расчета теплопотерь
1.4.3. Сушка биоудобрений
1.4.3.1 Подбор и расчет сушилки
Глава 2. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЦИКЛА МОБИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИК РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В НЕЙ
2.1. Методика расчета мобильной установки по переработке отходов
2.2. Методики расчета тепловых потерь для мобильного метантенка
2.3. Методика расчета системы сушки биоудобрений
2.3.1. Многокорпусная выпарная установка
2.3.2. Вальцовая сушилка
2.4. Очистка биогаза
Выводы по главе
Глава 3. МОДЕЛЬ БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ ІІА
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ХОДУ И ЕЁ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦИКЛ
3.1. Система хранения и подготовки к анаэробному сбраживанию биологически пригодного сырья
3.2. Метантенк
3.3 Складирование жидких биоудобрений, расширительный бак
3.4 Сушка биоудобрений
3.5. Склад высушенных биоудобрений
3.6. Система очистки биогаза
3.7. Газгольдер
3.8. Компоновка вагонов мобильного комплекса
Выводы по главе
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
4.1. Проведение экспериментальных исследований анаэробного сбраживания травы
4.1.1. Проведение эксперимента в Германии, биогазовая станция в городе БсЬтіесЬеп
4.1.2. Проведение эксперимента в Казахстане, лабораторные исследования

в городе Алматы
4.2. Исследования тепловых потерь и изоляции метантенка
4.3. Исследования процесса сушки биоудобрений
4.4. Экономическая оценка эффективности создания завода
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы и степень ее разработки. Научно - технический прогресс встал на качественно новую ступень развития. Увеличилась скорость роста городов, развития промышленности, как в развитых странах, так и в странах третьего мира. Регулярно вводятся новые и поддерживаются уже существующие программы развития энергетического комплекса. Средняя продолжительность жизни в XX веке увеличилась в 1,5 раза.
Этому способствовало:
• создание вакцин,
• открытие антибиотиков,
• улучшение медицинского обслуживания,
• внедрение достижений науки во все сферы жизни.
Научно технический прогресс обуславливает увеличение добычи полезных ископаемых. Выбросы вредных веществ промышленных предприятий в атмосферу за период с 2000 по 2012 год возросли на 9,5% [46]. Увеличение площадей свалок различных отходов в 1,6 раз. В условиях стремительного развития производства образовался значительный дефицит электрической и тепловой энергии, сохранившийся во время кризиса, начавшегося в 2008 году. Увеличение мощности источников традиционной выработки энергии еще более усугубит экологическую обстановку в мире. Однако, неравномерное и неполное снабжение регионов электрической и тепловой энергией не позволяет части населения пользоваться благами 21 века.
Анализируя статистические данные об альтернативных источниках получения энергии, можно отметить, что производство биогаза является высокопотенциальным решением проблемы дефицита энергии, получения высококачественных биоудобрений и утилизации биоотходов. Несмотря на положительное воздействие на окружающую природу и экономику страны, данная отрасль получения альтернативного источника энергии в Казахстане очень слабо развита.

Исходя из объема сырья для выработки биогаза и некоторых дополнительных условий, рассчитываются параметры биогазовой установки по методике, описанной Dieter Deublein и Angelika Stienhauser. Однако, расчет мобильного завода по переработке биологических отходов основывается на размерах мобильного метантенка.
Расчет ежедневно загружаемой в метантенк массы
Первоначальная влажность субстрата не достаточна для процесса сбраживания, поэтому измельченная масса разжижается до влажности 88-95%, в зависимости от времени года. Плотность биомассы, разбавленной до такой влажности можно считать равной плотности воды. При термофильном режиме сбраживания объем загружаемого субстрата принимается, как отношение общей массы метантенка ко времени сбраживания. Отсюда рассчитывается масса загружаемого субстрата [86, 99]:
л* v6p*Pc
Мд = —-------, (2.1)
где рс- плотность субстрата, У6р- объем метантенка, ^р- время сбраживания.
Для перекачки субстрата в метантенк подготовительный бак оснащается шламовым насосом. Пропускная способность которого должна обеспечивать перекачу разбавленного сырья в биореактор УнпС = 0,4 м3/ч или перекачивать полный объем подготовительного бака, Упб = 0,2 м3, в течение 1пер = 5 минут. КПД насоса г|нпб подбирается не меньше 0,5 . Рабочее давление не ниже 1 бара. Пропускная способность:
(V«пб)1 = 0,4 ^ или
«,„6)2 = г1. (2.2)
*-пер
Давление : АРНПб - 1 бар