Разработка пиролизных установок как возобновляемых источников энергии для сельскохозяйственного производства

• Автор: Валиуллин, Марат Анварович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ИНДЕКСЫ

ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

1.1 Актуальность выбранной темы и анализ развития отрасли

1.2 Процесс газогенерации твердого бросового топлива

1. 1.3 Классификация газогенераторов

1.3.1 Прямоточные газогенераторы

1.3.2 Вихревые газогенераторы

1.3.3 Факельные газогенераторы

1.4. Обзор существующих конструкций

1.5 Выводы по главе
2 ЛАБОРАТОРНОТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИПОТЕЗЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПИРОЛИЗНОГО СЖИГАНИЯ ОТХОДОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
2.1 Теоретические исследования и обоснование интенсификации пиролизного сжигания отходов
сельскохозяйственного производства
2.1.1 Пиролиз под действием ультразвукового излучения УЗИЛ
2.1.2 Воздействие УЗИ
2.1.3 Пиролиз с использованием вихревого горения
2.2 Лабораторные исследования
2.3 Гипотеза интенсификации пиролизного сжигания отходов сельскохозяйственного производства
2.4 Выводы по главе
3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПИРОЛИЗНОГО СЖИГАНИЯ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ
3.1 Пиролиз под действием ИК излучения
3.2 Пиролиз под действием УЗИ энергии в фильтрационном потоке газа
3.3 Математическая модель распределения температуры в вихревом газогенераторе
3.3.1 Передача теплоты через плоскую стенку
3.3.2 Радиационноконвективный теплообмен
3.4 Выводы по главе
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТАНОВКИ ТИПА УЗИП ПРИ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
4.1 Описание эксперимента по определению объемной доли диоксида углерода и оксида углерода при сжигании топлива
4.1.1 Экспериментальная установка
4.1.2 Алгоритм работы установки УУЗИ
4.1.3 Система управления установкой УУЗИП
4.1.3.1 Узел управления ВРИМ .4
4.1.3.2 Субблок управления установкой ультразвукового пиролиза СУУЗИП З.Э2.
4.2 Эксперименты на вихревом газогенераторе объединенного цикла
4.3 Анализ результатов теоретических и практических исследований
4.4 Выводы по главе
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ СОПУТСТВУЮЩИХ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВ
5.1 Обоснование производительности проектируемой установки
5.2 Расчет сменного и годового выпуска продукции
5.3 Расчет капитальных затрат
5.4 Расчет себестоимости продукции
5.5 Срок окупаемости капитальных затрат
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРИЛОЖЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ИНДЕКСЫ
1. Число Био В1 представляет собой отношение внутреннего термического сопротивления теплопроводности к внешнему термическому сопротивлению
о. Я теплоотдачи
ат
2. число Фурье, представляющее собой безразмерное время
3. 8 толщина материала, м
4. 1 температура, С
5. Я коэффициент теплопроводности стенки, Втм К
6. а коэффициент теплообмена, Втм К
7. 7 плотность теплового потока, Втм
8. тепловой поток Вт
9. Г площадь стенки газогенератора, м
. г время, с
.8 г избыточная температура для любой точки материала, С д
. 9Г безразмерная температура шара
.0У безразмерная температура плас тины
. К безразмерный радиус
. и корень характеристического уравнения
. е приведнная степень черноты системы
. 5,8 постоянная СтефанаБольцмана, Втм2К
. Тср средняя температура газа, К
2. Сокращения
УЗИП пиролиз под воздействием УЗИ
КП камера пиролизная
АВТ автоматический
БП блок питания
БУ блок управления
ВРЕМ время
Дв двигатель
ЗАКР закрыто
ЗАТВ затвор
К клапан
КОНВ конвективный
МОЩН мощность
Н натекатель
НАЛ наладочный
ОТКР открыто
РАСХ расход
РУЧ ручной
УВ узел ввода
УР узел реле
УСВУ узел согласования с внешним устройством УСТ установка
У У узел управления
УЗИ ультразвуковое излучение
ФМУ схема формирования магистрали управления
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


А на Западе сжигание таких отходов дает электроэнергию либо теплоту. Например, в Дании энергии центрального теплоснабжения образуется за счет горючих материалов местных не ископаемых топлив. В результате фермеру выгодно везти солому на электростанцию, выгодно сортировать мусор, получая при этом ценное сырье и дармовую энергию. У нас подобная политика в области энергетики отсутствует. Энергетический потенциал таких топлив как дрова, торф, мусор практически не востребован. А как он может быть задействован Увеличение объема потребления биологического топлива сыграет важную роль в развитии по использованию биотоплива в пиролизной установке могут стать важным демонстрационными проектами, способствующими увеличению объемов использования биотоплива в регионе. Результатом наших исследований стали выигранные конкурсы в Министерстве природных ресурсов и охраны окружающей среды Удмуртской Республики и в Министерстве сельского хозяйства Российской Федерации. Актуальность отмеченной проблемы с е недостаточной теоретической и практической изученностью предопределила выбор темы диссертационного исследования. Работа выполнена в соответствии с планом научноисследовательских работ ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. Цель исследований. Разработка энергосберегающих мероприятий в сельскохозяйственном производстве за счет интенсификации пиролизного сжигания отходов с помощью электротехнологий на примере подсобного хозяйства Тепловых сетей. Объект исследований. Предмет исследований. В процессе решения отдельных задач применялись аналитический, графический и расчетноконструкторский методы, а также методики по оценке экономической эффективности работы. Информационную базу исследования составляют материалы научных конференций, научнотехническая литература и публикации зарубежных и отечественных изданий. Практическая значимость и реализация результатов исследований. На основании проведенных теоретических и лабораторных исследований разработана, изготовлена и апробирована установка для утилизации отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств ООО Тепловые сети, удовлетворяющая технологическим требованиям. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научнопрактических конференциях Инновационное развитие АПК. Итоги и перспективы, Ижевск, Научный потенциал аграрному производству посвящается 0 летию вхождения Удмуртии в состав России, Ижевск, Экология и сельскохозяйственная техника, СанктПетербург, . Публикации. Основные положения работы и результаты исследований опубликованы в 7 печатных изданиях, причем две статьи в изданиях рекомендованных ВАК. Последняя четверть прошлого столетия и начало нынешнего ознаменовались энергетическим кризисом. Вначале он коснулся преимущественно автомобильной промышленности, но не нужно обладать даром предвидения, чтобы предсказать, что в дальнейшем именно энергетическая проблема будет определять интенсивность развития всех сфер деятельности человека. В следствие особенностей климата на большей части территории нашей страны человек проводит в закрытых помещениях до времени. Для создания нормальных условий его жизнедеятельности необходимо поддерживать в этих помещениях строго определенный тепловой режим. Помимо создания комфортных условий жизнедеятельности человека тепло необходимо для обеспечения ряда технологических процессов в различных производствах. В перерабатывающей промышленности тепло необходимо для получения горячей воды, воздуха, пара, а также для теплоснабжения производственных площадей и зданий. Применяются водогрейные, паровые котлы и теплогенераторы, использующие дорогостоящие электроэнергию, каменный уголь, мазут, природный газ. Наряду с дефицитом топлива в лесной, сельскохозяйственной и перерабатывающей промышленности скапливается большое количество первичных и вторичных растительных отходов. Даже при высокой степени их использования всегда остается много некондиционных отходов, которые могут быть употреблены только в качестве топлива. Прогноз производства энергии указан на рисунке 1.