Эффективность использования биогазовой установки с солнечным коллектором | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 июля, печатный экземпляр отправим 22 июля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №19 (205) май 2018 г.

Дата публикации: 15.05.2018

Статья просмотрена: 402 раза

Библиографическое описание:

Хамраев, Т. Я. Эффективность использования биогазовой установки с солнечным коллектором / Т. Я. Хамраев, З. Э. Пардаев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 19 (205). — С. 173-175. — URL: https://moluch.ru/archive/205/50246/ (дата обращения: 07.07.2020).



В данной статье рассмотрены установки получения биогаза от сельскохозяйственных отходов, и представлены принципиальная схема и принцип работы предлагаемой новой комбинированной биогазовой установки с гелиоколлектором.

At the article have been given settlements of receiving biogas from agricultural waste and represented principal scheme of working steps of the new combined biogas equipment with heliocollector.

Рациональное использование отходов сельскохозяйственного производства-большая и важная проблема современности. Она связана, с одной стороны, с возможностью использования огромного энергетического потенциала биомассы для получения жидкого и газообразного топлива (биогаза), с другой — с необходимостью предотвратить загрязнение водоемов, заражение почвы болезнетворными бактериями и гельминтами, содержащимися в навозных стоках животноводческих ферм 1.

Рис. 1. Форма реактор для анаэробного сбраживания жидкого навоза.

К органическим остаткам и отходам сельскохозяйственного производства относятся главным образом экскременты животных и растительные материалы, в особенности солома, а также свекольная и картофельная ботва и другие растительные остатки, если они не используются непосредственно в качестве корма. Содержащиеся в этих органических материалах компоненты в большинстве случаев могут быт вновь использованы как растительные удобрения, что позволит таким образом заменять минеральные удобрения, требующие больших затрат энергии и средств. Эффективность получения биотоплива в основном завысить от конструкций реакторов 2.

В простых большей частью небольших установках, возводимых собственными силами, можно применить бродильную камеру кубической формы, как показано на рисунке 1. Такой реактор можно тоже разделить на две части: главную бродильную камеру и камеру для окончательного этапа сбраживания и осаждения шлама. Установки этого типа не позволят получить высокую степень разложения субстрата, так как в них не обеспечивается неравномерное перемешивание массы, управление загрузкой рабочего объема камеры и временем пребывания массы в реакторе, что необходимо для получения максимального выхода газа. Разрушение плавающей корки и осадка связано с большими затратами (рис.2).

Рис. 2. Простейшая двухкамерная биогазовая установка.

Рис. 3. Горизонтальный реактор с простейшим перемешивающим устройством.

Наклонно расположение продольной оси резервуара облегчает стекание шлама по направлению к выгрузному отверстию. Такая конструкция удобна для размещения простейшего перемешивающего механизма (рис. 3).

На основе проведенного анализа нами предложена установка для получения биогаза из отходов сельскохозяйственного производства. Установка предназначена для переработки всех видов отходов фермерского хозяйства, имеющего в своем хозяйстве 6–8 голов крупного рогатого скота, для получения газообразного топлива и экологически чистых органических удобрений. Установка состоит из биореактора объемом 2м3, бака для хранения удобрений объемом-1м3, механической мешалки и солнечного коллектора. На выход биогаза влияют конструкция установки, загрузка рабочего пространства (количества органической массы, приходящейся на единицу времени единицу объема реактора), продолжительность цикла брожения, интенсивность перемешивания массы субстрата, тепловой режим реактора. Эффективность сбраживания зависит от конструкции камеры (реактора) и ее рабочих органов. Камеры сбраживания должны иметь герметичные стенки, совершенную теплоизоляцию и быть коррозионностойкими, прочными, а также удобными для обслуживания.

Поэтому конструкция биореактора выполнена «рубашечного» типа, при этом внутренний цилиндр загружается жидким субстратом, а внешний заполняется греющей водой. Для создания оптимального температурного режима используется солнечный коллектор (теплогенератор), преобразующий энергию солнца в тепловую, которая используется для обогрева биомассы в биореакторе.

Технический результат заключается в упрощении конструкции биореактора, теплогенератора и в создании оптимального теплового режима, благоприятных условий для жизнедеятельности микроорганизмов, обеспечивающих метановое сбраживание биомассы.

Установка перерабатывает в сутки 150–200 кг местных отходов (навоз, стебли хлопчатника, солома, ботва овощей, бытовые отходы) при их влажности не менее 80–85 % и производит до 10–15 м3 биогаза. Теплота сгорания полученного биогаза достигает до 25 МД ж/м3, что эквивалентно количеству теплоты при сжигании 0,6 л бензина, 1,7 кг дров или использовании 1,4 кВт·час электроэнергии. Биореактор загружают жидким навозом влажностью 85 % и подогревают до оптимальной температуры 50–55 0С. Температурный режим поддерживается днем солнечным подогревом, кроме этого, дополнительно установлен терморегулирующий ТЭН для компенсации тепловых потерь и для дублирования солнечного коллектора. Такие установки можно использовать в фермерских хозяйствах, расположенных в районах с жарким климатом. Необходимое сырье для сбраживания обеспечивается из собственного хозяйства фермеров, так как, одна единица крупного рогатого скота весом 200–250 кг обеспечит навозом в сутки в количестве 1020кг. Значит 8 единиц крупного рогатого скота 20 кг = 160 кг в сутки, а в месяц — 160 х 30= 4800кг (4,8 тонна).

Рис. 4. Установка для получения биогаза из местных отходов сельскохозяйственного производства: 1-солнечный коллектор; 2- расширительный бак; 3-метантенк; 4- задвижка; 5-жидкость; 6-слив; 7-опора; 8-терморегулирующий тэн; 9-термометр; 10-труба Ǿ 15 мм, масло; 11- болт М12; 12-крышка; 13-сальник для уплотнения; 14-ручка; 15- счетчик газа; 16- горелка; 17- сухая масса; 18- рубашка; 19- лопасть мешалки; 20-нагревающая вода;

На отопление помещения объемом V=150 м3, приготовление пищи, горячей воды для фермерского хозяйства численностью рабочих — 10 человек за год расходуетсяоколо 4500м3 природного газа. Учитывая, что из 1 т органических отходов (по сухой массе) получается 250300 м3 биогаза, годовая потребность хозяйства покрывается 1520 т навоза крупного рогатого скота.

Биогазовую установку можно эффективно эксплуатировать в любом месте, производя не только газообразное топливо, но и высокоэффективные экологически-чистые органические удобрения, необходимые сельскому хозяйству. Они могут стать финансовым источником для отдельных хозяйств, фермеров. Владельцы сельскохозяйственных ферм могут самостоятельно смонтировать биогазовую установку, чтобы производить метан для собственных нужд на базе отходов собственного сельскохозяйственного производства.

Литература:

  1. Баадер В., Доне Е., Бренндерфер М. Биогаз: теория и практика. (Пер. с нем. и предисловие М. И. Серебряного.) — М. Колос, 1982, -148 с.
  2. Биомасса как источник энергии: Пер. с англ./Под ред. С.Соуфера, О.Заборски. –М.: Мир, 1985, -368 с.
Основные термины (генерируются автоматически): крупный рогатый скот, установка, газообразное топливо, сельскохозяйственное производство, солнечный коллектор, получение биогаза, фермерское хозяйство, сухая масса, жидкий навоз, отход.


Похожие статьи

Эффективность применения пиролизной технологии для...

Эффективность использования биогазовой установки с солнечным... Установка перерабатывает в сутки 150–200 кг местных отходов (навоз, стебли хлопчатника. Значит 8 единиц крупного рогатого скота 20 кг = 160 кг в сутки, а в месяц — 160 х 30= 4800кг (4,8 тонна).

Экономические и экологические аспекты внедрения биогазовой...

В республике основная часть поголовья крупного рогатого скота приходится на крестьянские (фермерские) хозяйства и личные хозяйства

Выход биогаза подсчитывается в литрах или кубических метрах на килограмм сухого вещества, содержащегося в навозе (помете).

Учет побочной продукции в животноводстве | Статья в сборнике...

продукция, для получения которой организовано производство. молоко, шерсть, яйца, приплод, прирост живой массы, общую живую массу.

Жидкий навоз влажностью более 95 % относят к сточным водам животноводческих ферм.

Определение состава биогаза хроматографическим способом...

Биогазы получают на биогазовых установках, которые могут быть двух типов. Первый тип: непрерывно работающая установка, постоянно

С. М. Биркин. Совершенствование технологии и технических средств утилизации навоза крупного рогатого скота.

Анализ использования биотоплива при производстве...

Например, из тонны навоза крупного рогатого скота мы получим 50–65 м3 биологического газа, с процентным

Получение топлива и энергии из биомассы с помощью солнечной энергии, прежде всего...

Биогаз – высокорентабельное топливо для всех регионов России [3].

Биогазовые установки как альтернативный источник энергии...

I. Экономические. Биогазовые технологии позволяют наиболее рационально и эффективно конвертировать энергию химических связей органических отходов в энергию газообразного топлива (биогаз) собственного производства с получением высокоэффективных...

Экспериментальные исследования гранулометрического состава...

Из практики известно, что крупные частицы соломы (больше 1 мм) в навозе крупного рогатого скота (КРС), подаваемого в реактор, должны быть удалены, т.к. цикл брожения соломы составляет до 80 суток, а цикл выхода биогаза примерно 20-30 суток.

Обоснование эффективности применения пиролизной установки...

Qн р = 25 МДж/м3 — теплота сгорания полученного биогаза. Аналогичные расчеты для жидкого и твердого топлива при переработки экскременты крупного рогатого скота

Биогазовые энергетические установки для фермерских хозяйств.

Особая роль министерством сельского хозяйства уделяется развитию фермерских хозяйств (ФХ).

Для легкоразлагающихся субстратов (навоз, пищевые отходы) выход биогаз начинается

Большое значение для сельскохозяйственного производства играет нитрагин.

Похожие статьи

Эффективность применения пиролизной технологии для...

Эффективность использования биогазовой установки с солнечным... Установка перерабатывает в сутки 150–200 кг местных отходов (навоз, стебли хлопчатника. Значит 8 единиц крупного рогатого скота 20 кг = 160 кг в сутки, а в месяц — 160 х 30= 4800кг (4,8 тонна).

Экономические и экологические аспекты внедрения биогазовой...

В республике основная часть поголовья крупного рогатого скота приходится на крестьянские (фермерские) хозяйства и личные хозяйства

Выход биогаза подсчитывается в литрах или кубических метрах на килограмм сухого вещества, содержащегося в навозе (помете).

Учет побочной продукции в животноводстве | Статья в сборнике...

продукция, для получения которой организовано производство. молоко, шерсть, яйца, приплод, прирост живой массы, общую живую массу.

Жидкий навоз влажностью более 95 % относят к сточным водам животноводческих ферм.

Определение состава биогаза хроматографическим способом...

Биогазы получают на биогазовых установках, которые могут быть двух типов. Первый тип: непрерывно работающая установка, постоянно

С. М. Биркин. Совершенствование технологии и технических средств утилизации навоза крупного рогатого скота.

Анализ использования биотоплива при производстве...

Например, из тонны навоза крупного рогатого скота мы получим 50–65 м3 биологического газа, с процентным

Получение топлива и энергии из биомассы с помощью солнечной энергии, прежде всего...

Биогаз – высокорентабельное топливо для всех регионов России [3].

Биогазовые установки как альтернативный источник энергии...

I. Экономические. Биогазовые технологии позволяют наиболее рационально и эффективно конвертировать энергию химических связей органических отходов в энергию газообразного топлива (биогаз) собственного производства с получением высокоэффективных...

Экспериментальные исследования гранулометрического состава...

Из практики известно, что крупные частицы соломы (больше 1 мм) в навозе крупного рогатого скота (КРС), подаваемого в реактор, должны быть удалены, т.к. цикл брожения соломы составляет до 80 суток, а цикл выхода биогаза примерно 20-30 суток.

Обоснование эффективности применения пиролизной установки...

Qн р = 25 МДж/м3 — теплота сгорания полученного биогаза. Аналогичные расчеты для жидкого и твердого топлива при переработки экскременты крупного рогатого скота

Биогазовые энергетические установки для фермерских хозяйств.

Особая роль министерством сельского хозяйства уделяется развитию фермерских хозяйств (ФХ).

Для легкоразлагающихся субстратов (навоз, пищевые отходы) выход биогаз начинается

Большое значение для сельскохозяйственного производства играет нитрагин.

Задать вопрос