Дипломная работа: Когенераційні установки для роботи з низькокалорійними газами (біогаз)
225<232,32
то возникает необходимость в альтернативной биомассе. Например: остатки урожая, зерновые отходы, трава, солома и прочее.
Выход биогаза из 1 тонны альтернативной биомассы составляет 200 м3 .
Суточная необходимость в альтернативной биомассе составит 153 кг.
Полный цикл сбраживания сырья 30 суток.
Общая масса сырья в биореакторе расчитывается как сумма суточных масс альтернативного сырья и сырья от КРС умноженная на цикл сбраживания. Она составит около 140 тонн.
Биогазовый реактор имеет форму циллиндра с диаметром 8 м и высотой 4 м. Общий обьем реактора 200 м3 .
На плакате 5 представлена принципиальная схема энергоустановки.
Схема состоит из двух основных узлов: биогазовый реактор (1) и когенерационная установка (2).
Биосырье из фермы (3) транспортером подается в бункер сырья (4). В этот же бункер догружается альтернативное сырье. Затем сырье подается в биогазовый реактор насосом Н1. Отработанное вещество отгружается насосом Н2 в бункер отработанного вещества (5). Включение насосов Н1 и Н2 ручное, а отключение автоматическое (по уровню).
В биореакторе происходит сбраживание сырья, в результате которого выделяется биогаз, основными компонентами которого являются: метан (CH4 ) – 55-70% и углекислый газ (СО2 ) – 28-43%, а также в очень малых количествах другие газы, например, сероводород (H2 S). Биореактор утеплен теплоизоляционным материалом и также оборудован системой подогрева (12) для поддержания температуры термофильного процесса (50-560 С). Биогазовый реактор оборудован предохранительным клапаном ПК1, предназначенным для защиты реактора от повышенного давления. При повышении давления газа в биореакторе до 0,05 атм (5 кПа) электронно-контактный манометр ЭКМ1 дает команду компрессору (7) на включение. Компрессор закачивает биогаз в газгольдер (8), допустимое давление – 10 атм. Газгольдер объемом 10м3 содержит запас газа. При снижении давления газа в биореакторе до 0,02 атм (2 кПа) ЭКМ1 дает команду на отключение компрессора.
При повышении давления в газгольдере до 10 атм ЭКМ2 дает команду на отключение компрессора. Для защиты от повышенного давления газгольдер оборудован предохранительным клапаном ПК2. При снижении давления в газгольдере до 4 атм ЭКМ2 дает команду на включение двигателя Д – привода мешалки сырья в биореакторе. Бактерии наиболее активны в средней зоне, поэтому при перемешивании сырья в биореакторе резко возрастает выработка биогаза. В газгольдере происходит очистка биогаза от влаги, которая заключается в его охлаждении и повышении давления. Для слива конденсата предусмотрен дренаж (9).
Для уменьшения содержания сероводорода в биогазе используется фильтр (6), который установлен сразу после биореактора.
Из газгольдера газ поступает в ДВС КУ. Постоянство давления газа на уровне 0,1 атм на входе в ДВС обеспечивает редуктор (10). Управление соотношением газ – воздух выполняется специальным клапаном, входящим в состав КУ.
КУ вырабатывает электро- и теплоэнергию, что полностью покрывает нужды фермы.
В дипломном проекте был произведен технико-экономический расчет энергоустановки.
Итоговые расчеты сведены в таблицу, представленную на плакате 6.
Капитальные затраты на энергоустановку – 174 900 грн
Годовые затраты на обслуживание энергоустановки – 2 620 грн
Число часов работы энергоустановки в год – 8000 часов
Тариф на электроэнергию – 22,5 коп/кВт*ч
Себестоимость электроэнергии на энергоустановке – 1,3 коп/кВт*ч
Годовая экономия электроэнергии – 201 600 кВт*ч
Годовая экономия в денежном эквиваленте – 42 740грн
Срок окупаемости энергоустановки – 4,09 лет
В дипломном проекте также рассмотрены вопросы охраны труда и гражданской обороны.
Плакат 1
Плакат 2.