УДК 631.22.018.001.5. Имомов Ш.Ж. Инженерный расчет
реклама
УДК 631.22.018.001.5. Имомов Ш.Ж. Инженерный расчет рекуператора биогазовой установки для переработки органической биомассы Приведены цифровой расчет лини рекуперации теплоты органической биомассы в биогазй установке с производительностью 90 м3 органической биомассы в сутки. Стратегические направления развития энергетики в Республике Узбекистане предусматривают широкое использование нетрадиционных источников энергии, в том числе и энергии органической биомассы (сточных вод городского канализации, отходы полеводства и др.). Расчеты показывают, что при переработке органической биомассы на биологический газ ежегодно можно получать в 4,2 раза больше энергии, чем производят электростанции Республики Узбекистан. С проблемой утилизации отходов тесно смыкается другая - все более обостряющаяся - охрана окружающей среды, которая также требует интенсивной и рациональной переработки органической биомассы. Концентрация и современная технология производства органических продуктов, как известно, связана с проблемой утилизации отходов органической биомассы. Современная биотехнология предусматривает любые превращения субстрата (органической биомассы) в кормовой продукт и обратно [1,2] .Целесообразность осуществления таких процессов определяют главным образом санитарно–эпидемиологические и в меньшей мере технические факторы. В последние годы разрабатываются и внедряются в хозяйствах биореакторы нового поколения. Ускорение процесса биохимических превращений достигается в них за счет интенсивного отвода газообразных продуктов при пониженном давлении и возвратно-поступательного перемешивания, а также рекуперации тепловых отходов биогазовых установок для обработки органической биомассы [3]. Но их испытания показали, что производительность биогазовых установок находится в функциональной зависимости от температуры процесса. Чтобы получить необходимую для процесса сбраживания температуру и поддерживать ее на постоянном уровне следует прежде всего подогревать до нужной температуры подаваемую в камеру органическую биомассу. В биогазовых установках с "классической" схемой энергоснабжения затраты товарного биогаза на собственные нужды доходят до 80-90%, а иногда даже до 100 %. При этом на подогрев вновь загруженной массы расходуется 80-90% энергии от общих затрат. Существующие теплообменники, применяемые в биогазовых установках, предусмотренные для отбора тепловых отходов, смогут снизить эти затраты только при увеличении их габаритных размеров, но при этом соответственно увеличивается затрата на их изготовление и эксплуатацию. Поэтому для уменьшения энергетических затрат в биогазовых установках необходимо интенсифицировать процесс рекуперации теплоты и 1 разработать конструкцию рекуператора повышенной производительности. Эти недостатки биогазовых установок обусловили научно - практическую целесообразность проведения исследований, основным содержанием которых явилось обоснование технологических параметров рекуператора тепловых отходов биогазовых установок для обработки органической биомассы. Для достижения этой цели были изучены современные технологии и технические средства обеспечения рекуперации теплоты пере работанной органической биомассы в биогазовых установках и предложена новая конструкция рекуператора [4]. На основании полученных теоретических и экспериментальных зависимостей была разработана методика инженерного расчета рекуператора. Цифровой расчет линии рекуперации теплоты органической биомассы в биогазовых установках с производительностью 90 м3 органической биомассы в сутки (табл.1). Таблица–1 Исходные данные для инженерного расчет Единица Условные Натуральные Исходный показатель измерения обозначения значения 0 Температура сбраживания С 2 55 Минимальная температура 0 С t1н 10 органической биомассы Период сбраживания сут. сбр. 3 Средняя теплоемкость органической кДж/кг.К С 4,029 биомассы при 400 Плотность органической биомассы кг / м3 ρ 960 при влажности 95 % Содержание метана в биогазе % СН4 70 Низщая теплота сгорания биогаза мДж/м3 Q 24 при 70 % - ном содержании СН4 Производительность опытно производственной биогазовой м3/ сут Пн 90 установки с рекуператором органической биомассы Суммарное время загрузки и мин. τ 12 выгрузки рекуператора Дробность загрузки рекуператора биогазовой установки можно рассчитать по формуле: Д 24 60 / (1) где ОСН З В τосн – основное время (продолжительность теплоотбора), мин; τз – время загрузки, мин; τв – время выгрузки, мин. 2 При оптимальных значениях работы рекуператора основное время теплоотбора равно ОСН 1 1 n 41 мин 2К С учетом времени загрузки и выгрузки теплоносителей продолжительность теплоотбора τ равна 53 мин. Таким образом, дробность Д загрузки рекуператора равна Д 24 60 28 сут–1 53 Рабочий объем рекуператора, позволяющий обеспечить рекуперацию теплоты соответственно производительности биогазовой установки по органической биомассе оределяется формулой (2) V 2 ПН / Д Определяем потребную для теплового процесса поверхность теплообмена F f VP.P. 6,5 6,5 43 м2 (3) При этом разовая загрузки свежей порции органической биомассы равна G П Н р 90 960 3085 кг Д 28 (4) Суточная производительность рекуператора по теплоте определяется формулой П Р.Т. С р П Н t мДж/сут, (5) Тогда П Р.Т. 4,029 960 90 29 10095 мДж/сут. Произволдительность установки по биогазу ( с 70 % - ным содержанием СН4) П Р.Т.б П Р.Т / Q 1 м3/сут (6) Тогда П Р . Т .б 10095 420,6 м3 / сут 24 Таким образом, разработанная инженерная методика расчета системы утилизации сбросной теплоты биогазовой установки позволит выбрать оптимальный технологический режим работы рекуператора и рассчитать его основные параметры на стадии проектирования. Литература. 1. Панцхава Е.С.,Березин И.В. Технологическая биоэнергетика. – Биотехнология,1986,№ 2 (8). 2. Беляев С.С. Метанообразующие бактерии и их роль биоэнергетическом цикле углерода: Дисс. докт.техн.наук. – Пущено, 1985. - 500 с. 3. Калюжный С.В.,Пузанков А.Г. Варфаламеев С.Д. Биогаз: проблемы и решения.Биотехнология (Итоги науки и техниеи ВИНТИ АН СССР). – М.,1988. - № 21. – С.1 – 189. Ташкентский институт ирригации и мелиорации. 3
