Особливості математичного моделювання систем біоконверсії
Важливим питанням є побудова математичної моделі для аналізу складної технологічної системи анаеробної переробки. Велика кількість факторів визначають ефективність процесу, таким чином, зведення процесу визначення ефективності до згорнутого або узагальненого критерію не дозволить врахувати всієї тами часткових, але важливих критеріїв якості технологічного процесу. Тому запропоновано використати задачу багатокритеріального аналізу складного технологічного процесу [509].
В якості параметричних обмежень використовуються розташування об’єкта, розміри установки, характеристики технологічного устаткування, параметри сировини, якість та ступінь очистки виробленого біогазу, температурні режими тощо.
В якості функціональних — діапазон питомого виходу біогазу, який віднесений до одиниці об’єму реактора БГУ, рівень знешкодження збудників хвороб та насіння бур’янів тощо.
В якості критеріальних — ступінь перетворення органічних речовин, питомі зведені витрати в ексергетичних або грошових одиницях на енергозабезпечення та реалізацію технологічного процесу біоконверсії, матеріале — та енергомісткість, ККД вироблення електричної та теплової енергії, строк окупності установки тощо.
Математична модель системи біоконверсії в складі БТТС задля її спрощення розбивається на кілька модулів. Такі модулі являють собою математичні моделі окремих складових системи біоконверсії — підсистем. До таких підсистем можна віднести: підсистему підготовки сировини, процес зброджування в біореакторі, підсистему розділення та використання збродженого субстрату, підсистему очищення, розділення та акумулювання виробленого біогазу, підсистему енергозабезпечення БГУ.
Математичний модуль підсистеми підготовки сировини складається з математичних описів процесів підігріву, витримування, змелення тощо.
Модуль підсистеми зброджування включає математичні описи процесу зброджування, характеристик біореактора, допоміжного обладнання тощо.
Модуль підсистеми розділення та використання збродженого субстрату включає математичні описи відповідних технологічних процесів та устаткування, за допомогою якого ці процеси відбуваються.
Модуль підсистеми очищення, розділення та акумулювання виробленого біогазу аналогічно включає описи відповідних процесів очищення біогазу від сірководню H2S, відділення вуглекислого газу, нагнітання газу в газгольдери.
Модуль ПЕ включає описи процесів та устаткування для підготовки теплоносія, теплообміну в реакторі та підігрівниках сировини, транспортування потоків субстрату, біогазу, теплоносія.
ПЕ обслуговує всі інші підсистеми і її ефективність в значній мірі визначає ефективність системи біоконверсії взагалі. Крім того, одним з основних критеріальних обмежень є зведені витрати на енергозабезпечення БЕУ.