Підсистема забезпечення тепловою енергією біогазової установки в складі базової теплотехнологічної системи
Використовуючи розроблені в розділі 11 елементи синтезу ПЕ БГУ проведемо числовий експеримент [513].
Мета розрахункового дослідження — співставлення і аналіз ефективності варіантів забезпечення енергією БГУ в складі БТТС.
Розрахунок показника Ежив проводиться відповідно до показника SCHCT з розрахунком на сумарну теплову потужність підсистем термостабілізації та нагріву сировини Q=QTepM+QHarp, де потужність підсистеми нагріву сировини до температурного режиму зброджування визначається за формулою QHarp=Cc * Gc • (tpc>K—tHC). Методика доповнена рівняннями, отриманими в даній роботі, що визначають інтенсивність теплообміну в умовах реактора БГУ.
Числовий експеримент проведений за таких початкових умов : БГУ переробляє відходи тваринницького господарства; температурний режим — мезофільний ; теплоносій — вода; температура навколишнього середовища прийнята tHC=0 °С; теплоізоляційний матеріал — мінераловатні мати (відповідає умовам критичного діаметру теплоізоляції); розміри теплообмінника, товщина ізоляції трубопроводів та бака-акумулятора визначаються за допомогою оптимі — заційної задачі; ККД отримання електроенергії КЕЛ=0,24 [514]; ККД котла на біогазі прийнятий в розмірі 0,8; коефіцієнт переводу Крік=31500000 с/рік; термін окупності обладнання Ток= 5 років, матеріал трубопроводів, Б-A та теплообмінника — сталь, її вартість етруб=еБ-А=еТо=80 000 кДж/кг [65]; питомі ексергетичні вартості устаткування, теплоізоляції та коефіцієнти обробки матеріалу знайдені за допомогою зрізу цін та коефіцієнтів переводу грошових одиниць в ексергетичні, що визначені з перерахунку грошової та ексергетичної вартості електроенергії. Питомі ексергетичні вартості : нагнітача енаг=9 ГДж/кВт; електрокотла еєк=10 ГДж/кВт; біога — зового котла Єбк=8,2 ГДж/кВт; зведені витрати на тризонний лічильник електричної енергії Еліч=7,2 ГДж/рік; матеріалу теплоізоляції
о
Єізол=4,32 ГДж/м ; коефіцієнти обробки матеріалу: К‘7=1,5;
К°бр =1 4• кобр =1 25
^труб ^Б-А
Результати розрахунків представлені на рис. 12.4.
|
1 — зведені витрати Ежив для варіанта живлення бросовою енергією з відстані 500 м із використанням додаткового насосу для повернення носія у вихідну ємкість; 2 — зведені витрати для варіанта живлення бросовою енергією, джерело якої знаходиться на відстані 1500 м і підводиться вона самопливом при наявному перепаді тиску 50 кПа; 3 — зведені витрати для варіанта живлення за допомогою котла на біогазі, що знаходиться на відстані 50 м від БГУ, для циркуляції носія використовується додатковий насос; 4 — показує залежність Ежив для варіанта живлення за допомогою електрокотла, що знаходиться в безпосередній близькості від реактора БГУ, 5 — характеризує зведені витрати для варіанта живлення за допомогою бака-акумулятора, що знаходиться на відстані 100 м від реактора (із використанням циркуляційного насосу) та тризонного лічильника електроенергії. Рисунок 12.4 — Залежність питомих зведених витрат ексергії на живлення БГУ Ежив від об’єму реактора Vp для різних варіантів живлення |
По результатах аналізу графіка на рис. 12.4 видно, що найбільш ефективним варіантом живлення БГУ тепловою енергією з запропонованих є використання скидної енергії з відстані 1500 м самопливом (лінія 2). Дещо менш ефективним є варіант використання котла на біогазі (лінія 3). Найбільші зведені витрати для
о
установок з об’ємом реактора до 6 м має варіант використання ба- ка-акумулятора з тризонним лічильником електроенергії (лінія 5), але при об’ємах реактора більше 6 м найбільших зведених витрат ексергії потребує система живлення із використанням електрокотла (лінія 4).
Значення зведених витрат ексергії, що супроводжують процес живлення БГУ бросовою тепловою енергію з джерела, що знаходиться на відстані 500 м від реактора БГУ (із поверненням теплоносія в вихідну ємкість за допомогою циркуляційного насосу в
1,5.. .2,5 рази більші за витрати на найбільш ефективний варіант, але в 2.. .3 рази менші за витрати на найгірший за розробленим критерієм варіант.