Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

13.1 Загальні методи оцінки

В якості приклада доцільно розглянути біомасові канали від­критого виконання. Для підстилки використається в середньому в день по 0,3…0,5 кг/місце здрібненої соломи й ошурок. Біомаса з каналу два рази в день убирається бульдозером у поперечний ка­нал, звідки самопливом надходить у проміжний, а потім у центра­льний збірник біомаси. Біомасові канали при необхідності прочи­щаються водяним струменем. Біомаса, що скуплюється на бетонній частині вигульних площадок, також збирається у центральний гно­єзбірник.

На основі контрольних вимірів установлено, що від однієї ко­рови щодня утвориться 68 літрів рідкої біомаси. Загальний обсяг біомаси становить:

з

— у зимовий сезон — 75 м /день (від 1100 корів),

— у літній сезон — 65 м3/день (від 950 корів).

Зміст сухої речовини, що утвориться щодня з екскрементів і підстилки, становить 6,2..6,3 кг на одну голову, а середній зміст ор­ганічних речовин 5 кг/гол. З обліком цього щодня утворююча маса органічної речовини становить в зимовий сезон 5500 кг/день, у літ­ній сезон — 4750 кг/день.

Питома кількість сумарного біогазу, віднесене до 1 тонни ор­ганічної речовини, за результатами досліджень прийнято рівним

з

300 м /ту зимовий сезон.

У літній сезон, коли в день збирається тільки 65 м біомаси, обсяг камери, що використовується, дозволяє зброджувати рідку біомасу тривалістю більш, ніж 25 днів, а для підтримки температу­ри потрібне менша кількість тепла. Тому незважаючи на меншу кі­лькість органічної речовини можливе одержання більшої кількості

з

товарного газу, тобто 350 м з однієї тонни органічної речовини. Вихідні дані по температурі в розрахунках були прийняті відповід­но до таблиці 13.1.

Найменування показників	Взимку	Влітку
Температура обробки t2, °С	35	35
Температура завантаженої рідкої біомаси 0. °С	10	20
Температура навколишнього середовища tk, °С	-15	20

Обсяг бродильної камери для безперервного режиму з розра­хунком на зимовий період можна визначити як:

G — X

V6 = рг 1 =1932 м3 ^ 1950 м3, (13.1)

Т)

де Уб — обсяг бродильної камери, м ;

Gpr — добовий вихід рідкої біомаси, Gpr75 м /день;

Ті — період зброджування, 25 днів.;

т| — коефіцієнт використання обсягу бродильної камери, рівний 0,97.

З урахуванням аналізу літературних даних прийнято, що бро­дильна камера повинна являти собою вертикальний циліндричний резервуар зі співвідношенням діаметра до висоти, рівним одиниці,

тобто і = — = 1. При цьому:

Нк

— діаметр бродильної камери:

— площа поверхні бродильної камери:

7ГТ)2

Fk =2-—^+7г-Бк — Нк =858 м2. (13.3)

о

Питома поверхня бродильної камери, віднесена до 1 м об’єму камери:

З

У літній сезон бродильна камера обсягом 1950 м може забез­печувати зброджування рідкої біомаси протягом часу:

З

де Gpr — добовий вихід рідкої біомаси, 65 м /день.

о

Обсяг біогазу, який виникає за добу, м /день:

де Gop — маса органічної речовини в камері, т;

її — кількість газу, що утвориться з 1 т органічної речовини: узимку — 300 м3/т, улітку — 350 м3/т;

Т] — період зброджування, дн. (улітку Т2 , узимку Ті).

Підрахований по формулі (13.6) обсяг добового виходу біогазу

з з

становить: узимку — 1650 м /дн улітку — 1660 м /дн у середньому — 1655 м3/дн [517, 519].

Кількість рідкої біомаси, що додається, визначається питомим навантаженням органічної речовини п, що показує кількість орга­нічної речовини, що завантажується в бродильну камеру, розрахо-

З З

вуючи на 1 м обсягу камери, кг/м :

_°0Р

П-Т“, (13.7)

v6k

де G’op — кількість щодня завантажуємо! органічної речовини, кг;

^ З

Убк — корисний обсяг бродильної камери, м.

Відповідно до формули (13.7) величина п становить: для зи-

з з

мових умов — 2,92 кг/м, для літніх — 2,51 кг/м [520].

Тепловий еквівалент отриманого біогазу, кДж/дн.:

Qj = Y-H = 34.7-106, (13.8)

де Hj = 2,1 -104, кДж/м3 (теплотворна здатність біогазу).

Тепло, необхідне для підтримки процесу Q2 складається з те­пла, що вимагається для підігріву завантаженої біомаси QH тепло­вих втрат Qn. Теплота, необхідна для нагрівання рідкої біомаси:

— у зимовий сезон роботи, кДж/дн.:

QH = Vh-Ch-(t2-t1) = 7,84-106, (13.9)

— у літній сезон роботи, кДж/дн.:

QH =4,07-106, (13.10)

3 3

деСь- питома теплоємність рідкої біомаси, Ch=4,l8-10 кДж/(м-°С);

Vh — обсяг рідкої біомаси, що підігрівається, м.

Теплота, необхідна для заповнення тепловтрат:

— у зимовий сезон роботи, кДж/дн.:

Qn = Fk — K-(t2 — tk)Ti = 1,23 TO6, (13.11)

— у літній сезон роботи, кДж/дн.:

Qn = 0,37 • L06, (13.12)

де К — коефіцієнт теплопередачі ізоляції бродильної камери, К=1,2 кДж/(м2-год.-°С);

її — тривалість однієї доби, 1і=24 години.

Кількість тепла для підтримки процесу з обліком коефіцієнту корисної дії котлів з газовим топленням r|t=0,8 кДж/дн.:

Q2 = Qh + Q° , (13.13)

nt

— у зимовий сезон роботи Q2 = 11,3 -106 кДж/дн.;

— у літній сезон Q2 = 5,5 • 106 кДж/дн;

— у середньому Q2 = 8,4 • І О6 кДж/дн.

Товарна енергія Qh = Q, — Q’2 становить у добу:

— у зимовий сезон Qh=23,3T06 кДж/дн;

— у літній сезон Qh=29,2T06 кДж/дн;

— у середньому Qh=26,25T06 кДж/дн.

Товарна енергія Qh за рік становить 9592T06 кДж/рік або 9,6-106 МДж/рік, що еквівалентно 229 т/рік умовного рідкого пали­ва.

Деяка частина теплової енергії q, що видаляється із бродиль­ної камери разом зі збродженою біомасою, може бути заповнена за допомогою теплообмінників, кДж/дн.:

q^Gt-Cb-^-tj), (13.14)

де t2 — температура збродженої біомаси на вході в теплообмінник, 32 °С; ti — температура збродженої біомаси на виході з теплообмінника: узимку +15 °С, улітку +20 °С;

Gt — маса, що видаляється з камери збродженої рідкої біомаси, м3/дн.

Енергія, що отримується за допомогою теплообмінника скла­де:

— у зимовий сезон qi=5,33-106, кДж/дн;

— у літній сезон q2= 3,25-106, кДж/дн.

Товарна енергія QhT підрахована як сума використаної енергії для теплових потреб ферми й зекономленої теплообмінником енер­гії, МДж/рік:

QhT =Qh + q = 1U2-io6, (13.15)

Це відповідає 265 т умовного рідкого палива. Розрахункові показники теплового балансу біогазової станції наведені в таблиці

13.2.

Таблиця 13,2 — Показники теплового балансу біогазової станції Найме­ нування Середньодобове значення Середньорічне значення Еквіва­ лента тепла, кДж/дн. кількість газу, м3/дн. Еквіва­ лента рідкого палива, кг/дн. Еквіва­лента те­пла, МДж/дн. кількість газу, м3/рік Еквіва­ лента рідкого палива, т/рік % Сумарна енергія 34,6-Ю6 1655 828 12,6-Ю6 604 302 100 Енергія для підтриман­ня режиму 8,4-106 400 200 3,05-106 146 73 25 Товарна енергія 26,3-Ю6 1255 628 9,6-106 458 229 75 Енергія, яка відновлена теплооб­мінником 4,3-106 205 102 1,56-106 74 37 — Сумарна енергія у розрахунку на одну ко­рову 3,1-Ю6 1,50 0,75 — 0,55 274 кг — Сумарна енергія, від­несена до І м3 об’єму бродильної камери 1,8-104 0,85 0,42 — 0,3 154 кг —

Результата теплотехнічних розрахунків показують, що добо­вий тепловий еквівалент сумарного біогазу, віднесений до 1 м3

r Q

об’єму камери, становить 1,8* 10 кДж (0,85 м біогазу) або в розра- хунку на одну тварину — 3,1*10 кДж (1,5 м біогазу).

Кількість тепла, необхідне для підтримки процесу, становить 25 % від всієї теплової енергії одержуваного сумарного біогазу.

Комментарии запрещены.