Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

12.1 Підсистема термостабілізації реактора біогазової установки

Для оцінки показників роботи підсистеми термостабілізації реактора БГУ проведений числовий експеримент з моделлю, розро­бка якої показана в розділі 6 [513]. Модуль теплообміну в реакторі доповнений залежностями інтенсивності тепловіддачі, що розроб­лені в даній роботі за допомогою співробітників кафедра теплоене­ргетики Вінницького національно технічного університету.

Вихідні дані для експерименту: установка переробляє відходи свинарського господарства, об’єм добової порції сировини в діапа­зоні 0,16…80 м3 , що відповідає об’єму реактора 2… 1000 м3 ; роз­рахунки основних параметрів БГУ проводяться за [513 ; температу­ра проведення процесу tp відповідає мезо-, термо — та психрофільно­му режимам ; величини відхилення режимної температури Аіреж при цьому складають відповідно 2 °С, 1 °С, та З °С; температура навколишнього середовища змінюється в межах -20…+20 °С ; ек- сергетична вартість матеріалу теплообмінника та реактора складала 80000 кДж/кг [514] ; вартість матеріалу теплоізоляції прийнята на основі зрізу цін та перерахунку через ексергетичну вартість елект — роенергії 4,32-10 кДж/м ; в якості теплогенеруючого устаткування обраний водогрійний котел на біогазі з ККД 88 %, ексергетична ва­ртість якого на основі зрізу цін та відповідного перерахунку прийн­ята на рівні 8,2 ГДж/кВт встановленої потужності; розрахунковий строк експлуатації 5 років; в якості тепло ізолятора обрані мінера — ловатні мати; товщина теплоізоляції визначалася на основі оптимі- заційних розрахунків системи термостабілізації, критерієм якості якої приймалися зведені витрати SCmct-

Результати моделювання представлені у вигляді графіків за­лежності Z — частки виробленої з біогазом енергії, що витрачається на термостабілізацію реактора БГУ — від його об’єму (рис. 12.1).

Як бачимо термостабілізація реактора в зимовий період (tHC = -20…0 °С) потребує до 25…30 % виробленого біогазу для не — великих установок, і 13… 15 % для комплексів переробки з реакто-

о

рами об’ємом більше 100 м.

▲ — температура навколишнього середовища (-20 °С); + — (-10 °С); □ — (0 °С) ; • — (10 °С); о — (20 °С)

Рисунок 12.1 — Залежність частки виробленої з біогазом енергії, що йде на термостабілізацію від об’єму реактора БГУ в мезофільному режимі

На рис. 12.2 наведено графік залежності безрозмірного показ­ника ефективності підсистеми термостабілізації Y від об’єму реак­тора БГУ Ур

▲ — температура навколишнього середовища (-20 °С); + — (-10 °С); □ — (0 °С) ; • — (10 °С); о — (20 °С)

Рисунок 12.2 — Залежність частки виробленої з біогазом ексергії, що йде на підсистему термостабілізації від об’єму реактора БГУ в мезофільному режимі

З графіка видно, що підсистема термостабілізації реактору

о

малої БГУ з об’ємом VP = 2…10 м, з використанням дорогих теплоізоляційних та інших матеріалів в зимовий період потребує

30.. .50 % біогазу, що призведе до значного збільшення собівартості вироблених продуктів. За умов збільшення потужності установки середньорічна частка витрат на термостабілізацію не перевищує

17.. .25%. Дані графіки приведені для мезофільного режиму роботи БГУ, оскільки він найбільш поширений в практиці.

Але як термофільний, так і психрофільний режими мають пе­вні особливості, і у визначених умовах можуть бути більш доціль­ними. На рисунку 12.3 наведена залежність показника Y, що є від­ношенням витрат на систему термостабілізацію до ефектів системи біоконверсії, від об’єму реактора в різних температурних режимах зброджування і за сталої температури навколишнього середовища.

Як показують розрахунки, термофільний режим за визначених вище вихідних умов є найбільш ефективним, оскільки його частка витрат на підсистему термостабілізації в його умовах найнижча, і навіть для невеликих установок на 5…8 % менша, ніж в мезофіль — ному режимі і в 2,5 рази менша, ніж в психрофільному.

Але слід враховувати, що в розрахунках було прийнято, що температура чергової порції на 10 °С нижча за режимну. Це потре­бує особливо великих енерговитрат в циклі підготовки субстрату до зброджування. Тому загальна енергоефективність термофільного режиму не вища за відповідний показник мезофільного.

Психрофільний процес характеризується значно меншим ви­ходом біогазу, що негативно впливає на безрозмірний показник Y. Тому умови найбільшої ефективності такого режиму відповідають найвищим температурам навколишнього середовища, коли витрати енергії на термостабілізацію будуть мінімальними. Мезофільний процес потребує незначних витрат для проведення стабілізованого технологічного процесу із стабільним виходом газу.

Комментарии запрещены.