Моделювання підсистеми енергозабезпечення біогазової установки в складі базової теплотехнологічної системи
Підсистему енергозабезпечення слід розглядати згідно принципу центрального домінування: вона є окремою складовою БЕУ і за умов дотримання обмежень — величин теплового потоку, витрати та температури теплоносія на вході в реактор тощо — її технологічні та конструктивні особливості не мають визначального впливу на інші підсистеми.
Таким чином, підвищення ефективності ПЕ БЕУ, що супроводжується дотриманням обмежень, приводить до підвищення ефективності роботи системи в цілому.
Згідно літературної інформації, ще не проведено оптимізацію схем живлення БЕУ енергією в умовах роботи установок в складі БТТС. Це не дозволяє в ряді випадків зробити БЕУ енергоефектив — ною, тобто перетворити її з споживача на постачальника енергії.
Синтез ПЕ БЕУ має включати розробку ефективного обладнання, зв’язаного в ефективну технологічну схему. Формування ланцюгів живлення доцільно проводити евристичними методами з подальшим аналізом гіпотетично сформованих схем.
Схема живлення БГУ енергією залежить в першу чергу від наявності та типів джерел енергії, що можуть бути використані для енергопостачання (див. рис. 11.1). Системи анаеробної переробки можуть встановлюватись на цукрових заводах та інших підприємствах харчової промисловості, на базі підсобних господарств, в селянському подвір’ї. В конкретному випадку схема живлення енергією буде мати свої, часом суттєві, особливості. БГУ може живитись від джерел теплової хімічної, електричної енергії чи інших джерел енергії.
Основною узагальнюючою одиницею в схемі є ланцюги підведення та трансформації енергії ресурсів з визначеними параметрами в потік енергії з параметрами, які вимагає технологічний процес переробки органічних відходів.
Математичний опис кожного ланцюга підведення та трансформації енергії складається з опису устаткування для перетворення енергії та опису зв’язків між елементами. До устаткування відносяться теплообмінники, теплогенеруюче устаткування, теплові насоси, гідро — та електромуфти, редуктори, турбіни, детандери тощо.
Зв’язки між елементами можна класифікувати:
— Термохімічні. Носії — матеріальні потоки: рідини, гази, тверді частинки. Параметри: температура, тиск, витрата. Математичний опис ґрунтується на залежностях матеріальних та теплових балансів.
— Механічні. Носії — обертальний (чи інший) моменти. Параметри — величина моменту, швидкість обертання. Математичний опис ґрунтується на залежностях механіки.
— Електричні. Носій — електричний струм. Параметри — напруга, потужність, частота. Математичний опис ґрунтується на відомих залежностях електротехніки та електромеханіки.
Слід відзначити, що побудова моделі ПЕ БГУ включає як теплоенергетичні так і електротехнічні, електромеханічні питання. Тому виходячи з специфіки даної роботи ми обмежимось розробкою теплоенергетичної частини.
Моделювання підсистеми забезпечення БГУ тепловою енергією з вибраним температурним режимом, конструкцією та поверхнею теплообмінних пристроїв, характеристиками та розмірами теплової ізоляції доцільно проводити використовуючи дворівневу структуру:
1) вибір оптимального ланцюга від кожного з можливих джерел до
БГУ;
2) вибір джерела з оптимальною величиною критерію ефективності.
Особливістю процесу анаеробної переробки в біогазових
установках, що працюють в біоенергетичному режимі є поєднання економічних та енергетичних показників. Використання поширеного техніко-економічного критерію — зведені витрати під час експлуатації системи, потребує високого ступеню готовності системи, наявності повного циклу проектних розрахунків, які відсутні на пе — редпроектних етапах. А агреговані економічні розрахунки не дозволяють врахувати особливості енергетичного аспекту технологічного процесу. Доцільно використовувати методи оцінки ефективності, запропоновані в [510].
Показником ефективності ПЕ БГУ обрано величину зведених витрат ексергії на забезпечення БГУ тепловою енергією Ежив. Оскільки основними споживачами теплової енергії в складі БГУ є процеси термостабілізації реактора та підготовки сировини, то величина Ежив складається, відповідно, з витрат на підсистеми термостабілізації та нагріву сировини. Описані процеси можуть проходити окремо, або поєднуватись в залежності від технологічної схеми БГУ.