Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

Відходи деревної маси і паперу

У 1972 р. промисловість Росії провела 37 млн. т сухої деревної маси і близько 49,5 млн. т (сухою) паперової і картонної продукції. Загальну кількість необхідної сировини склало приблизно 76 млн. т сухої маси, з яких близько 62 % (47 млн. т) поступило у вигляді кругляка і 38 % (29 млн. т) у вигляді відходів [10]. Як випливає з табл. 2.9, при переробці 76 млн. т сировини утворюється близько 40 млн. т відходів на суху масу; відходи складалися з 34,6 млн. т твер­дих речовин, отриманих з чорного лужного розчину, що відходить, і 5,4 млн. т кори. [1]

Таблиця 2.9 — Хімічний склад і теплота згорання твердих речовин чор — ного лужного розчину [9]_____________________________________________

Елемент

Зміст

Вуглець, %

42,6

Кисень, %

31,7

Водень, %

3,6

Натрій, %

18,3

Сіра, %

3,6

Мінеральні оксиди, %

0,2

Разом

100,0

Теплота згорання сухої речовини, кДж/кг

15400

130 =0 ЕО £ 70

Газ метантенків міських очисних каналізаційних споруд (КОС) характеризується більш стабільним складом. Об’ємна частка основного горючого компоненту — метану, на різних очисних спо­рудах змінюється від 60 до 65 %.

Більш значні коливання складу газу можна спостерігати при переробці відходів сільського господарства, в яких об’ємна частка метану може змінюватись від 50 до 75 %. Крім того, при зброджу­ванні сільськогосподарських відходів утворюється достатньо знач­на кількість сірководню (до 3 %), тому біогаз перед використанням необхідно обов’язково очистити. Також, в літературі не виявлено відомостей відносно присутності інших шкідливих компонентів (аміаку, оксидів азоту, канцерогенних сполук).

Кількість газу, отриманого на міських КОС, приймаємо рів­ним 1г на 1 г розкладеної без зольної сухої речовини завантаженого осаду (близько 500 м3 на 1 т вихідного субстрату) [Г]. Кількість бі — огазу, отриманого при переробці сільськогосподарських_відходів з 1 тони сухої органічної речовини в результаті анаеробного збро­джування, приведена на рисунку 2.2.

image008

Дослідженнями, проведеними спеціалістами різних країн, ви­значена розрахункова кількість виходу біогазу при переробці сіль­ськогосподарських відходів (таблиця 2.10).

Таблиця 2.10 — Вихід біогазу при зброджуванні відходів сільського го­сподарства_____________________________________________________

Вид

тварин

Кількість біогазу на їм3 об’єму реактору, м3/добу

Кількість біогазу на 1 голову, м3/добу

Кількість біогазу на їм3 (1т) гною,

3

м

Кількість біогазу на 1 кг внесеної органічної

3

речовини, м

Велика

рогата

худоба

0,5…2,0

0,6…1,5

15…25

0,2… 0,45

Свині

0,5…2,0

00

f

00

f

о

25…35

о

4J

О

4J

Птах

0,5…2,0

1,0…2,0

40…50

0,5… 0,6

При складуванні відходів на звалищах в Україні, збирання та утилізація біогазу не передбачалися. В той же час, досвід західних країн (Німеччині, Великобританії, СІЛА, Нідерландів, Італії, Фран­ції та інших) доводить доцільність використання газу зі звалищ. Як правило, на звалищах близько 80 % всієї кількості відходів склада­ють побутові відходи, які містять значну частку органіки [11]. З ча­сом, органічна складова, без доступу повітря, анаеробними бактері­
ями переробляється в біогаз, який можна використовувати як пали­во в різних установках замість цінних традиційних видів палива. Переважно, процес на звалищах некерований. Це обумовлено гете­рогенним складом міських відходів, геологічними умовами звалищ, технологіями укладання та методами видобутку газу. При створен­ні умов, які сприяють анаеробній ферментації (вибір території з во­донепроникним ґрунтом навколо звалища, попереднє сортування відходів для регулювання процесу утворення газу, створення газо­непроникного покриття на поверхні полігону звалища) та збору бі — огазу, що утворюється (прокладання збірних колекторів, обмуру­вання стін з відповідною ізоляцією для розміщення колодязів), з 2

з

тон відходів можна виробляти до 240 м біогазу калорійністю

18.. .25 МДж/м3. Опубліковані дані [12,13,14] про склад біогазу, що отримується зі звалищ Німеччини, наведені в таблиці 2.11.

Таблиця 2.11 — Склад біогазу зі звалищ

Місце

знаходження

звалища

Компоненти біогазу, % об.

СН4

со2

n2

о2

н2

H2S

(хЮ-4)

Опубліковані дані

о

00

00

00

о

0…-82,5

0…20

0…3,6

0…70

Бенсберг

65,8

18,7

12,6

2,8

0,06

сліди

Брауншвайг

54

44

1,9

од

Даттельн

36

36

27

Г ерольштайн

о

о

о

о

1-9

1… 1000

Мошхайм

65…72

25…77

Пфорцхайм

59…61

39…41

0,1…1

т

г

о

о

32

Варден

о

00

о

о

00

о

0…78

0…21

0…3

0….1000

2.6.2 Економічні аспекти виробництва та застосування біогазу

Газ метантенків. В Технічних рішеннях з використання газу метантенків [15] відзначається, що застосування газу метантенків котельнями міських очисних споруд зменшує забруднення навко­лишнього природного середовища та значно скорочує витрати на традиційні види палива. Економічний ефект від використання газу метантенків полягає в економії значної кількості природних ресур­сів (природного газу, мазуту), що витрачаються для технологічних потреб, опалення та гарячого водопостачання очисних споруд ка­
налізації. За нашими розрахунками, за рік, очисні споруди м. Запо — ріжжя, продуктивність яких складає близько 1 млн. м за добу, до-

о

image009

зболять одержати понад 27 млн. м газу метантенків та заощадять понад 15 млн. м природного газу. Економічний ефект заміщення такої кількості природного газу біогазом складе приблизно 950 тис. грн. Техніко-економічні показники установок, що використовують газ метантенків на міських очисних спорудах різної потужності, наведені на рисунку 2.3.

Біогаз сільськогосподарських БГУ. Проведені розрахунки ви­явили, що використання типовим тваринницьким комплексом біо­газу дозволить заощадити щорічно від 150 до 2600 т у. п. Розрахун­ки проводили для мезофільного режиму (температура біореактору 35 °С), відповідно до норм [16], вихід біогазу приймали в залежно­сті від вмісту абсолютно сухої речовини гною за даними [17], з те — плотою згоряння біогазу 22 МДж/м. Результати розрахунків наве­дені в таблиці 2.12.

Таблиця 2.12 — Енергетичні показники застосування типовими тварин — ницькими комплексами технології анаеробного зброджування___________

Найменування

промислових

тваринницьких

комплексів

Продук­

тивність,

гол/рік

Кількість

рідких

відходів,

кг/добу

Кіль­

кість

біогазу,

м3/добу

Річний

вихід

біогазу,

3

тис. м за рік

Еквівалентна кількість за­міщеного па­лива,

т у. п.за рік

Свинарський

комплекс

12000

79200

2780

1015

797

24000

158400

5570

2033

1597

54000

356400

12530

4573

2593

108000

712800

25070

9151

7190

Комплекси вели — кої рогатої худо — би молочного напрямку

400

28000

520

190

149

800

56000

1040

380

299

1200

84000

1600

584

459

1600

112000

2090

793

587

2000

140000

2620

956

751

Комплекси вели­кої рогатої худо — би відгодівельно- го напрямку

5000

215000

4170

1522

1196

10000

430000

8330

3040

2389

Критичний аналіз економічних проблем, пов’язаних з впрова­дженням біогазової технології [18, 19], доводить, що виробництво біогазу економічно виправдано, якщо є:

— повне забезпечення сировиною з мінімальними транспортними витра­тами;

— система використання біогазу без нагромадження та зберігання;

— дешеве джерело низькопотенційного тепла для обігріву та термостату — вання метантенків.

Оцінюючи економічну ефективність роботи сільськогосподар­ських біогазових установок (БГУ), на наш погляд, потрібно врахо­вувати не тільки вартість заміщеного природного палива та ефект від зменшення шкоди, завданої навколишньому середовищу, але й також заощадження за рахунок повної або часткової відмови від за­купівлі мінеральних добрив. В роботі пропонується оцінити еконо­мічну ефективність біогазових технологій, враховуючи наступні фактори:

— первинний субстрат — вид тварин, вміст сухої речовини, кількість від­ходів, склад осаду;

— місцеві умови — транспортування вхідних та вихідних продуктів, наяв­не обладнання, споживання енергії, характер місцевості;

— технологія — попередня обробка субстрату, конструкція реактора (фо­рма, ізоляція, перемішування, підігрів тощо);

— виробництво біогазу — вихід газу (м на кг завантаженого субстрату), продуктивність (м газу на м об’єму реактору за добу), вміст метану в газі, потреба в газі для підтримання технологічних параметрів процесу;

— вартість технології — амортизація, вартість монтажу, вартість енергії, заробітна плата обслуговуючого персоналу, інші витрати;

— ступінь використання біогазу — розміри акумуляторів енергії, спожи­вання енергії протягом року, можливості перетворення енергії;

-побічні фактори впливу виробництва біогазу — на придатність субстра­ту після зброджування (в якості добрива), на навколишнє середовище, на продуктивність рослин (врожайність після внесення добрив).

На сьогодні, в Україні не існує єдиної методики розрахунку економічної ефективності біоенергетичних установок (БЕУ), тому дані різних авторів, що наводяться в літературі, не можна зіставля­ти.

Так, наприклад, автори [20, 21] використовують підхід до оці­нки економічної ефективності біотехнології, яка ґрунтується на принципі кінцевого економічного ефекту від впровадження цієї те­хнології, де замикальними елементами системи є зовнішньоторго­вельні операції зі скорочення імпорту продовольчої сировини та збільшення експорту високоякісного палива. Прибутки від підви­щення врожайності пов’язано зі скороченням імпорту зерна та за­ощадженням валюти, та наведено результати розрахунків на іміта­ційній моделі БЕУ, описаної в [21 ]. Термін окупності БЕУ, за умови повного використання осаду в якості добрива, визначається за фор­мулою:

ок 55 • G +140 ■ V6 ■ Е ■ G -15

де Ток — термін окупності БЕУ, рік;

G — кількість осаду за рік (за сухою речовиною), т;

V — об’єм біореактору, м3;

V6 — об’єм біогазу за рік, тис. м3;

Е — екологічна складова ефекту, грн./т сухого залишку;

І — експлуатаційні видатки, грн./рік.

В таблиці 2.13 зібрані результати розрахунку ТЕП для біога — зових установок для об’єктів сільського господарства Центрального району Російської Федерації.

Центрального району Російської Федерації

Тип

худоби

Поголів’я, тис. голів

Час

експозиції,

доба

Кіль­

кість

свіжого

субстра­

ту

(сухої

речови­

ни),

т/рік

Повний вихід біогазу, на 1 гол., т у. п./рік

Витрати газу на власні потреби, %

Термін

окупності,

рік

при тем­пера­турі про­цесу 37 °С

при тем­пера­турі про­цесу 55 °С

при темпе­ратурі про­цесу 37 °С

при тем­пературі процесу 55 °С

при тем­пературі процесу 37 °С

при тем­пературі процесу 55 °С

при тем­пературі процесу 37 °С

при тем­пературі процесу 55 °С

Велика

рогата

худоба

1,0

9

7

1470

233

256

22

32

1,3

U

5,0

12

9

7350

258

273

19

29

1,5

1,2

Свині

10,0

10

7

2220

66

68

29

45

2,8

2,3

20,0

13

8

1140

70

71

27

42

3,3

2,7

Птахи

20,0

25

22

1140

11

14

28

35

6,9

5

40,0

37

29

2280

14

16

22

ЗО

7,2

5

Експлуатаційні витрати пропонується визначати за формулою:

Подпись: І = К-( ф Л

—- + 0,05 + 0,01 +140 • V

U00 CHJ

де К — первісне капіталовкладення, грн.;

Ф — заробітна плата в відсотках від капіталовкладень;

Подпись:Ф = 31-3-1пУ +

Vc. H. — річний об’єм біогазу, якого не вистачає для покриття власних по-

о

треб БГУ, тис. м.

Ефективність використання збродженого осаду в якості доб­рив оцінюється в 55 грн. на тону сухого органічного залишку,

з

ефект утилізації 1000 м товарного біогазу 140 грн., додаткові капі — таловкладення на 1 т субстрату прийняті 180 грн./м, ефект від зме­ншення забруднення навколишнього середовища визначено за [1,

4].

В реальних умовах, згідно досвіду експлуатації БЕУ, витрати енергії біогазу на власні потреби вище, ніж у моделі, яку досліджу­вали. Терміни окупності скорочуються зі збільшенням їх продукти­вності (за даними табл. 2.13 — навпаки). Показники роботи деяких діючих БЕУ, наведені в таблиці 2.14.

image012

Як видно з таблиці, для забезпечення технологічних парамет­рів процесу витрачається 40…50 % виробленого біогазу. Частку за­лишкового біогазу можна визначити за формулою:

Подпись: ЛтЧПел

з

де Qh6 — нижча теплота згоряння біогазу, МДж/м ;

Ыел — потрібна електрична потужність на виробництво 1 м біогазу, МДж/м3;

Qx — потрібна кількість теплової енергії на виробництво 1 м біогазу, МДж/м3;

г)С І, Л і — ККД використання біогазу відповідно до електричної та тепло­вої енергії, що генерується, відповідно.

Таблиця 2,14 — Показники роботи деяких сільськогосподарських біогазових установок (БГУ)

Показники

"КОБОС-1"

"Біогаз-ЗОІС", Сумське НПО ім. Фрунзе

УкрНІІ-

агропроекта

Ферми "Папарес, с/г "Огре"

Пярнузької

свиноферми

Фірми "Енбом", Фінляндія

Об’єм реактору, м3

2×15

300

150

2×75

2×3260

120

Температура зброджування, °С

40±2

40±1

40±1

54±2

38

35…40

Вихід біогазу за добу, м3

500

350

178

265

6210

140

Добова переробка біомаси, т

до 50

30,9

16,5

20

400

7

Вихід біогазу з 1т біомаси, м3

2

ІД

1,2

2,65

1,04

1,46

Час обігу біомаси, діб

5

10

9

5

16

14

Вологість вхідної біомаси, %

96,2

99,5

93,7

93,6

94,1

95,2

Товарний біогаз, %

59,3

55,2

52,1

52,1

60,6

60

Споживана потужність, кВт-год/добу

100,2

151

24,5

Кількість обслуговуючого персоналу, чол.

4

4

4

4

15

4

Капітальні вкладення, тис. гри.

170

350

25,2

66,54

2790

308,64

Капітальні витрати, гри.

а) на переробку 1т біомаси

6,01

11,65

4,2

10,12

19,1

105,8

б) на отримання 1 м3 газу

0,5

1,03

0,4

6,73

1,23

6,17

Враховуючи частку товарного біогазу, отриману шляхом удо­сконалення енергопостачання установки, можна суттєво підвищити ефективність її роботи. Заміна біогазом твердого та рідкого палива забезпечує не тільки економічний зиск, але й дозволяє досягнути значного скорочення збитків від забруднення навколишнього сере­довища. Проведено дослідження для ВТК «Запоріжсталь» міста За­поріжжя. Хазяйство має комплекс продуктивністю 8000 голів сви­ней. Енергопостачання ферми здійснюється котельнею, яка працює біопаливі та природному газі. Продукти згоряння перед викидами в атмосферу не очищуються. Оцінку економічного збитку від забру­днення навколишнього середовища проведено за методикою [22, 23]. В результаті досліджень встановлено, що річний економічний ефект від заміни природного палива біогазом складе понад одного мільйона гривень.

Газ зі звалищ. Приведені в публікаціях дані з економічної оці­нки утилізації біогазу зі звалищ, значно відрізняються один від од­ного. У більшості випадків, думки збігаються в тому, що видобуток та утилізацію газу доцільно проектувати не більш ніж на 20.. .25 рі­чний період. Розрахункова кількість біогазу з однієї тони відходів протягом 20 років складає ЗО… 100 м, передбачається, що кількість біогазу протягом 50-річного періоду повного розкладання повинна скласти 100… 150 м на тону відходів [24]. За іншими даними, зага — льний вихід газу за весь час зброджування може досягати 250 м на тону відходів. Нами було зроблено спробу зробити економічну оці­нку заходів з організації видобування біогазу на міському звалищі Запоріжжя. Приймемо, що із однієї тони сміття виділяється 100 м біогазу. Площа звалища, що придатна для збору газу складає 36 га (400х 900 м), висота шару в середньому 8 м; щільність сміття 1350 кг/м. Загальний вихід біогазу складе:

Vr3B = 360000 • 8 • 1350 • 100 = 3,9 • 108 м3.

Якщо передбачити двадцятирічну експлуатацію звалища з ме-

1

тою видобутку газу, річний вихід біогазу складатиме 1,95* 10

З в о

м /рік, що відповідає годинній витраті — приблизно 2000 м /год. Ва­ртість будівництва системи біогазу, збору та утилізації складає, за попередніми розрахунками, 142,5 тис. гри. Економія від заміни ма­зуту біогазом, якщо вартість 1 тони мазуту складає 35 грн., з ураху­ванням вартості установки для збору газу, вже після першого року експлуатації оцінюється в 177 тис. грн. Варто також зазначити, що із-за відсутності реального досвіду використання в Україні подіб­них установок, наведені дані можуть бути неточними.

Очевидно, потрібні більш глибокі дослідження з встановлення достовірної методики оцінки потенційного виходу біогазу, способів консервації та експлуатації звалищ, методам обробки та утилізації газу. Проте, навіть приблизні розрахунки, що ґрунтуються на даних закордонних джерел, доводять безперечну доцільність використан­ня газу зі звалищ.

Обробка біогазу. Умови отримання біогазів та наявність в їх складі шкідливих та баластних речовин, свідчить про необхідність попередньої обробки біогазу перед використанням в теплових установках. Основні етапи підготовки газу до використання на ри­сунку 2.4. В залежності від способу використання газу, ступінь очищення може бути різною [7]. Процес відокремлення зважених частинок для попередження засмічення арматури та трубопроводів, є вкрай необхідним. В більшості випадків достатньо застосування грубої фільтрації в гравійному фільтрі [24], але іноді використову­ють тонкі фільтри зі скловолокна, що пов’язано з додатковими ви­тратами.

Рисунок 2.4 — Основні етапи підготовки біогазу для використання в те­плових установках

Оставить комментарий