Вибір схеми обігріву біогазової установки в залежності від режиму її роботи та частки витрат на власні потреби
Точно і надійно підтримувати потрібні параметри технологічних процесів, що досягається використанням регулюючих та зміїво
шувальних клапанів, датчиків контролю та іншого автоматичного обладнання здатні сучасні системи теплопостачання. Точний підбір теплообмінних поверхонь і схем їх підключення до загальної теплової мережі залишається основним критерієм надійності і якості систем.
Значно знизити витрати на обігрів біогазової установки, який може бути здійснений по однотрубної або двотрубної схемами дозволяє застосування теплоутилізаторів.
Основна відмінність пропонованих схем від існуючих є обігрів приймального резервуару в холодний період року до завантаження гною в біореактор і підтримки необхідної температури, (+5 °С). Це технічне рішення обґрунтовується циклічністю завантаження біореакторів і значним терміном зберігання вихідної сировини між завантаженням-вивантаженням. Відсутність попереднього підігріву свіжого субстрату та утилізації тепла збродженого субстрату призводить до значних коливань температур всередині реактора, залежать від дози завантаження та режиму зброджування. Коливання температур в цьому «випадку знаходяться в межах від 2,1 °С (мезофільний режим) до 7,5 °С (термофільний режим). Потрібно передбачати ступінь попереднього підігріву для запобігання таких коливань.
Знизити коливання температур всередині реактора до величин
1,3 і 4,4 °С дозволяє застосування теплоутилізаторів відповідно, що дозволяє виключити додаткову щабель підігріву в разі мезофільно — го режиму.
Свіжий субстрат у момент завантаження в біореактор надходить попередньо в теплоутилизатор, де відбувається його підготовка протягом 1 год. За цей час він підігрівається до t = 17 °С (мезо — фільних режим) або t = 29 °С (термофільний режим). Свіжий субстрат надходить в біореактор з температурою, що не відповідає режиму зброджування. При цьому відбувається зниження температури всередині реактора на 1,3 °С (для мезофільного режиму). Система обігріву реактора розраховується таким чином, щоб забезпечувати догрів біомаси протягом циклу роботи установки до розрахункової температури. У цьому випадку коливання температури знаходиться в межах 2 °С і не впливає на процес переробки. Кількісне регулювання відпустки тепла представляється оптимальним у зв’язку з обмеженням температури контактної поверхні системи обігріву біореактора.
На підставі вивчення циклічного режиму роботи теплоутили — затора для підвищення ефективності пропонується використовувати один робочий теплообмінник, залишаючи другий як резервний на випадок зупинки першого. Це дозволяє знизити втрати в навколишнє середовище під час простою і збільшити періодичність завантаження теплообмінника в два рази.
Гаряча вода є основним теплоносієм для теплопостачання систем обігріву БДУ. Однак можна застосовувати і інші теплоносії (перегрітий або насичений пар).
Зустрічаються в літературі пропозиції щодо застосування для обіїріву димових газів, які є технічно не виправданими і малоефективними, а також не можуть розглядатися як перспективні у зв’язку з малою теплоємністю димових газів і обмежень по температурі поверхні контакту.
Класифікаційна таблиця для вибору її схеми обігріву складена на підставі вивчення кліматичних умов експлуатації та розмірів БДУ (таблиця 5.1). Класифікація вибору схем обігріву складена виходячи з наступних принципів:
> при аналізі витрат на власні потреби БДУ визначено, що зі збільшенням розмірів біореакторів частка витрат на компенсацію тепловтрат останніх знижується, а частка витрат на підігрів субстрату зростає;
> коливання температур при завантаженні свіжого субстрату може вплинути на режим зброджування і знизити продуктивність установки;
> у зв’язку з циклічністю завантаження біореактора для регіонів з низькими температурами розрахунковими може виникати небезпека замерзання субстрату і зупинки устаткування;
У потужність системи обігріву біореактора обмежена температурою контактної поверхні і збільшується лише за рахунок контактної площі, що викликає у певних випадках необхідність установки попереднього підігріву;
> розмір комплексу впливає на застосовуваний обсяг біореакторів, при цьому великі комплекси найбільш кращі з точки зору витрат на
власні потреби і забезпечення виробництва власними енергоресурси ми;
>• для вибору схем обігріву розмір комплексу визначався виходячи з обсягу біореактора: великі — при обсязі біореаткора більше 60 м (понад 100 голів великої рогатої худоби, більше 750 голів свиней); середні — ЗО…60 м3; невеликі — до 30 м3 (до 50 голів великої рогатої худоби; до 375 голів свиней);
> для складання класифікаційної таблиці використана карта кліматичного районування території Украйни по [102]. При цьому параметри приймалися за картками розподілу: 1) середньої температури повітря опалювального періоду; 2) температур холодної п’ятиденки і найбільш холодної доби; 3) тривалості опалювального періоду.
^ Параметрами оптимізації служили: зниження частки втрат у навколишнє середовище системою обігріву і зниження загальних витрат на власні потреби БДУ.
Таблиця 5.1 — Класифікаційна таблиця вибору схем обігріву БДУ для різних кліматичних умов і розмірів тваринницьких ферм і комплексів
|
4 |
двотрубна або однотрубна, з утилізацією тепла збродженого осаду |
двотрубна або однотрубна, з утилізацією тепла збродженого |
однотрубна, з утилізацією тепла збродженого оса — ДУ |
5 |
двотрубна або однотрубна, з утилізацією тепла збродженого |
однотрубна, з утилізацією тепла збродженого осаду |
однотрубна, з утилізацією тепла збродженого оса — ДУ |