Шляхи вдосконалення та інтенсифікації процесів і обладнання для виробництва біогазу. Використання сонячної енергії для інтенсифікації процесу ферментації субстрату. Аналіз шкідливих чинників та заходи по їх усуненню при експлуатації біогазової установки.
Аннотация к работе
Функціонування підприємств харчової промисловості в умовах ринку та постійного підвищення тарифів на енергетичні ресурси вимагає зниження витрат на енергоспоживання. З метою підвищення енергоефективності виробничих процесів на підприємствах харчової промисловості та зниження енергетичної залежності від постачальників на ринку, доцільним вважається будівництво та експлуатація біогазових установок з відходів виробництва. Отримання біогазу з органічних відходів дає можливість, на певному рівні, вирішувати одразу декілька проблем, що стоять перед АПК країни: енергетичну - отримання висококалорійного палива; екологічну - утілізація органічних відходів, які нагромадєуються у природі; фінансову - зниження витрат на утилізацію органічних відходів і придбання енергоносіїв. Проаналізувати сучасний стан енергопостачання цукрових заводів та обґрунтувати доцільність використання біогазових установок для підвищення їх енергетичної ефективності. Розробити рішення по цілорічному використанню біогазової когенераційної установки системи енергопостачання цукрового заводу.Технологія виробництва цукру з бурякової сировини на заводі, де всі операції механізовані і виконуються безперервним потоковим способом цілодобово, є складним процесом (рис. В сучасних дифузійних апаратах безперервної дії буряк, порізаний в стружку, рухається назустріч гарячій воді, в яку поступово дифундує цукор з бурякової стружки. При такому протитоковому висолажіванні одержують дифузний сік, який містить майже весь цукор буряка, а в обезцукреній стружці (жом) втрачається всього лише близько 0,3% цукру по буряках. Крім того, аніони багатьох солей і кислот, що містяться в дифузійному соку, утворюють осад з іоном кальцію і, таким чином, видаляються з розчину (наприклад, аніони щавлевої, фосфорної і ряду інших кислот), відбувається, отже, очищення соку. У маточне розчині, відділеному від утфеля II кристалізації, хоча і міститься близько 50% цукру по масі розчину, але отримати цей цукор методом подальшого уварювання і кристалізації вже не вдається, тому що містяться в ньому несахара ускладнюють кристалізацію.Беручи до уваги невпинний приріст цін на енергоресурси, все більше постає питання про використання саме альтернативних джерел енергії, які можна отримати з біомаси, тим паче Україна являється аграрною країною. Отримання біогазу з органічних відходів дає можливість, на певному рівні, вирішувати одразу декілька проблем, що стоять перед АПК країни: енергетичну - отримання висококалорійного палива; агрохімічну - отримання екологічно чистого добрива: екологічну - утилізація органічних відходів які нагромаджуються в природі: фінансову - зниження витрат на утилізацію органічних відходів і придбання енергоносіїв. Переробляючи біомасу шляхом анаеробного зброджування отримуємо біогаз, спаливши який в котлах ТЕЦ цукрового заводу або в газодизель-генераторах, отримаємо електричну та теплову енергію, а також високоякісне, позбавлене домішок та патогенної мікрофлори органічне добриво, яке може бути використане на сільськогосподарських угіддях, що дозволить збільшити врожайність в 2-4 рази. Агропромисловий сектор України, виробляючи значні обсяги органічних відходів і потенційно володіє ресурсами для виробництва біогазу, здатними замістити 2,6 млрд. м.куб. природного газу на рік (теоретичний потенціал). Біогазові проекти у харчовій промисловості можуть бути організовані одним із способів: - виробництво біогазу на базі відходів окремого підприємства (наприклад, жом цукрового заводу, барда спиртового заводу), при цьому один вид відходу буде домінуючим;Перші БГУ зявилися ще до заснування наукових основ метаногенезу. Аналогічні установки були збудовані в 1918 р. у Німеччині, в 1922 р. Це були циліндричні ємності, в які з тваринницьких приміщень трубами та жолобами стікав гній. Перші більш досконалі й продуктивні БГУ, з ємністю реактора від 300 до 2500 м3 та часом зброджування 10-20 діб, були сконструйовані в Німеччині в 1947-1950 рр. Після цього масове виробництво установок розпочалося в багатьох країнах світу - Китаї, Індії, Англії, США, Франції тощо. У європейській практиці 75% біогазу виробляється з відходів сільського господарства, 17% - з органічних відходів приватних домогосподарств і підприємств, ще 8% - з муніципальних каналізаційних стоків та каналізаційних стоків окремих виробництв [4].Воно відбувається у спеціальних біогазових або біоенергетичних установках, у яких за рахунок анаеробної біоконверсії метаноутворюючими мікроорганізмами органічних речовин одержують енергоносій у вигляді біогазу, високоякісне знешкоджене органічне добриво і, навіть, кормові добавки. В умовах реформування аграрного сектора економіки України це дозволить на першому етапі зменшити споживання електроенергії для потреб сільськогосподарських підприємств, а в подальшому, широко впроваджуючи мотор-генератори на біогазі, повністю перейти на самозабезпечення господарств електроенергією. При утилізації біомаси будь-якого походження шляхом анаеробної ферментації утворюються такі фракції: 1) біога
План
ЗМІСТ
ВСТУП
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ СУЧАСНОГО СТАНУ ЕНЕРГОПОСТАЧАННЯ ЦУКРОВИХ ЗАВОДІВ ТА ВИКОРИСТАННЯ БІОГАЗОВИХ УСТАНОВОК
1.1 Технологічний процес виробництва цукру
1.2 Потенціал виробництва біогазу на цукрових заводах
1.3 Історія розвитку біогазових установок
РОЗДІЛ 2. ШЛЯХИ ВДОСКОНАЛЕННЯ ТА ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ПРОЦЕСІВ І ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА БІОГАЗУ
2.1 Основи біотехнології виробництва біогазу
2.2 Інтенсифікація процесу метаноутворення
2.3 Структура та класифікація біогазових установок
2.4 Шляхи вдосконалення біогазових установок
2.5 Використання сонячної енергії для інтенсифікації процесу ферментації субстрату
РОЗДІЛ 3. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЕНЕРГОПОСТАЧАННЯ ЦУКРОВИХ ЗАВОДІВ ШЛЯХОМ ВИКОРИСТАННЯ БІОГАЗУ В КОГЕНЕРАЦІЙНІЙ УСТАНОВЦІ
3.1 Схеми використання біогазу
3.2 Застосування когенераційних технологій у використанні біогазу
РОЗДІЛ 4. ЗАСТОСУВАННЯ БІОГАЗОВОЇ КОГЕНЕРАЦІЙНОЇ УСТАНОВКИ ДЛЯ ЦУКРОВОГО ЗАВОДУ
4.1 Технічні рішення по цілорічному використанню біогазової когенераційної установки
4.2 Технологічний процес виробництва біогазу з бурякового жому
4.3 Матеріальний та тепловий баланс виробництва біогазу з жому цукрового буряка
4.4 Вибір і розрахунок ДВЗ біогазової когенераційної установки
РОЗДІЛ 5. РОЗРОБКА СИСТЕМИ ОБЛІКУ ЕНЕРГОНОСІЇВ БІОГАЗОВОЇ УСТАНОВКИ
5.1 Вибір приладів обліку енергоносіїв та контролю технологічних параметрів біогазової установки
5.2 Розробка системи АСКОЕ для комплексного обліку енергоносіїв біогазової установки
РОЗДІЛ 6. ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ВПРОВАДЖЕННЯ БІОГАЗОВОЇ КОГЕНЕРАЦІЙНОЇ УСТАНАНОВКИ ЦУКРОВОМУ ЗАВОДІ
6.1 Витрати на виробниц біогазу у період роботи цукрового заводу
6.2 Оцінка енергоефективності роботи біогазової когенераційної установки
РОЗДІЛ 7. ОХОРОНА ПРАЦІ
7.1 Аналіз та оцінка факторів професійних ризиків на обєкті
7.2 Заходи щодо захисту робочого місця і попередження професійних ризиків
7.3 Аналіз шкідливих чинників та заходи по їх усуненню при експлуатації біогазової установки