Производство биогаза чертежи и проекты составить бизнес план

Электроэнергетический факультет

Кафедра теплоэнергетики

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Проект биогазовой установки комплексной утилизации органических отходов

Пояснительная записка

Аннотация

Пояснительная записка содержит 100 листов, включая 12 рисунков, 9 таблиц, 1 приложений, 24 источника информации. Графическая часть выполнена на 8 листах формата А1.

В данной выпускной квалификационной работе изложены основные положения и произведен конструктивный и тепловой расчет биогазовой установки на базе СПК колхоз «Красногор». Предложена компоновка, выбрано основное и вспомогательное оборудование.

Проектом предусмотрено двухстадийное сбраживание органических отходов – это позволит сократить время сбраживания и повысить производительность биогазовой установки.

В экономической части рассчитаны основные технико-экономические показатели, определен срок окупаемости биогазовой установки.

В разделе безопасность труда произведен анализ безопасных условий труда, рассмотрены вопросы молниезащиты и заземления электрооборудования.

Содержание

Биогазовые установки обеспечивают переработку органических отходов (стоков животноводческих производств и растениеводства) и осадков сточных вод в биогаз (горючий газ). Наряду с биогазом биогазовые установки производят высокоэффективное дорогостоящее жидкое органическое удобрение.

В настоящее время многие российские предприятия активно разрабатывают и осваивают производство биогазовых установок различной мощности и назначения. В большинстве стран мира биогазовые технологии стали стандартом очистки и утилизации муниципальных и индустриальных сточных вод и переработки сельскохозяйственных и твердых бытовых отходов с целью получения биогаза для производства тепловой и электрической энергии и высокоэффективного органического удобрения.

Увеличение выбросов парниковых газов, рост потребления воды и ее загрязнение, снижение плодородия земель, неэффективная утилизация отходов и растущие проблемы с загрязнением окружающей среды, обезлесивание являются следствием нерационального использования природных ресурсов по всему миру. В 2010 г. страны ЕС увеличили вклад биомассы в общее потребление энергии в мире до 12 %, а прогноз роста биомассы как источника возобновляемой энергии в мире предполагает достижение 23,8 % к 2040 г. Биогазовые технологии являются одним из важных компонентов в цепи мер по борьбе с указанными проблемами и обеспечению прогнозов развития биоэнергетики.

Анализ внедрения биогазовых технологий на уровне государственных программ и индивидуальных хозяйств показывает, что это внедрение имеет следующие цели:

– дешевое производство энергии (индивидуальный и государственный уровень);

– увеличение урожайности сельскохозяйственных культур с помощью применения биоудобрений (индивидуальный и государственный уровень);

– улучшение качества сельскохозяйственной продукции – производство экологически чистых продуктов;

– улучшение социальных условий жизни сельского населения (индивидуальный и государственный уровень);

– сохранение лесопосадок, снижение эрозии почв (в основном государственный уровень);

– повышение уровня жизни сельского населения (в основном государственный уровень);

– снижение безработицы в сельских районах (государственный уровень);

– снижение миграции из сельской местности (государственный уровень).

Индивидуальные  хозяйства могут получить выгоду и от внедрения биогазовой установки, и от использования продуктов переработки отходов в этой установке. Расчеты показывают, что срок окупаемости биогазовой установки составляет в среднем три года, хотя для многих установок возможен срок менее одного года, поэтому для сельских жителей большой проблемой является именно первоначальная стоимость установки.

Эффект внедрения биогазовых технологий в государственную экономику заключается в следующем:

– переработка отходов на биогазовых установках улучшает санитарные и гигиенические условия жизни населения и уменьшает расходы на здравоохранение;

– рассматривая эффект биогазовых технологий в энергетическом секторе, нужно учитывать, что производство биогаза создает экономию ископаемых источников энергии страны;

– использование биоудобрений увеличивает продуктивность сельскохозяйственных земель;

– использование биогаза снижает стоимость производства сельскохозяйственной продукции;

– использование биогаза вместо таких традиционных источников энергии, как керосин и дрова, сохраняет экологический баланс и увеличивает собственную выгоду на величину стоимости сохраненных лесов;

– цены на энергию, производимую из биогаза, соперничают с ценами на энергию и топливо на рынке и являются стабильными, децентрализованными и независимыми от цен, существующих на рынке;

– децентрализованное производство энергии обеспечивает безопасность энергетической системы, уменьшает потери в энергетической системе и затраты на сооружение энергопроводящих путей и коммуникаций;

– децентрализованные биогазовые системы в сельской местности увеличивают занятость населения и снижают разницу между доходами разных слоев населения в разных областях страны.

На макроэкономическом уровне эти эффекты достаточно значительны и проявляют себя при широком распространении биогазовых технологий.

Таким  образом, внедрение биогазовых технологий положительно влияет на энергетику, сельское хозяйство, окружающую среду, здравоохранение и занятость населения страны.

Россия  обладает огромными запасами биоресурсов, включая сельскохозяйственные и лесные отходы. Количество органических отходов разных отраслей народного хозяйства России составляет более 390 млн т, а в то же время 70 % территории России не имеет надежного централизованного энергоснабжения. Внедрение биогазовых технологий может обеспечить бытовые энергетические нужды населения, проживающего вдали от систем централизованного обеспечения энергией.

К настоящему времени разработано и применяется множество технологий получения биогаза, основанных на использовании различных вариаций температурного режима, влажности, концентрации бактериальной массы, длительности протекания биореакции. Всего в мире в настоящее время используется или разрабатывается около 60 разновидностей биогазовых технологий. Не останавливаясь детально на всех фирмах-производителях биогазовых установок, назовем лишь некоторые из них: группа фирм ЕРС, «Biogaz PlanET», Darmstadt, «Regio Energiesysteme», «Bio Energy Biogas GmbH», «Vogelsang», «Mayer Maschinenbauge-sellschaft GmbH», «Awila», «PlanET Biogastechnik GmbH», «Strautmann», «Innex Warmetauscher GmbH», «Schmack Biogas AG» и др.

В России построено всего около 300 биогазовых установок – это очень мало, так например в Германии их насчитывается более 3000. В е в п. Самородово (ОOО «Комплексные Системы Утилизации») эксплуатируется первая в области биогазовая установка. Основной получаемый продукт – биоудобрения. При объёме реактора 25 м3, производительность по биогазу составляет до 65 м3/сутки.

В качестве объекта для дипломного проекта был взят СПК Красногор. Для него будет рассчитано и спроектировано основное и вспомогательное оборудование биогазовой установки для переработки навоза КРС с учетом особенностей технологии. В связи с постоянным ростом удельных затрат на производство актуальность внедрения биогазовых технологий возрастает. Результатом брожения навоза является биогаз, который будет использоваться в качестве топлива для котлов и воздухоподогревателей, а также органические биоудобрения.

1 Краткая характеристика объекта

Предприятие – СПК колхоз «Красногор», область,

Основной вид продукции – молоко, мясо, зерно.

Количество голов крупнорогатого скота – 1212.

Количество голов свиней – 2560.

Продолжительность отопительного периода, сут – 204.

Температура наружного воздуха для отопления tн.о, ˚С – -32.

Количество навоза крупнорогатого скота в сутки – 15 тонн.

Количество навоза свиней в сутки – 5 тонн.

Способ удаления навоза – скребковый транспортер.

Влажность удаляемого навоза, % – 75.

Температура удаляемого навоза, ˚С – 18 ÷ 24.

Помещение для размещения биогазовой установки – бывшее здание мельницы.

Потребность в электрической энергии:

зимой – 299800 кВт;

летом – 189880 кВт.

1 – помещение для размещения биогазовой установки (бывшее здание мельницы); 2 – свиноферма; 3 – коровники.

Рисунок 1.1 – Схема размещения помещения для биогазовой установки

2 Получение биогаза

2.1 Особенности биогазового топлива

Процессы разложения органических отходов с получением горючего газа и его использованием в быту известны давно: в Китае их история насчитывает 5 тыс. лет, в Индии – 2 тыс. лет. Природа биологического процесса разложения органических веществ с образованием метана за прошедшие тысячелетия не изменилась. Но современные наука и техника создали оборудование и системы, позволяющие сделать эти «древние» технологии рентабельными и применяемыми не только в странах с теплым климатом, но и в странах с суровым континентальным климатом, например в России.

Биогаз плохо растворим в воде, состоит из метана (55 ÷ 85 %) и углекислого газа (15 ÷ 45 %), могут быть следы сероводорода. Его теплота сгорания составляет от 21 до 27,2 МДж/м3. При переработке 1 т свежих отходов крупного рогатого скота и свиней (при влажности 85 %) можно получить от 45 до 60 м3 биогаза, 1 т куриного помета (при влажности 75 %) – до 100 м3 биогаза. По теплоте сгорания 1 м3 биогаза эквивалентен: 0,8 м3 природного газа, 0,7 кг мазута, 0,6 кг бензина, 1,5 кг дров (в абсолютно сухом состоянии), 3 кг навозных брикетов. Биогаз, как и природный газ, относится к наиболее чистым видам топлива.

Получение биогаза из органических отходов имеет следующие особенности:

– осуществляется санитарная обработка сточных вод (особенно животноводческих и коммунально-бытовых), содержание органических веществ снижается до 10 раз;

– анаэробная переработка отходов животноводства, растениеводства и активного ила приводит к минерализации основных компонентов удобрений (азота и фосфора) и их сохранению (в отличие от традиционных способов приготовления органических удобрений методами компостирования, при которых теряется до 30 ÷ 40 % азота);

– при метановом брожении высокий (80 ÷ 90 %) КПД превращения энергии органических веществ в биогаз;

– биогаз с высокой эффективностью может быть использован для получения тепловой и электрической энергии, а также в двигателях внутреннего сгорания;

– биогазовые установки могут быть размещены в любом регионе страны и не требуют строительства дорогостоящих газопроводов.

Биогазовые технологии позволяют наиболее рационально и эффективно конвертировать энергию химических связей органических отходов в энергию газообразного топлива и высокоэффективных органических удобрений, применение которых, в свою очередь, позволит существенно снизить производство минеральных удобрений, на получение которых расходуется до 30 % электроэнергии, потребляемой сельским хозяйством.

2.2 Производство биогаза

Интенсивное внедрение биогазовых технологий в развитых и развивающихся странах, повышение их эффективности и рентабельности внесли значительные изменения в переориентировку этих технологий от только энергетических к экологическим и агрохимическим (производство удобрений), особенно при переработке разнообразных органических отходов. Очевидно, это является решающей альтернативой для получения биогаза.

************************ЧАСТЬ РАБОТЫ ДЛЯ ОЗНАКОМЛЕНИЯ****************************

Список использованной литературы доступен в полной версии работы

Заключение

В результате выполненного проекта разработана биогазовая установка для СПК «колхоз «Красногор», предложена компоновка установки, произведены конструктивный, тепловой и гидравлический расчеты, расчет выхода газа. В технико-экономическом разделе определены капитальные, эксплуатационные затраты и срок окупаемости.  В разделе безопасность рассмотрена охрана труда.

Предложенный проект биогазовой установки является экономически выгодным. Выполнена одна из целей дипломного проекта – повышение скорости метанообразования

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

Фотографии помещения для биогазовой установки

Здравствуйте уважаемые Председатель и члены Государственной Аттестационной Комиссии, предлагаем Вашему вниманию выпускную квалификационную работу на тему «Проект установки комплексной утилизации органических отходов»

Биогазовые установки обеспечивают переработку органических отходов в биогаз и высокоэффективное дорогостоящее жидкое органическое удобрение.

Биогаз состоит из метана (55 ÷ 85 %) и углекислого газа (15 ÷ 45 %), могут быть следы сероводорода. Его теплота сгорания составляет от 21 до 27,2 МДж/м3. При переработке 1 т свежих отходов можно получить от 45 до 60 м3 биогаза. Биогаз, как и природный газ, относится к наиболее чистым видам топлива.

В России построено всего около 300 биогазовых установок – это очень мало, так например в Германии их насчитывается более 3000.

В общем случае биогазовая установка включает в себя герметичный резервуар с хорошей теплоизоляцией, систему подогрева, перемешивания, приемную емкость, систему загрузки и выгрузки сырья, газгольдер. для выработки электрической и тепловой энергии может быть применена когенерационна установка.

Процесс разложения можно разделить на 4 этапа (слайд 3) в каждом из которых участие принимают много разных групп бактерий:

В большинстве биогазовых установок процессы расщепления протекают параллельно, т.е. они не разделены ни территориально, не во времени. Такие технологии называют одноступенчатыми (рисунок 3.4).

В качестве объекта для дипломного проекта был взят СПК «колхоз «Красногорский». Для него будет рассчитано и спроектировано основное и вспомогательное оборудование биогазовой установки для переработки навоза В связи с постоянным ростом удельных затрат на производство актуальность внедрения биогазовых технологий возрастает.

 Четреж Метантек

 Чертеж Компановка биогазовой установки

 Чертеж Разрез А-А

 Чертеж Разрез Б-Б

Четреж Реактор кислотогенеза

 Чертеж Реактор метаногенеза

 Чертеж Температурные графики

 Чертеж Технико-Экономические показатели биогазовой установки

  Скачать:
У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ