WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 


Повышение эффективности пиролиза возобновляемых источников энергии в сельскохозяйственном производстве

На правах рукописи

Якупов Руслан Рафикович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПИРОЛИЗА ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Ижевск 2010

Работа выполнена на кафедре «Технологии и оборудование пищевых и перерабатывающих производств» Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Владимир Вениаминович Касаткин

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Юран Сергей Иосифович

кандидат технических наук

Якименко Александр Иванович

Ведущая организация – Государственное научное учреждение Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ НИИСХ Северо-Востока Россельхозакадемии)

Защита состоится « 17 » декабря 2010 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета КМ220.030.02 в ФГОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 9, ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Ижевской государственной сельскохозяйственной академии», а с авторефератом на сайте http://izhgsha.ru

Автореферат размещен на сайте и разослан ___________________г.

Ученый секретарь диссертационного совета Н.Ю. Литвинюк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы тенденция роста использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) становится достаточно явной. Проблемы развития ВИЭ обсуждаются на самом высоком уровне (ни один самет восьми ведущих держав не обходится без обсуждения энергетических вопросов, в том числе о роли и месте возобновляемых источников энергии). Приняты решения и образованы рабочие группы для выработки рекомендаций по значительному развертыванию рынков возобновляемой энергетики. Практически во всех развитых странах формируются и реализуются программы развития ВИЭ.

Говоря об этой тенденции, следует выделить один принципиально новый момент. До последнего времени в развитии энергетики прослеживалась четкая закономерность: развитие получали те направления энергетики, которые обеспечивали достаточно быстрый прямой экономический эффект. Связанные с этими направлениями социальные и экологические последствия рассматривались лишь как сопутствующие, и их роль в принятии решений была незначительной. При таком подходе ВИЭ рассматривались лишь, как энергоресурсы будущего, когда будут исчерпаны традиционные источники энергии, или когда их добыча станет чрезвычайно дорогой и трудоемкой. Так как это будущее представлялось отдаленным. Однако, за последнее столетие добыча нефти в мире выросла почти в 20 раз и продолжает расти достаточно быстро. По оценкам специалистов, в течение 40-50 лет запасы углеводородов будут практически исчерпаны. В этих условиях энергетический потенциал таких топлив как дрова, торф, мусор будет иметь важную роль. Увеличение объема потребления биологического топлива сыграет важную роль в энергетике региона, особенно в сельском хозяйстве. Поэтому применение электротехнологий на различных этапах пиролизного сжигания отходов сельскохозяйственного производства является актуальной, решение которой видится в использовании электростатического поля и ультразвукового излучения (УЗИ).

Результатом исследований стали научно исследовательские работы по заказам Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Удмуртской Республики и Министерства сельского хозяйства Российской Федерации, а так же призовое место в конкурсе Министерства экономики Удмуртской Республики «Десять лучших инновационных работ Удмуртской Республики». Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА.

Цель исследований состоит в повышении эффективности пиролиза возобновляемых источников энергии для сельскохозяйственного производства на основе электротехнологий.

Объект исследований: процессы переработки отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств для получения теплоэнергии путем преобразования в высококалорийное топливо.

Предмет исследований: электротехнологии, ускоряющие процесс пиролиза при утилизации отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств.

Теоретической и методической основой исследований послужили труды ведущих ученых и специалистов отрасли по исследуемой проблеме. В процессе решения отдельных задач применялись аналитический, графический и расчетно-конструкторский методы, а также методики по оценке экономической эффективности работы.

Научную новизну работы составляют:

-способ сжигания древесных отходов и льняной костры в вихревом газогенераторе с использованием УЗИ и электростатического поля, для интенсификации теплотворной способности пиролизного газа;




-эффект влияния электрического поля при сжигания пиролизного газа;

-математические модели интенсификации пиролиза, дающие возможность расчета энергоемкости и других режимов процесса утилизации отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств;

-аналитические зависимости для определения геометрических параметров установок требуемой производительности.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Диссертационная работа выполнялась в рамках реализации Энергетической стратегии России до 2020, 2030 годов; программы по развития сельского хозяйства на 2010 – 2017 годы. Результаты диссертационной работы использованы при выполнении НИР по темам: «Проведение научных исследований и разработка технологии промышленной переработки помета в удобрение» (заказчик Министерство сельского хозяйства РФ), «Разработка технико-экономического обоснования по применению ресурсо-энергосберегающей технологии переработки отходов агропромышленного комплекса удмуртской республики на базе сельхозпредприятий Малопургинского района с оценкой энергетического потенциала образующихся отходов биомассы» (заказчик Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды УР).

На основании проведенных теоретических и лабораторных исследований разработана система электрифицированных ресурсосберегающих и технических средств для обогрева помещений в быту сельского населения, а так же изготовлена и апробирована установка для утилизации отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств и быта населения удовлетворяющая технологическим требованиям.

Полученные в диссертационной работе результаты обобщены для использования в учебном процессе при подготовке студентов, обучающихся по направлениям «Агроинженерия» и «Технология продуктов питания».

Защищаемые положения:

-способ утилизации отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств;

-математическая модель процесса выработки генераторного газа;

-теоретическое обоснование конструктивных и технологиче­ских параметров газогенераторной установки;

- результаты экспериментальных исследований;

- технико-экономическое обоснование целесообразности использования энергосберегающей технологии утилизации отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практических конференциях: «Инновационное развитие АПК. Итоги и перспективы», Ижевск, 2007; «Научный потенциал аграрному производству посвящается 450 летию вхождения Удмуртии в состав России», Ижевск, 2008; «Экология и сельскохозяйственная техника», Санкт-Петербург, 2009, «Десять лучших инновационных работ Удмуртской Республики», Ижевск, 2010.

Публикации. Основные положения работы и результаты исследований опубликованы в 7 печатных изданиях, одна из статей в издании, рекомендованном перечню ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений. Работа изложена на 120 страницах основного текста, содержит 42 рисунка, 12 таблиц и список использованных источников из 154 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит краткое изложение вопросов исследуемой проблемы, сущность выполняемой работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Анализ развития и применения нетрадиционных источников энергии в сельскохозяйственном производстве" на основе анализа научных и литературных источников исследуется проблема использования отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств для производства энергии. В нашей стране недостаточно отработанных промышленных технологий, позволяющих масштабно решать проблему утилизации отходов с целью получения возобновляемых источников энергии.

В этой связи поставлены задачи научных исследований:

- разработать способ организации процесса пиролиза в газогенераторе, с использованием УЗИ и электростатического поля для ускорения газовых потоков;

- исследовать кинетику пиролиза отходов переработки древесины, нагреваемых в электростатических и УЗИ полях под инфракрасным (ИК) излучением, в вихревом газогенераторе;

- создать физические модели и дать математические описания процессов пиролиза с использованием ультразвука и инфракрасного излучения в электростатическом поле;

- исследовать лабораторные макеты и опытные образцы газогенераторной установки;

- обосновать эффективность разработанной технологии.

Во второй главе «Лабораторно-теоретическое исследование гипотезы интенсификации пиролизного сжигания отходов сельскохозяйственного производства» рассматривается пиролиз под действием ультразвукового излучения и сжигание генераторного газа в вихревой камере под действием электростатического поля.

Принципиальная схема идеи пиролиза под действием ультразвукового излучения и сжигание генераторного газа в вихревой камере показана на рисунке 1. Нагретое от ИК излучения из камеры сжигания топливо начинает разлагаться на генераторный газ. С нижней части пиролизной камеры в ограниченных количествах подается воздух. Происходит фильтрационный перенос продуктов распада органических соединений через опилки в камеру сгорания. Для ускорения процесса пиролиза и фильтрационного потока опилки излучаются ультразвуком, а так же электростатическим полем для подачи большего объёма газа и увеличении температуры сгорания.

Рисунок 1- Принципиальная схема интенсификации пиролиза

В камере сжигания за счет специально расставленных форсунок для подачи воздуха организуется вихревое поле горения генераторного газа вдоль внешней поверхности установки. Воздух для подачи в камеру пиролизную используется нагретый от продуктов сгорания в трубе. Для увеличения КПД также подготавливается воздух для подачи в камеру сжигания генераторного газа.

Процесс газогенерации в вихревой установки осуществляется следующим образом. Топливо, загруженное слоем определенной высоты на колосниковую решетку, поджигается и продувается газифицирующим агентом (дутье). Фильтруясь между кусками топлива, кислород дутья постепенно расходуется на окисление углерода. Зона, в которой кислород практически полностью исчезает, называется «кислородной». Из этой зоны выходят СО2, N2,СО (как небольшой недожог), водяной пар. Если высота слоя позволяет, то над «кислородной» образуется «восстановительная» зона. В этом случае в газы, выходящих из слоя, обогащаются оксидом углерода и водородом. Эти газы смешиваются со смолами, парами влаги, углеводородами, «отогнанными» из топлива в процессе пиролиза воздействием температуры, и образуют генераторный газ – продукт газификации.

Процесс газификации зависит от ряда факторов - температуры, состава дутьевой смеси, величины кусков топлива, способности его взаимодействовать с газами (реакционной способности), спекаемости топлива, плавкости золы, равномерности распределения газов по сечению и т. д… Большое значение имеют подача, распределение и перемешивание топлива, разрыхление спекшегося кокса и угля, разрушение комьев шлака, удаление золы, распределение дутья, стабильность режима и т. д.

На первом этапе, исследования проводились на лабораторном макете, представленной на рисунке 2. Загруженное в реактор топливо влажностью от 10…90 % (опилки, костра, угольная пыль) нагревалось от внешнего источника тепла без доступа воздуха. Образованный в результате пиролиза газ, проходя через водный затвор, подавался в накопительный резервуар. А уже от туда газ шел на качественный анализ.

Таблица 1- Состав пиролизного газа

Газообразные продукты Соотношение, %
Диоксид углерода (СО2) 45-55
Оксид углерода (СО) 28-32
Водород (Н2) 1-2
Метан (СН4) 8-21
Другие углеводороды (СnHm) 1,5-3,0




На втором этапе исследований добавили в рабочую камеру источник ультразвука. С помощью ультразвука заметно ускоряется процесс фильтрационного переноса газов. Воздействие ультразвука приводит к турбулизации среды, нарушению пограничного слоя, а также к периодическому созданию вакуума в фазе разрежения звуковой волны. Эти факторы приводят к ускорению процесса пиролиза.

На третьем этапе к лабораторной установке добавили реактор, с помощью которого подтвердили эффективность использования электростатического поля.

В процессе эксперимента с целью определения производительности измерялось время горения 0,02 м3 костры различной влажности от 10-90 %, по трем режимам (Костра в покое на колоснике, костра со стряхиванием и костра с УЗИ подводом колосника). Влажность топлива определяли на влагомере Sartorius МА-30, который показывает содержание влаги в топливе в процентах. Экспериментальные данные сжигания костры в таблицах 1 и 2.

Таблица 2 - Экспериментальные данные пиролизного газа

Объемная доля СО, % Объемная доля СО2, % Влажность топлива W, % Время сгорания топлива Т, ч Температура горения пиролизного газа Т, 0С
6,4 11 10 20 620
6,3 10,7 20 20.6 580
6,2 10,5 30 21.9 540
6,1 10,2 40 22.5 480
6 10 50 23 390
5,9 9,8 60 23.6 320
5,8 9,5 70 24 230
5,7 9,3 80 24.5 150
5,6 9 90 25 110

Таблица 3 - Экспериментальные данные сжигания пиролизного газа в электростатическом поле

Объемная доля СО, % Объемная доля СО2, % Влажность топлива W, % Время сгорания топлива Т, ч Температура горения пиролизного газа Т, 0 С
5 9,5 10 17.1 970
4,9 9,3 20 18 810
4,7 9 30 18.6 770
4,6 8,7 40 19 710
4,5 8,5 50 19,4 680
4,3 8,3 60 20 580
4,2 8,2 70 20,5 520
4,1 8,1 80 21 400
4 8 90 21,5 150

Анализируя полученные данные и графики (рисунок 4), получаем, что при увеличении влажности время сгорания увеличивается. Угольная пыль имеет наибольшее время сгорания, а костра наименьшее.

1 – рабочая камера; 2 – блок питания с регулятором напряжения; 3 – емкость водяного затвора; 4 –газопровод, 5 - реактор

Рисунок 2 - Лабораторный макет

1- излучатели, 2 – сжигаемый генераторный газ, 3 – горелка, 4 – форсунки подачи воздуха

Рисунок 3 - Схема реактора

Рисунок 4 - График сгорания топлива

В третьей главе «Теоретическое обоснование интенсификации пиролизного сжигания отходов переработки древесины» разработаны модели расчета энергетических составляющих нагрева, разрабатываемого процесса пиролиза.

Для газообразного топлива низшая теплотворная способность 1 м3 топлива (здесь и далее расчеты ведутся на 1 м3 газообразного топлива, воздуха и топочных газов, приведенных к нормальным условиям):

(1)

где СО, Н2, СН4, С2Н4, H2S — содержание соответствующих химических соединений в топливе, объемн. %.

Теплотворная способность пиролизного газа в процессе под действием ИК и УЗИ энергий в электростатическом поле и принудительного потока газа в едином цикле в технологии переработки отходов сельскохозяйственного производства на установках непрерывного действия может быть представлено в виде:

(2)

где Q1- количество энергии от выделенного газа под действием ИК – излучения, Дж; Q2- количество энергии от выделенного газа под действием УЗИ-энергии, Дж; Q3- количество энергии от выделенного газа в атмосфере принудительного потока газа, Дж; Q4 - количество энергии от выделенного газа под действием электростатического поля, Дж.

Количество энергии выделяемое газом под действием ИК – излучения моет быть выражена следующим уравнением:

(3)

где - время, с; - температура, С; - площадь испарения, м2; b – эмпирический параметр; Т - предельная температура нагрева костры, С; - начальная температура, С; R0 – радиус рабочей камеры, м; 0 – начальное время, с., q – теплотворная способность газа, дж/м3

Количество энергии выделяемое газом под действием УЗИ энергии в фильтрационном потоке газа можно представить в виде выражения:

(4)

где 1 - скорость осаждения опилок вниз, м/ч; - удельная поверхность (отношение площади испарения костры к объему опилки), м2/м3; = m2/m - доля пиролизного газа; Т – температура топлива, С; V – объем камеры, м3, q – теплотворная способность газа, дж/м3

Зависимость влияния электрического поля, на теплоперенос газа от внешних условий указывает на то, что это явление связано с определенным видом газовой реакции. Ту же самую закономерность, которой следует эта зависимость, показывает химическая реакция вида A+A=Ag. В чистом газе этой реакции соответствует образование сложной молекулы из более простых. Рост эффекта пропорционально квадрату давления, сильное уменьшение его значения с ростом температуры, которое может быть представлено экспоненциальной кривой, становятся понятными, если предположить, что в основе действия электрического поля на газ лежит реакция указанного типа. Дальнейшее указание в пользу такого представления дают результаты исследований о влиянии на эффект примесей посторонних газов. Если смешать газ, показывающий особенно сильный эффект, например, ацетон с воздухом, в котором эффект несравненно меньше, то эффект в ацетоне не изменяется. Так и должно быть, если образование двойных молекул происходит в ацетоне. Зенфтлебен вначале признал эти данные достаточными для того, чтобы толкование эффекта вести на основе гипотезы о том, что в электрическом поле происходит ассоциация газовых молекул и теплота ассоциации обусловливает наблюдаемый эффект. Если это так, если в электрическом поле наступает ассоциация молекул, то на основании закона действующих масс можно написать

(5)

где р—парциальное давление, -кратной молекулы и Р—общее давление.

При слабых реакциях можно положить равным двум. Так как тогда очень мало по сравнению с Р, то соотношение первое может быть переписано в виде

(6)

Если постоянную равновесия К выразить через теплоту реакции Q, то для числа двойных молекул в единице объема получим

(7)

В газах с готовыми диполями теплота реакции, по крайней мере, отчасти, сводится к взаимодействию диполей. Поэтому

Q=Q0+Q1 (8)

причем Q1 определяется моментом диполей. Кроме того, в каждом; газе, под влиянием внешнего электрического поля, возникают индуцированные диполи, которые также оказывают заметное влияние на теплоту реакции Q. Если часть теплоты реакции Q2, обусловливаемую этими индуцированными диполями, положить пропорциональной квадрату силы поля E, то получим

Q=Q0+Q1()+aE2 (9)

На дипольные молекулы газа действует сила в направлении электрического поля. Поэтому число столкновений молекул, при которых электрические моменты параллельны, увеличивается. Если принять все это во внимание и положить действие поля пропорциональным квадрату силы поля, то для увеличения числа двойных молекул получим

(10)

(11)

Здесь предполагается, что сила поля возрастает от 0 до Е. Постоянная b зависит от и должна быть различной для различных газов. Тепло, которое выделяется при образовании двойных молекул, будет равно Q. Таким образом для количества тепла, освобождающегося в единице объема газа с жестким диполем в электрическом поле, получим

(12)

Точно такую же зависимость выделяющегося тепла q от поля давления и температуры газа дает, как показал Дебай, термодинамический расчет электрокалорического эффекта, который возникает каждый раз, когда в электрическое поле вводится диэлектрик, электрическая проницаемость которого будет зависеть от темпера туры. На основе термодинамических соображений получается соотношение

(13)

где -означает электрическую проницаемость и q — количество тепла, которое возникает в единице объема, когда поле растёт от О до Е. Если использовать связь, которая существует между проницаемостью и поляризацией молекул, а для последней использовать выражение, которое действительно для случая молекул с жесткими диполями, то для q будем иметь соотношение

(14)

где диаметр молекул.

Введя сокращение

(15)

имеем окончательно

(16)

где Q4 - количества тепла, освобождающегося в единице объема газа, Дж

Е - сила поля,

Р - общее давление, Па

Т – температура горения газов, С

Q1 – теплота реакции обусловленная моментом диполей, Дж

k – постоянная Больцмана.

Полученные аналитические зависимости позволили рассчитать основные параметры оборудования. По ним разработана принципиальная схема непрерывного технологического процесса пиролизного сжигании отходов сельскохозяйственного производства в едином цикле на установках непрерывного действия, дано его математическое описание, получены аналитические решения задачи для квазистационарного случая пиролизной возгонки, позволяющие определять количество выделяемого газа и изменение температурного поля в толще топлива от различных технологических параметров:, - температура, теплоемкость, теплопроводность, удельный расход парогазовой среды; - плотность потока ИК-излучения; NУЗ – мощности УЗИ; R, Н – радиус и высота пиролизной камеры; – расход топлива подаваемого в камеру на сжигание; - скорость опилок в пиролизной камере;, - удельная теплоемкость и плотность сухого вещества распыляемого продукта.

В четвертой главе «Экспериментальные исследования установки типа при утилизации отходов сельскохозяйственного производства» на основе теоретических и лабораторных исследований разработана установка, представленная на рисунке 5.

Работает установка следующим образом. Исходное топливо подается через люк 1 и попадает на колосниковую решетку 2. В камере происходит слоевое горение, при котором стабилизируется неоднородность топлива по влажности, сглаживаются провалы по температуре горения и, исключается вероятность прекращения процесса горения при попадании партии топлива повышенной влажности. За время своего перемещения топливо подсушивается, газифицируется и загорается. Для того чтоб топливо не спекалось и слой окислительной зоны был выше, используются вертикальные колосники 3.

1 – топочная дверца; 2 – колосниковая решетка; 3 – вертикальные колосники; 4 – жиклеры вторичного воздуха; 5 – внутренний корпус; 6 –внешний корпус; 7 –зольник; 8-воздуховод; 9- ультразвуковое устройство; 10-электростатическое устройство; 11- предохранительный взрывной клапан; 12-дымоход

Рисунок 5- Схема экспериментальной установки

Во время розжига установки зольник 7 должен быть открытым для того, чтоб поступающего воздуха было достаточно для горения. После того как топливо разгорится, зольный ящик закрывается и воздух необходимый для частичного горения засасывается через щели между ящиком и корпусом. Затем включают УЗИ 9 и электростатические 10 устройства для более эффективного использования топлива. Образующийся в слоевой камере газ поднимается и проходя через колосниковую решетку, освобождаясь от более тяжелых недогоревших частиц, попадает в камеру вихревого горения. В камере вихревого горения газ загорается за счет подачи вторичного воздуха. Воздух поступает через сопла подачи вторичного воздуха, расположенных тангенциально внутреннему корпусу и под углом 30 градусов. Таким образом, в камере вихревого горения образуется вихрь, в котором попавшие недогоревшие частицы, вращаясь, догорают вместе с газом. За счет получившегося вихря траектория горения увеличивается, а значит, газ сгорает полностью, как и частицы топлива. Продукты сгорания попадают в пространство между внешним 6 и внутренним 5 корпусами. Там они частично отдают свое тепло через стенку внутреннего корпуса в камеру слоевого горения для подготовки топлива. В зольник для частичного подогрева воздуха. Ну, а основная часть передает стенке внешнего корпуса для обогрева воздуха. Причем негорючие тяжелые частицы осаждаются в межкорпусном пространстве.

Таким образом, в дымоход вылетает практически охлажденный без минеральных примесей и остатков горючих веществ смесь газов.

В процессе эксперимента с целью определения производительности измерялось время горения 0,02 м3 льняная костра различной влажности от 10-90 %, по трем режимам (в покое на колоснике, опил со встряхиванием и опил с УЗИ подводом колосника). Влажность топлива определяли на влагомере Sartorius МА-30, который показывает содержание влаги в топливе в процентах.

На экспериментальной установке проведены измерения массы сухого остатка. После аппроксимации экспериментальных данных в программе Microsoft Excel получена функциональная зависимость изменения температуры внешней стенки по времени

y = 16,424ln() - 33,048

с коэффициентом детерминации R = 0,9346.

Адекватность математической модели проверена, путем сравнения дисперсий расчетных данных с экспериментальными (рис. 6) по критерию Фишера.

Рисунок 6 - Кривые изменения массы сухого остатка

Модель адекватна с надежностью 95%. Расчеты осуществлялись в математическом пакете программ Maple 9. теоретические данные

Результаты экспериментальных данных полностью подтверждают правильность гипотезы о сжигании генераторного газа в вихревой камере возгоняемого под действием ИК- и УЗ- излучений в едином цикле из отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств, позволяющее получать возобновляемую тепловую энергию с КПД до 85 % с удовлетворительным (не более 5 % по СО) качеством продуктов сгорания.

В пятой главе «Экономическая и энергетическая эффективность использования энергосберегающей технологии утилизации отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств» дана оценка эффективности результатов при применении утилизации отходов производства на ООО «Тепловые сети» Предлагаемый технологический процесс обеспечит самоокупаемость по энергосбережению.

Таблица 4 - Технико-экономические показатели

№ п/п Показатели Ед. изм. Оборудование Отклонения +экономия -перерасход
Существ. Проект.
1 Производительность оборудования в час кВт 350 55 295
2 Капитальные затраты руб. - 91985,07 -91985,07
3 Себестоимость продукции Руб./кВт 2,82 0,64 2,15
4 Срок окупаемости капитальных затрат лет - 0,5 -

Результаты расчетов технико-экономических показателей, приведенные в таблице 3, подтверждают реальность результатов энергосбергающих мероприятий и полученной экономической эффективности при получении тепловой энергии из отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Получение газового топлива из твердых отходов сельскохозяйственных производств с использованием газогенераторных установок становится перспективным для получения энергоресурсов, при снижении вредных выбросов в атмосферу и повышении эффективности процесса пиролиза.

2. На основе проведенных лабораторно-теоретических исследований:

-предложен способ сжигания пиролизного газа в вихревом газогенераторе, с использованием УЗИ и электростатического поля для ускорения фильтрационных газовых потоков при высокотемпературном разложении органических отходов;

3. На основе проведенных теоретических исследований:

-разработаны математические модели, дающие возможность расчета энергоемкости и энергопроизводительности процесса утилизации отходов переработки древесины;

- получены аналитические зависимости для опре­деления геометрических параметров установок требуемой производительности (6, 10, 15, 24, 36, 50 кВт);

4. В соответствии с проведенными экспериментальными исследованиями кинетики процессов сжигания пиролизного газа в вихревом газогенераторе, с использованием УЗИ и электростатического поля для ускорения фильтрационных газовых потоков при высокотемпературном разложении органических отходов получены рациональные режимы проведения процесса:

-температура пиролиза отходов переработки древесины (t1 = 190...240 )

-температура вихревого сжигания пиролизного газа в зоне горения (tг = 1030...1245 )

-качество продуктов сгорания по СО составляет от 4% до 5% в зависимости от влажности отходов.

5. Параметры и режимы технологических процессов, обеспечивающие минимальный выброс вредных отходов в атмосферу (по оксиду углерода не более 0,5 %), использованы при выполнении Государственного контракта с Министерством сельского хозяйства Российской Федерации, где реализована технология промышленной переработки отходов птицефабрик, содержащая технологические и технические решения по утилизации тушек падежа птицы.

6. Себестоимость 1 Гкал тепловой энергии для обогрева откормочного производства в ООО «Тепловые сети» при использовании отходов столярного производства составляет 640 рублей. Срок окупаемости опытной установки при объеме капитальных затрат 91985,07 руб. составит не более года.

Основные положения диссертации

опубликованы в следующих работах:

Издания, указанные в перечне ВАК:

1. Ильин, А.П. Математическая модель процесса пиролиза льняной костры /А.П. Ильин, Р.Р. Якупов, Л.С. Воробьева//Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2009.№6 с 20-21

Другие издания:

2. Якупов, Р.Р. Пиролиз - возобновляемый источник энергии// Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. №3(24)2010г./с. 2-4

3. Ильин, А.П. К математической модели пиролиза древесных опилок в вихревом газогенераторе/ А.П. Ильин, Р.Р. Якупов, Л.С. Воробьева, Н.Ю. Литвинюк// Проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса: материалы Всероссийского научн.-практ. конф. молодых ученых и специалистов, 20-21 окт.2009г./с. 181-186

4. Якупов, Р.Р. Ультразвуковая интенсификация пиролизного сжигания твердотопливных отходов/Р.Р. Якупов, В.С. Вохмин, А.П. Ильин // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 7-й Международной научно-технической конфиренции. Часть 4. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2010. С.302-307.

5. Вохмин, В.С. Интенсифкация и энергосбережение при метановом сбраживании навоза/ В.С. Вохмин, И.В. Решетникова, Р.Р. Якупов, С.В. Петров // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 7-й Международной научно-технической конфиренции. Часть 4. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2010. С. 325-329.

6. Якупов, Р.Р. Исследование и разработка ресурсосберегающего агрегата на твёрдом топливе энергоблока для фермерских хозяйств. / Р.Р. Якупов, М.А. Валиулин // Научный потенциал аграрному производству посвящается 450 - летию вхождению Удмуртии в состав России. Всероссийская научно-практическая конференция, 26-29 февраля 2008г./ ФГОУ ВПО ИжГСХА. Т.IV.- Ижевск: Изд-во ФГОУ ВПО ИжГСХА, 2008. – c.212-215.

7. Касаткин, В.В. Использование отходов переработки льнотресты для получения тепла в животноводстве. / В.В. Касаткин, М.А. Валиулин, Н.Ю. Литвинюк, А.П. Ильин, Р.Р. Якупов// Зоотехническая наука на Удмуртской земле. Состояние и перспективы: мат. Международной научно-практ. конференции, 23 апреля 2009г./ ФГОУ ВПО ИжГСХА.- Ижевск: ФГОУ ВПО ИжГСХА, 2009. – c.141-148.

Сдано в производство 01.10.2010 г.

Бумага офсетная Гарнитура Times New Roman Формат 60х84 1/16.

Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 115.

Изд-во ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА,

426069, Удмуртская республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 11



 


Похожие работы:

«Епифанцев Дмитрий Александрович ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА К ПЛЮЩЕНИЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УНИВЕРСАЛЬНОГО ГРАВИТАЦИОННОГО СЕПАРАТОРА Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Рязань 2012 Работа выполнена на кафедре Механизация животноводства федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования...»

«НОВИЧЕНКО Антон Игоревич ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ В ПРИРОДООБУСТРОЙСТВЕ С ПОМОЩЬЮ КОНТРОЛЬНО-ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный университет...»

«Антонов Евгений Владимирович Разработка технологического процесса планировки рисовых чеков с применением многофункциональной планировочной машины 05.20.01-Технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2008 Работа выполнена в Московском государственном университете природообустройства (МГУП) и Унитарном государственном предприятии Инженерный центр Луч Научный руководитель Научный...»

«Левин Максим Юрьевич СОХРАНЕНИЕ КАЧЕСТВА БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА ЗА СЧЕТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ХРАНЕНИЯ 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства 05.20.03 – технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Мичуринск – Наукоград РФ, 2012 Работа выполнена в государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт...»

«ПОНОМАРЕВ Александр Николаевич ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ СВЧ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ МОЛОКА НА ФЕРМАХ Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2011 Работа выполнена в...»

«Суринский ДМИТРИЙ Олегович Параметры и Режимы ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО светодиодного электроо п тического преобразователя для мониторинга численности и вида насекомых – вредителей Специальность 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ижевск – 2012 Работа выполнена на кафедре Энергообеспечение сельского хозяйства Федерального государственного бюджетного образовательного...»

«Козлов Дмитрий Геннадиевич СНИЖЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЖЕННОСТИ ПОЧВЫ при криволинейном движении КОМБИНИРОВАННОГО МТА НА БАЗЕ ТРАКТОРА ТЯГОВОГО КЛАССА 2 Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Мичуринск-наукоград 2013 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежский...»

«АСТАНИН Владимир Константинович обоснование ресурсосберегающи х технологий и средств утилизации п олимерн ых отходов сельскохозяйственн ых предприятий 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук Москва – 2009 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования – Воронежском государственном аграрном...»

«Гаврилов Андрей Владимирович ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В КАБИНЕ МОБИЛЬНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН Специальность 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Рязань – 2012 г. Работа выполнена на кафедре Автотракторные двигатели и теплотехника Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального...»

«Щипачев Тимур Николаевич совершенствование ТЕХНОЛОГИИ обработки прополиса с разработкой подпрессовщика к брикетному прессу Специальность 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Рязань – 2012 Работа выполнена на кафедре “Механизация животноводства” федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Рязанский...»

«СЕМЁНОВА ОЛЬГА ЛЕОНИДОВНА ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ пшеничной МУКИ В поле СВЕРХВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ижевск – 2012 Работа выполнена на кафедре Технологии и оборудование пищевых и перерабатывающих производств Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего...»

«Ахмед Торки Ахмед Джайлани Автономные системы электроснабжения фермерских хозяйств Египта с использованием возобновляемых источников энергии Специальность 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Автореферат...»

«ЦВЕТКОВ АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КОМБАЙНОВОЙ УБОРКИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ С РАЗРАБОТКОЙ КОМБИНИРОВАННОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства технические науки ДМ 220.041.03 Мичуринский государственный аграрный университет 393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101 тел. 5-31-37 Дата защиты диссертации – 24 июня 2011 года...»

«Гильванов Вадим Фанилевич РАЗРАБОТКА АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОГО ЛИНЕЙНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА МАШИНЫ ДЛЯ СОРТИРОВАНИЯ КАРТОФЕЛЯ Специальность 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ижевск - 2012 Работа выполнена на кафедре Электрические машины и электрооборудование Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального...»

«АЛЁХИН Алексей Викторович Обоснование параметров и режимов работы ротационного рабочего органа для обработки почвы в инте н си в ных садах Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Мичуринск-наукоград РФ 2010 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Мичуринский государственный аграрный...»







Загрузка...



 
2014 www.avtoreferat.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.