Смекни!
smekni.com

Подготовка и использование жидкого навоза (стр. 2 из 5)

rn - плотность навоза, кг/м3 (rn= 1020 кг/м3);

tn - время накопления навоза, сут;

kB - коэффициент, учитывающий изменение плотности навоза, в зависимости от исходной влажности (kB = 1,5).

Vn=

Принимаем объем навозоприемника равным 70 м3.

Объем емкости для нагрева:

V0=

где t0 - время нагрева, сут;

k'B - коэффициент, учитывающий изменение объема, в зависимости от температуры нагрева.

V0=

Принимаем объем емкости для нагрева равным 30 м3.

Объем менантенка:

Vм =

где q - суточная доза загрузки менантенка, %.

Vм =

Принимаем объемы двух менантенков равными V= 225 м3 и V = 225 м3.

Продолжительность сбраживания:

tсб = 100/q', сут, …. Стр. 115 [1],

где q' - выход биогаза, приходящийся на 1т переработанного навоза, м3.

tсб = 100/20 = 5 сут.

Суточный выход биогаза:

Gб = Qсутq', м3,…. Стр 115[1].

Gб = 22 741,6 ´ 20 = 440 м3 биогаза.

Объем газгольдера:

VГ =

где tн.б. = время накопления биогаза за сутки, г.

VГ =

Принимаем объем газгольдера равным 220 м3.

Общая тепловая энергия получаемого биогаза:

Qобщ = Gб´Сб, МДж, стр 115[1],

где Сб = 24 МДж/м3 - теплотворная способность бигаза.

Qобщ = 24´440 = 10 560 МДж.

Расход теплоты на нагрев исходного навоза с t1 = 8°С до t2 = 35°С (мезофильный режим).

Qм.р. =

где Сн - теплоемкость навоза (Сн = 4,06 кДж/(кг´°С));

h= КПД нагревательного устройства (h=0,7).

Qм.р. =

Расход теплоты на собственные нужды:

Qс.н. = Qм.р. + Qк.т. , МДж,…… 115[1],

где Qк.т. - расход теплоты на компенсацию теплопотерь.

Qс.н. = 3 561,3 + 200 = 3 761,3 МДж.

Общее количество биогаза, идущего на собственные нужды:

Gб.н. = Qс.н.б , м3, ………115[1],

Gб.н. =

Выход товарного биогаза:

Gб.т. =Gб - Gб.н. , м3, ……115[1].

Gб.т. = 440 - 156,7 = 283,3 м3.

Коэффициент расхода биогаза на собственные нужды:

hб =

hб = 156,7¸440 = 0,35.

Тепловая мощность котла КГ-1500:

Wк = 1500Сб/Gб , МДж, …….115[1],

где Сб = 24 МДж/м3. - теплотворная способность биогаза.

Wк =

Продолжительность работы котла - парообразователя для собственных нужд установки:

tр =

для обеспечения биогазовой установки теплотой необходимо два котла - парообразователя КГ-1500.

Один килограмм твердых отходов может дать 0,25 м3 биогаза. По теплотворной способности 1 м3 газа соответствует 0,6 л жидкого топлива. В сутки для 100 коров на подогрев воды расходуется 5….6 м3 газа. Один Квт´ч электроэнергии соответствует расходу 0,7…..0,8 м3 газа. Одна тонна сброженного навоза увеличивает урожайность на 10 - 15% по сравнению с использованием буртового навоза.

3.2.3. Технологическая схема биогазовой установки.

Совершенными и экономичными признаны установки непрерывного действия, обеспечивающие равномерный выход биогаза и навоза.

Установка состоит из навозоприемника 2 (см. рис. ) полезной емкостью 70 м3, двух бродильных камер 13 и 18 (V =V = 225 м3), мерного резервуара 6 (V = 12 м3); насосных № 1 и № 2 с фекальными насосами; системы труб с арматурой, газгольдера 9 емкостью 220 м3.

Рис. Схема биогазовой установки на 400 голов КРС.

1 - Навозные каналы; 2 - навозоприемник; 3 - мешалка; 4 - насосная № 1; 5,7 - трубопровод сырого навоза; 6 - мерный резервуар; 8,11 - газопровод; 9 - газгольдер; 10,12 - паропровод; 13 - менантенк № 1; 14 - котельная; 15 - трубопровод сырого навоза; 16 - трубопровод сброженной массы; 17 - распределительный ьак сырого навоза; 18 - менантенк № 2.

Процесс сбраживания - мезофильный подогревом до 32 - 34°с, заполнение камер - непрерывное с ежесуточной подачей сырого навоза в количестве 5% от объема заполнения камер, т.е. длительность брожения составляет 20 - 21 день.

Постоянная температура брожения поддерживается впуском пара в камеры брожения.

Установка работает по следующей технологической схеме: навозная масса из коровника по закрытым каналам самосплавом подается в навозоприемник 2 (рис ), где он смешивается с жижей и фекальным насосом перекачивается в мерный резервуар.

Отсюда масса идет в распределительный бак сырого навоза, установленный на втором этаже насосной № 2. Из него самотеком поступает в бродильные камеры 13 и 18.

Сброженная масса самотеком поступает в открытое навозохранилище. Из навозохранилища готовый жидкий навоз вывозят на поля жижерасбрасываетелями.

Полученный в результате брожения газ собирается в верхней части бродильных камер и по трубопроводу поступает в газгольдер, проходя по пути через бак мокрой сероочистки (для освобождения от сероводорода). Давление в газгольдере - 300 - 400 мм вод. ст. из газгольдера газ, по мере надобности, подается потребителям.

3.3.1. Конструкционный расчет менантенка.

Самым важным элементом биогазовой установки является менантенк. От его конструкции зависит производительность и экономическая эффективность всей установки.

Анализ форм менантенков.

А) Овальная. Достоинства: наилучшие условия для перемешивания и отвода осадков, разрушения плавающей корки.

Недостатки: высокая стоимость изготовления.

Б) Цилиндрическо-коническая. Достоинства: обеспечивает удаление сверху корки, снизу - отстоявшегося субстрата (шлама)

Материалы: сталь, пластмасса, бетон.

В) Цилиндрическая. Достоинства: простая технологичность изготовления.

Недостатки: условия для перемешивания тока жидкости менее благоприятно, требуют значительных удельных затрат энергии.

Г) Наклонно-горизонтальное расположение цилиндрического менантенка.

Достоинства: наклонное расположение облегчает стекание шлама к выгрузному отверстию, лучше заполнение, перемешивание.

Недостатки: подземное расположение камеры сбраживания ухудшает теплотехнические показатели.

Материалы: листовая сталь.

Д) Горизонтальное расположение цилиндрического менантенка. Достоинства: позволяет сбраживать большое количество субстрата, экономия затрат, удобство разрушения корки.

Недостатки: процесс брожения протекает стихийно, бесконтрольно, значительная продолжительность сбраживания.

Принимаем для проекта цилиндрическо-коническую форму менантенка.

Габаритные размеры реактора определяем, исходя из его емкости.

Для теплоизоляции применяем маты из стеклянного штапельного волокна.

Материалом для изготовления основного корпуса - листовая сталь.

И, в заключение, отмечу:

Учитывая перспективность анаэробной обработки отходов животноводства, во Всесоюзном Научно-Исследовательском Конструкторском и Проектно-технологическом Институте Органических Удобрений и Торфа (ВНИПТИОУ) в 1985 - 1988 гг. изучали влияние различных условий ферментации на свойства навоза КРС, а также эффективность применения сброженного навоза в качестве органического удобрения.

Выводы:

1) В результате анаэробной переработки общее содержание основных биогенных и гумусообразующих веществ в навозе КРС не претерпевало заметных изменений. В месте с тем метангенерация сопровождалась специфическими изменениями в содержании аммонийного азота, углерода, сухого органического вещества, аминокислот и жирных летучих кислот.

2) Анаэробная переработка бесподстилочного навоза обеспечивала эффективное обеззараживание его от семян сорных растений, яиц гельминтов.

3) В процессе метановой ферментации отмечалось улучшение реологических свойств сброженного навоза: снижалось общее содержание взвешенных частиц, количество частиц крупного размера, уменьшалась плотность навоза.

4) Влияние сброженного бесподстилочного навоза КРС на урожай и качество сельскохозяйственных культур не уступало действию исходного бесподстилочного навоза.

3.3.2. Меры безопасности при изготовлении и монтаже менантенка биогазовой установки.

а) При механической обработке резанием и шлифованием электроинструмента.

Вид опасности: опасность электротравмы; травмирование срезанным металлом (стружкой); высокое содержание абразивной пыли в воздухе (при шлифовке); возможность электротравмы, ожога.

Меры безопасности: металлический корпус электроинструмента необходимо заземлить; работать с электроинструментом в диэлектрических калошах и перчатках; работать с применением средств индивидуальной защиты (очки, головной убор, респиратор); не проверять шероховатость обрабатываемой детали на ощупь; стружку и абразивную пыль сметать щеткой.

б) При сварке.

Вид опасности: загрязнение воздушной среды рабочей зоны сварочным аэрозолем; возможность получения электротравмы, ожога, пореза.

Меры безопасности: все соединения ацетиленовых генераторов, трубопроводов, рукавов и т.п. должны быть герметизированы; сварщик и подручные должны быть обеспечены индивидуальными средствами защиты: маской со светофильтром, брезентовой защитной спецодеждой и обувью; рабочее место должно быть оборудовано дежурными диэлектрическими сапогами, ковриком, перчатками.

в) При покраске:

Вид опасности: сильное загрязнение воздуха ядовитыми парами и газами (аэрозолем и парами растворителей). Опасность возникновения пожара.

Меры безопасности: нужно работать в спецодежде (рукавицах, респираторе и очках); участники производства окрасочных работ должны быть обеспечены средствами пожаротушения.

г) При монтаже с использованием подъемно-транспортного оборудования.

Вид опасности: травмирование сорвавшейся деталью, травмирование перетертыми жилами стропы.

Меры безопасности: работать с применением средств индивидуальной защиты (каски, страховочного троса); назначить ответственного по производству работ; крановщики и стропальщики должны иметь соответствующий допуск на производство работ, подъемно-транспортные машины должны быть освидетельствованы.