Повышение эффективности биоустановок путём получения альтернативной энергии и биоудобрений

Сатьянов, Сергей Владимирович

Технологии и средства механизации сельского хозяйства

автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности биоустановок путём получения альтернативной энергии и биоудобрений

кандидата технических наук: Сатьянов, Сергей Владимирович
город: Москва
год: 2011
специальность ВАК РФ: 05.20.01
цена: 450 рублей

Диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем на тему «Повышение эффективности биоустановок путём получения альтернативной энергии и биоудобрений»

Автореферат диссертации по теме "Повышение эффективности биоустановок путём получения альтернативной энергии и биоудобрений"

На правах рукописи

' :Я§/1

САТЬЯНОВ Сергей Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОУСТАНОВОК ПУТЕМ ПОЛУЧЕНИЯ АЛТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГИИ И БИОУДОБРЕНИЙ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8 АПР 2011

Москва-2011

4844605

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Российский Государственный аграрный заочный университет» (ФГОУ ВПО РГАЗУ)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Захарченко Анатолий Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Мороз Владимир Петрович

Доктор технических наук, профессор Чумаков Валерий Борисович

Ведущая организация:

Центральная машинно-испытательная станция (ЦМИС) Московская область г. Солнечногорск

Защита состоится «/¿5» 2011 г. в ■/з часов на заседании

диссертационного совета Д. 220.056.03 при ФГОУ ВПО РГАУ по адресу: 143900, Московская область, г. Балашиха, ул. Ю. Фучика д.1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО РГАЗУ

Автореферат разослан « » ^уе^е 2011 г

Ученый секретарь

диссертационного совета, ^/¿и'^-^ О.П. Мохова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В современном развитии сельскохозяйственного производства важными являются вопросы увеличения энергоресурсов, а в животноводстве утилизация навоза. Одним из перспективных способов утилизации навоза является анаэробное сбраживание, позволяющее предотвратить загрязнение почвы, окружающего воздушного бассейна, а также получить продукты переработки навоза в виде органического удобрения и газообразного топлива - биогаза. Анаэробная переработка навоза ускоряет его разложение в 10 раз по сравнению с традиционным перепреванием в буртах. При этом может быть достигнута полная гибель гельминтов, болезнетворных микроорганизмов и семян сорных растений. Эксплуатационные затраты на профилактические мероприятия по защите окружающей среды от загрязнений и предотвращению заболеваний животных снижаются на 10-15%.

Поэтому проблема повышения эффективности биоустановок за счет получения оптимального количества биогаза, а также экологически чистых, жидких и твердых биоудобрений, безусловно, является актуальной.

Цель работы. Обоснование оптимальных параметров и режимов работы для повышения эффективности биоустановки при анаэробном сбраживании органической массы и комплексное получение тепловой и электрической энергии и биоудобрений.

Объекты исследования - техническая система (биогазовая установка), включающая теплообменники, для вторичного использования теплоты, и системы получения и использования биоудобрений.

Предмет исследования - эксплуатационные показатели биоустановки, и процессы вторичного использования теплоты и тепловой баланс этих систем.

Методы исследования. Задачи, поставленные в диссертационной работе, решались методами планирования эксперимента, математического моделирования, дисперсионного анализа и математической статистики. Разработанные частные методики полевых испытаний базировались на методах статистического и регрессионного анализа с использованием современных вычислительных средств.

Научная новизна работы заключается в следующих положениях, выносимых автором на защиту:

- математическая модель использования вторичных энергетических ресурсов биоустановки;

- алгоритм использования вторичных ресурсов для удовлетворения собственных нужд биоустановки;

- тепловой баланс биоустановки и расчет теплообменников;

- математическая модель экономической эффективности биогазовой установки.

Практическая значимость работы. По результатам теоретических исследований разработаны:

- алгоритм расчета биоустановки с использованием вторичных энергетических ресурсов;

технологическая схема системы использования вторичных энергетических ресурсов для поддержания оптимального режима анаэробного сбраживания органической массы, получения электро и тепловой энергии;

- технологическая схема разделения и использования жидкой и твердой фракции биоудобрений и их использование;

- установлено улучшение экологии окружающей среды при переработке органики в биоустановках;

- экономическая оценка использования технологии анаэробного сбраживания органической массы в сельскохозяйственном производстве.

Результаты настоящих исследований могут быть использованы в научно-исследовательских, проектно-конструкторских и производственных организациях, занимающихся разработкой, проектированием и изготовлением биоустановок, в сельскохозяйственных предприятиях, а также в учебном процессе при подготовке инженерных и научных кадров.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и были одобрены на научно-практических конференциях РГАЗУ в 2009...2010 г.г., на конференциях профессорско-преподавательского состава РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева в 2009...2010 г.г. Основные положения, вошедшие в работу, рассматривались на совместном заседании кафедр «Техническая механика», «Тракторы и эксплуатация МТП» и «Ремонт машин» РГАЗУ. Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре «механизация растениеводства» РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева.

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 7 статьях, в том числе, 4 - в центральных журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованных литературных источников 149 наименований, из них 53 на иностранных языках, и приложения. Объем диссертационной работы составляет 158 страниц и содержит 34 рисунка и 20 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена суть решаемых в диссертационной работе задач, показана актуальность проблемы, охарактеризована научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе рассмотрено состояние проблемы использования альтернативных источников энергии, в том числе, биогазовых установок для получения тепловой и электрической энергии.

Биогаз сразу нашел себе применение для получения тепла, которое использовалось для отопления как жилых, так и производственных помещений (например, теплиц). Очищенный и обогащенный биогаз стали добавлять в промышленные газовые сети. На биогазе работают генераторы производящие электрическую энергию.

В сельскохозяйственном производстве биогаз стал незаменимым источником получения энергии, которой так не хватает в хозяйствах, а также на установках получают экологически чистые биоудобрения, которые не только обеспечивают необходимым питанием растения, но и позволяют сохранять экологию окружающей среды.

Значительный вклад в вопросы получения и использования альтернативных источников энергии внесли работы: Акименко В.К., Андрюхина Т.Я., Баадер В., Богданова П.В., Бондарева A.A., Бородина В.И., Бренндерфер М., Виестур У.Е., Воронова Ю.В., Горшкова М.И., Гриднева П.И., Гюнтера Л.И., Девянина С.Н., Доне Е, Дубровскиса B.C., Дурдываева С.П., Захарченко А.Н., Карюхиной Т.А., Ковалева A.A., Ковалева Н.Г., Колесова Ю.Ф., Левчикова М.В., Лосякова В.П., Мельника P.A., Миллера В., Мишукова Б.Г., Мороза В.П., Ножевникова А.Н., Панцхава Е.С., Пузанкова А.Г., Разумовского Э.С., Семененко И.В., Феофанова Ю.А.,Хачияна A.C., Чумакова В.Л., Шведова И.Н., Яковлева C.B., Якушко C.I, Eder В., Kollatsch D., Jäkel, Jensen В., Letinga G., McCartty P.L., Rosenwinkel K.H., Seyfrred C.F., Schulz H., Weiland P., Zeddies J. и др.

Так как только метан поставляет энергию из биогаза, то естественно, для описания качества, выхода и количества газа все следует приводить к метану и его нормируемым показателям.

Биогаз получают в специальных установках - метантанках, или анаэробных колоннах (рис. 1). В сельском хозяйстве их оборудуют на фермах, в виде малых биогазовых установок, на полигонах ТБО, в мире строятся и более крупные биогазовые заводы. Особенно эффективно производство биогаза в рамках крупных агропромышленных комплексов, где обеспечивается практически безотходный технологический цикл. Это один из лучших способов сохранения экологического равновесия, поскольку происходит захват метана в изолированные от атмосферы емкости. Известно, что влияние метана на парниковый эффект в 21 раз сильнее, чем углекислого газа, и сохраняется метан в атмосфере до 12 лет. В конце 1980-х г. в СССР были приняты правительственные решения о производстве биогаза из органических сельскохозяйственных отходов, канализационных стоков и твердых бытовых отходов. Однако затем последовало практически полное прекращение работ по биогазу.

Лишь в последнее время, когда продвижение других стран по этому направлению стало более чем очевидным, в России начали реализовываться локальные инициативы. В январе 2009 года на Курьяновской станции аэрации в Москве запущена в работу мини-ТЭС. В Удмуртии Постановлением Правительства УР № 75 от 15 марта 2010 года в 2010-2014 г.г.» в вблизи крупных предприятий животноводства предлагается организовать производства биогаза из отходов данных предприятий. Получаемый биогаз планируется использовать для нужд предприятий и поставки тепловой и электрической энергии в хозяйства.

Биогазовая установка - устройство, осуществляющее переработку органических отходов в биогаз и органические удобрения. Биогазовая станция - более широкое понятие, оно включает комплекс инженерных сооружений,

состоящий из устройств: для подготовки сырья, производства биогаза и удобрений, очистки и хранения биогаза, производства электроэнергии и тепла.

Основной принцип работы любой биоустановки заключается в следующем: биомасса периодически подаются в биореактор. Реактор представляет собой резервуар, в котором живут бактерии, питающиеся биомассой. Продуктом жизнедеятельности бактерий является биогаз.

Эффективность использования биогазовых установок определяется в основном методами преобразования получаемого биогаза как энергоносителя.

Рис. 1. Обобщенная схема биогазовой установки: (1- источник органической биомассы; 2- резервуар для хранения биомассы; 3- насос; 4- метантанк; 5- газгольдер; 6- теплообменник; 7- котел)

Анализируя данные различных исследователей, следует отметить, что в работах недостаточно показана эффективность использования различных альтернативных энергоносителей, поэтому целью нашей работы стало изучение эффективности получения и использования альтернативных источников энергии, а именно биогаза, для чего были поставлены и решены следующие задачи исследования:

- рассчитать оптимальные условия получения биогаза в различных условиях сельскохозяйственного производства;

- определить физико-химические процессы, протекающие в биоустановках, и дать рекомендации по улучшению эффективности работы установок;

- определить пути оптимизации тепловых процессов в биореакторе и дать направления рационального достижения экономичности получения энергии;

- показать улучшение экологии окружающей среды при использовании биоустановок и рассмотреть мероприятия раскрывающие взаимосвязи эксплуатации установок с агроэкологией;

- предложить направление повышения эффективности сельскохозяйственных биоустановок путем перевода их работы по когенерационному типу;

- провести экспериментальные полевые исследования направленные на разработку мероприятий по повышению урожайности с/х культур и повышению плодородия почвы, показать эффективность биоудобрений,

полученных на биоустановках, при их использовании в различных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур.

Во второй главе дана программа и методики проведения исследований. Изложены теоретические вопросы работы сельскохозяйственных биоустановок, которые основаны на методах анаэробного сбраживания навозных стоков с ферм крупного рогатого скота (КРС). Исследования проводили согласно разработанной структурной схеме (рис. 2).

Изучение применяемых методов расчета позволило получить логистическую математическую модель для определения наибольших объемов продукции сельскохозяйственного производства. При рассмотрении модели исследовали технические, агротехнические, экологические и технико-экономические показатели биогазовых установок в сельском хозяйстве.

Получение энергии и биоудобрений на биогазовых установках в сельском хозяйстве зависит от многочисленных факторов. Процесс получения высокой эффективности производства можно формализовать и дать ему математическую интерпретацию. Генеральную совокупность (систему) факторов можно

ОРГАНИЧЕСКАЯ МАССА

БИОУСТАНОВКА

ТЕПЛО ЭЛЕВСТРО ЭНЕРГИЯ

Рис. 2. Структурная схема проведения исследований.

представить в виде матрицы из к строк, элементы которых XII, являются параметрами факторов: /XII, Х12, XIII

(1)

Хкп

А =

Х2 = ХЗ

Х21, Х22, Х2п Хк1, Хк2, Хкп

где XI, Х2^..,Хк - факторы определяющие эффективность влияния на выход биогаза различных групп показателей.

Объем информации о генеральной совокупности факторов, определяющих величину эффективности установки, характеризуется модулем определителя системы А, который представляет собой объем в п - мерном пространстве п - мерного параллелепипеда (1)

Сгруппировав общую совокупность факторов, определяющих эффективность производства (агротехнических, технических, эксплуатационных), получаем матрицу элементов (параметров) трех

доминантных групп: XI = (XI1, Х12.....Х1п); Х2 = (Х21, Х22,..., Х2п);

ХЗ = (Х31, Х32,..., ХЗп).

Рассмотренный функционально-оптимизационный принцип графической интерпретации исследования сложных процессов, каким является процесс получения биогаза при влиянии на них большого числа факторов, позволяет получить высокую реализацию системного метода и получить повышение эффективности данных исследований.

Технология метанового брожения заключается в разложении органических веществ, которое может происходить при аэробных и анаэробных процессах.

Биогаз - общее название горючей газовой смеси, получаемой при разложении органических субстанций в результате анаэробного микробиологического процесса (метанового брожения).

Для эффективного производства биогаза из органического сырья необходимо создать оптимальные условия для жизнедеятельности нескольких видов бактерий при отсутствии доступа кислорода (рис. 3)

В состав биогаза, в общем случае, входят около 2/3 метана (СНД 1/3 углекислого газа (СОг), небольшое количество сероводорода (Н^), аммиака (МНз) и водорода (Нг).

Анаэробная обработка содержимого биореактора осуществляется путем биохимического разложения органических материалов в отсутствие кислорода. Разложение органики происходит в четыре стадии и на каждой из них работает определенный вид бактерий. Первая группа отвечает за растворение и гидролиз органики. Вторая - действует на растворенные продукты, превращая их в более простые органические продукты. Третья - продолжает разрушение с образованием уксусной, масляной, пропионовой, валериановой и других кислот. И, наконец, четвертая группа состоит собственно из метаногенных бактерий, которые образуют метан, углекислый газ, водород и др. Скорость и эффективность указанных микробиологических процессов зависит от многих факторов; температуры 30-35 или 52-57 °С, кислотности (РН 6,6-7,6), скорости подачи питания, степени перемешивания и др. Поэтому большие биореакторы оборудуются системами обогрева, перемешивания, контроля РН, рекуперации тепла сброженного продукта, а сам реактор покрывается слоем теплоизоляции.

Для поддержания теплового режима реактора затрачивается от 20 до 50 % вырабатываемого биогаза в зависимости от температуры окружающей среды.

Рис. 3. Общая схема процесса образования биогаза

Необходимо отметить, что различные виды метаногенерирующих бактерий "работают" при различной температуре.

Во время сбраживания в навозе развивается микрофлора, которая последовательно разрушает органические вещества до кислот (Рис. 4), а последние под действием синтрофных и метанобразующих бактерий превращаются в метан и углекислоту. Степень разложения органического вещества при анаэробном сбраживании навоза составляет 25...45%.

На гидролизном этапе происходит полимеризация нерастворимых органических соединений (белков, углеводов, жиров) совместно с внеклеточными ферментами. Гидролиз белков на аминокислоты, полисахариды (в том числе целлюлозу) в сахар, жиры и полиолов и жирных кислот.

СбНю04 +2 Н20 —> СбН^Об +2 Н2 (часть органических и глюкоза) (2)

Затем происходит брожение образовавшихся мономеров до ещё более простых веществ (низких кислот и спиртов), с образованием углекислоты и водорода:

С бН^ 06->2СН3С Н20 Н + 2С 02 (глюкоза/этанол (3)

СбН1206 + 2Н2—> 2СН3СН2СООН + 2 Н20 (глюкоза/пропионовой кислоты) (4)

В ацетогенной фазе: некоторые из соединений, образующихся в этой фазе непосредственно, используются метаногенными бактериями, в основном (76%) летучих жирных кислот (уксусная, муравьиная, пропионовая, масляная, валериановая, капроновая), спирты (метанол, этанол), альдегиды и газообразные продукты С02 и Н2. Сокращение выбросов двуокиси водорода снижает парциальное давление водорода, который является как бы катализатором для этой фазы.

На ацетогенной стадии образуется непосредственные предшественники метана (ацетат, водород и углекислота), т.е. происходит переработка этанола и летучих жирных кислот и ацетатов С02 и Н2 бактериями в течение определенного времени генерации (около 84 ч). Замедление работы этих бактерий, приводит к накоплению летучих органических кислот, что приводит к снижению рН и подавлению роста бактерий метаногенеза. Затем при активизации деятельности бактерий, которые производят из ацетата С02 и Н2, тем самым ускоряют рост бактерий метаногенеза.

Наиболее важные реакции этой стадии: СН3СН2СОО" + ЗН20 <- СНзСОО- + Н+ + НСОз+ ЗН2 (5)

С6Н1206 + 2Н20 <-► 2СН3СООН + 2С02 + 4Н2 (глюкозы / ацетат) (6)

СН3СН2ОН + 2Н20 <-► СН3СОО" + 2Н3 + Н" (этанол / ацетат) (7)

2НСОУ, + 4Н2+Н+<-> СН3СОО" + 4Н20 (бикарбонат натрия/ацетат) (8)

Затем на метаногенной стадии производятся метаногенные бактерии (автотрофные и гетеротрофные) и происходит расщепление сложных органических веществ с образованием метана, 2/3 которого образуются из ацетатов или спиртов:

2СН3СН2ОН + С02 2СН3СООН + СЩ (9)

Фаза гидролиза и фаза Ацетогенная Фаза

ферментации подкисления фаза метаногенеза

Рис. 4. Стадии брожения органического вещества

СНзСООН *-* СН4 + С02 (10)

СНзОН + Н2 СН4 + Н20 (И)

С02 + 4Н2 СН4 + 2Н20 (12)

СНзССХУ + ЗО/' + Н^гНСОз+Н^ (13)

СН3СОО" + N0" + Н20 + Н" -> 2НС03" + ЫН,+ (14)

На современных биогазовых установках используют подогреваемые реакторы, так как для осуществления процесса метаногенеза необходимо постоянно расходовать энергию. Эффективное производство биогаза возможно только в том случае, когда суммарная энергия газа будет значительно выше расходов энергии на его производство.

Условие получения товарного биогаза может быть представлено математически с учетом теплового баланса биореактора:

Ут=Уг^,м2 (15)

где ^г - количество товарного биогаза, м3; общее количество

полученного биогаза м3, бен - расход энергии на собственные нужды установки, кДж; - теплотворная способность биогаза, кДж/ м3.

По мере получения биогаза его количество при х = хт,п достигает величины, достаточной для полной компенсации расходов тепла на нагрев навоза и всех тепло- и энергопотерь (Уг Л = Ясн).

Аналогично, решение задачи получения товарного биогаза У г = /(г) и расхода энергии на процесс его получения - Ясн = /(т), с последующим определением оптимального времени (тот) сбраживания субстрата в биореакторе. Зависимость Кг = Лг) может быть определена экспериментально для субстрата, вид и состав которого зависят от конкретных условий каждой животноводческой фермы.

Математическая обработка таких экспериментальных данных

= соответствует эмпирическое

(16)

показывает, что зависимости уравнение:

— = -2 , - , ¥н м /сут.

ат ат +от+с '

где а, Ь, с - эмпирические коэффициенты, значения которых

определяются по опытным данным; т - продолжительность брожения

(т = 19 суток); Ун- объём сбраживаемого субстрата, м3.

Математическая модель теплового баланса в биореакторе позволяет рассчитать расход энергии на собственные нужды реактора: бот = /(г), которые определяется по зависимости йсн = 0н+0йг, кДж (17)

где <3сн - расход энергии на предварительный нагрев субстрата до температуры брожения; Оп - суточный расход энергии на компенсацию всех теплопотерь, кДж/сут.

Теплопотери, С2п, включают в себя энергопотери на привод перемешивающих устройств <3м, потери энергии с удаляемой сбраженной биомассой <Збм> потери энергии в окружающую среду С>к, потери энергии с удаляемым биогазом (}бг (рис. 5).

Бнор«лктор

Рис. 5. Расчетная схема теплового баланса биореатора.

Теплопотери через окружающие поверхности биореактора в сутки,

& = кР(Тв-Тц)8,64.104, кДж/сут (18)

к - коэффициент теплопередачи, кВт/м2.К; Б - площадь ограничивающих поверхностей биореактора, м2; Тв - температура наружного воздуха, К; Тн - температура субстрата, подающегося в биореактор, К0. Теплопотери с уходящим биогазом определяются по уравнению:

&г = угСг(Тг- Тц), кДж/сут (19)

где У,- суточный объём выделившегося биогаза, м3/сут; Сг - объёмная теплоёмкость биологического газа, кДж/м3, Тр - температура биологического газа на выходе из биореактора, К; Тв - температура окружающего воздуха, К. Теплопотери с удаляемой сброженной биомассой:

Qbm = V„ Си (T2 - Тн), кДж/сут (20)

где VH- объём субстрата, удаляемого из биореактора в сутки, м ;

Си - объёмная теплоёмкость субстрата, кДж/м3 .К; Тг - температура субстрата на выходе из метантенка.

Затраты энергии на привод перемешивающих устройств и вспомогательного оборудования определяются по формуле:

(21)

где Nu- потребная мощность насоса или перемешивающих устройств, кВт; производительность насоса, м3/ч; 7,и- КПД перемешивающего устройства; X " означает, что перемешивающее устройство работает только 1/8 часть (3 часа) в сутки.

Учитывая недогрузку биореактора, плотность субстрата, рН, коэффициент остатка дозы суточной загрузки биореактора определяется по уравнению:

У ~ 0 - • 100%; Где d - доза суточной загрузки, в %;

т - продолжительность брожения; принимаем т = 19 суток, У - 3.. .5%.

Тогда, время, в течение которого происходит брожение субстрата с получением товарного биогаза можно определить по зависимости:

i-TJ7-V* (1 - У) А = + [щгг - Ти )24+(22)

чат +Ьт +с т] "HrhAm

Решение уравнения (22) даёт возможность оценивать как характер теплового баланса процесса брожения субстрата, так и оптимального режима получения товарного биогаза.

В третьей главе приведена характеристика биоустановки, расположенной в Солнечногорском районе Московской обл., на основе которой проводили экспериментальные исследования.

При расчете выхода биогаза учитывали особенности навоза, в частности, коэффициенты уравнения (16). Для навоза, имеющегося в хозяйстве коэффициенты a, b и с равны -0,00307, -0,08 и 13 соответственно. При этом режиме сбраживания, суточный выход биогаза составил около 65 м3/сут.

Расчет эксплуатационных параметров биоустановки проводили на ЭВМ с помощью программы MS EXCEL, результаты, которого приведены в табл.1.

При непрерывной работе, объем первой загрузки составляет около 8% рабочего объема реактора и подогревается до температуры сбраживания за одни сутки. Время выхода биоустановки на эксплуатационный режим составляет 5-6 суток, затем суточную загрузку поддерживают постоянно. В этот период наблюдается незначительное выделение биогаза. В эксплуатационном режиме объем биогаза, выделяемого из реактора достигает максимума и составляет 67,8м3/сут.

Таблица 1.

Расчетные параметры биогазовой установки_

Параметр Значение

Количество коров, голов 253

Общий объем навоза, т/сут 10

Объем биореактора, м3 50

Средняя годовая температура окружающего воздуха,°С 6,25

Режим брожения Термофильный

Температура сбраживния, °С 52

Суточная загрузка, м3/сут 3,85

Продолжительность сбраживания, сут 19

Период выхода в режим, сут 12

Суточный выход биогаза, м3 67,8

Количество тепла, необходимого для предварительного нагрева субстрата, ГДж 9,16

Количество тепла, расходуемого на нагрев субстрата, МДж/сут 735

Количество тепла, теряемого в окружающую среду, МДж/сут 5,39

Количество тепла, расходуемого на перемешивание субстрата, кДж/сут 1,02

Количество тепла, требуемого для собственных нужд биореактора, МДж/сут 740

Количество энергии получаемого биогаза, ГДж/сут 1,58

Выход товарного биогаза (за месяц), м3/мес 2041

Доля биогаза, необходимого для нагрева навоза, % 0

Выход шлама (за месяц), т 103

В эксплуатационном режиме объем биогаза, выделяемого из реактора достигает максимума и составляет 67,8м3/сут.

Далее каждые сутки загружают суточную загрузку (3,8 м3) и установка может работать стабильно а течение длительного срока (рис. 6). Последующие суточные загрузки проводятся с одновременной выгрузкой сброженной массы, равной по величине суточной загрузке свежего субстрата. Непрерывность работы установки обеспечивает постоянный выход биогаза за дальнейшее время ее работы.

В последующие сутки субстрат нагревается непосредственно в реакторе, при этом система подогрева в реакторе должна обеспечить тепло, необходимое для подогрева соответствующей порции субстрата, и компенсировать все виды потерь (рис. 7).

Когда подводимая к реактору теплота равняется сумме тепла на нагрев субстрата и тепла на собственные нужды установки, начинается получение товарного биогаза. Расход энергии на предварительный нагрев субстрата и

10 12 15 16 СбР««в*.МЯ..СТ1Х!'-------

непрерывный режим

циклический режим

Рис. 6. Объем биогаза, получаемого при непрерывной работе установки

другие потери при термофильном режиме работы установки превышает такие же показатели, при работе реактора в мезофильном режиме. Однако полученная энергия (пропорциональная объему получаемого биогаза) при термофильном процессе меньше, чем при - мезофильном. Это объясняется необходимостью преодоления высокого температурного напора, который характеризует термофильный режим анаэробного сбраживания.

Расчет биоустановки проводили с учетом возможности совместного использования теплоты охлаждающей жидкости ДВС. Для того, чтобы оптимизировать экономические показатели установки, рассматривали рациональность отключения радиатора и вентилятора системы охлаждения, что способствует снижению нагрузки на двигатель.

При такой схеме использования вторичной теплоты двигателя, некоторые реакторы подогревают за счет теплоты охлаждающей жидкости, а остальные -за счет теплоты отработавших газов ДВС, что позволяет использовать излишнее тепло на другие нужды сельского хозяйства. Теплота охлаждающей жидкости, которую можно вторично использовать незначительна, следовательно, подогрев субстрата в биоустановке можно осуществлять путем использования только теплоты отработавших газов.

а Термофильный режим Ш Мезофильный режим

4.72Е+07

га

I 2,00Е+07-Г | 1.50Е+07 I 1.00Е+07

5.00Е+06

3.50Е+07 3,0ОЕ+О7 }■ 2.50Е+07 ' 2,00Е+07^ 1.50Е+07

5.00Е+07Г 4,50Е+07+"

Предварительный Общие потери Собственные подогрев навоза нужды

Полученная энергия биогаза

Рис. 7. Тепловой баланс биореактора

Расчетную схему использования теплоты отработавших газов оценивали аналитически, а результаты расчета представлены на рис. 8 и 9.

Рис. 8. Расчетная схема использования отработавших газов ДВС.

1,2 - теплообменники (№1 и 2 соответственно); 3 - водяной насос; 4 -основная магистраль; 5 - обратная труба; 6 - распределительная труба; 7 -конечная труба; 8 - отработавшие газы ДВС.

Из рисунка 9 очевидно, что за счет использования теплоты отработавших газов практически можно обеспечить потребность биоустановки в теплоте независимо от режима работы. В частности, при работе установки в термофильном режиме теплота отработавших газов двигателя может обеспечить, как минимум, 8 биореакторов теплотой на протяжении 9 месяцев (март - ноябрь) в год.

| — — Термофильный режим -—— Мезофильный режим |

Время года

Рис. 9. Возможное число реакторов, нагреваемых теплотой (ОГ) ДВС

Следует заметить что, мезофильный режим работы реактора является более перспективным с энергосберегающей точки зрения, так как биореакторы полностью обеспечены теплотой, практически, в любое время года.

Используя теплоту отработавших газов ДВС, можно удовлетворить потребность биоустановок в тепловой энергии (740 МДж/сут).

Отработавшие газы двигателя могут обеспечить бесперебойную работу биореакторов даже при температуре - 8°С, что дает возможность не только получить необходимое тепло, но и дополнительное для других нужд хозяйства, например сушки сельскохозяйственной продукции, отопления животноводческого помещения, теплицы и т.д.

Процесс эксплуатации биоустановки, предложенный в работе (одновременного производства электроэнергии и тепла) называется "когенерацией". Установки, оборудованные системой теплообменников для вторичного использования тепла, называют когенераторными (когенерационными) установками. В России необходимость в применении

когенераторов для тепло - и энергоснабжения очевидна, поскольку позволяет существенно снизить затраты на потребляемую энергию, что даст существенный экономический эффект для сельского потребителя, а также поможет решить проблему обеспечения хозяйства бесперебойным тепло и энергоснабжением. В России же в настоящее время происходит зарождение технологии применения газовых когенераторов. Нами предложена схема работы такой установки, которая представлена на рис. 10.

В себестоимости тепличных огурцов, помидоров, цветов 90% затрат - это тепло и удобрения. Выходит, что возле биогазовой установки теплица может работать с 300...500 % рентабельностью. Коэффициент полезного использования топлива (биогаза) в когенерационных установках может достигать в зависимости от конструкции основного и вспомогательного оборудования - 92%. Иными словами, энергия, которая в обычных электростанциях выбрасывается в атмосферу или через радиатор охлаждения двигателя и с выхлопными газами, в когенерационных установках используется вторично и направляется на хозяйственные нужды.

Задача теплового расчета заключается в определении площади поверхности теплообмена и режима движения теплоносителей, необходимых для обеспечения заданного теплового потока. Выбирая скорость движения теплоносителей основываемся на получении развитого турбулентного режима, так как это позволяет улучшить коэффициент теплопередачи. В теплообменниках для использования теплоты охлаждающей жидкости и отработавших газов двигателя, принимаем скорость движения горячего теплоносителя V] = 5... 15 м/с.

Для того, чтобы уменьшить площадь теплообмена при отсутствии изменения агрегатного состояния теплоносителя, принимаем противоточное движение теплоносителей. При выборе схемы (продольное или поперечное) омывания трубок теплоносителем основываемся на критериях: №/рРг°'4> 5,8 - при продольном обмывании труб;

Перемешивающее

Отвод переброжено*

Электроэнергия

Рис. 10. Предлагаемая схема работы установки по когенерационному типу.

7Уи/рРг°'4< 5,8 - при поперечном обмывании труб. При использовании тепла от охлаждающей жидкости ДВС для подогрева субстрат применяем рекуперативный аппарат противоточного типа (рис. 11, 12)

Рис. 11 Теплообменник: 1 - внутренняя труба; 2 - горячий теплоноситель; 3 - холодный теплоноситель; 4 - корпус.

Шнековый загрузчик твердого сырья

Реактор

Газгольдер

Утеплитель

Балочный свод

Ферма

Биогаз

водой

Когенерационный блок °тхолад"е

» IКандвнеато-отводчик

Ь*лкость сбора и гомогенизации жидкого сырья

Рис. 12 Изменение температуры теплоносителя при движении по поверхности нагрева: - произведение массового расхода на удельную теплоемкость

горячего и холодного теплоносителей; Ть Т2 - температуры горячего и

холодного теплоносителей; ' , " - параметры теплоносителей на входе и выходе соответственно.

Рассмотрим, что через цилиндрическую трубу неограниченной длины при стационарном режиме передается теплота от омывающего ее с одной стороны (изнутри) горячего теплоносителя температурой ^ к омывающему ее с другой стороны (снаружи) холодному теплоносителю температурой (рис. 13). Определим линейную плотность теплового потока qл, Вт/'м:

При теплопередаче от горячего теплоносителя к трубе

(23)

При теплопередаче сквозь стенки трубы

Рис. 13 Теплопередача сквозь стенку цилиндрической трубы (Бь Б2 - внутренний и наружный диаметра трубы; ТетЬ ТСТ2 - температуры внутренней и наружной поверхности трубы.

1п

(24)

При теплопередаче от трубы к холодному теплоносителю Чй=агЫ2{1стг~12) (25)

где, сц - коэффициент теплопередачи от горячего теплоносителя к поверхности трубы; а2 - коэффициент теплоотдачи от поверхности трубы к горячему теплоносителю; X - теплопроводность материала стенки; ^ и - температуры горячего и холодного теплоносителей соответственно; 1ст! и 1ст2 - температуры внутренней и наружной поверхностей трубы; ё) и ёг - внутренний и наружный диаметры трубы

При относительной разности температур, суммируя, получаем:

Ч„ =

—' (26)

Мхах 2пХ V / а\) ж¡2а2 1

но 1 + * /1 + 1 " - линейный коэффициент теплопередачи,

М,а, V як? «

Вт/м.К. Тогда уравнение (26) примет вид

Считая, что тепловые потери в окружающую среду отсутствуют, тепловой поток от горячего теплоносителя равен тепловому потоку к холодному теплоносителю Ог. Откуда:

й = тлсртМ-*\)=т,гст& "'г) (28)

или £> = тТ1(К-Ь"1) = тт2(К-1г2) (29)

где, тт - массовый расход теплоносителя, кг/с; срт - средняя теплоемкость теплоносителя при постоянном давлении, Дж/кг.К; 1 - температура теплоносителя, К; И - удельная энтальпия теплоносителя, Дж/кг.

Если ^ ~ ттсрт> А/, = — ^; Д/2 =t2—tг , то уравнение теплового

баланса будет: = ^2А12 (30) Ых/ _1¥г/

Откуда, /Д*2 ~ /И7, " следовательно, изменение температуры

теплоносителя обратно пропорционально произведению его массового расхода на удельную теплоемкость. Что обозначает - наибольшее изменение температуры Д1 происходит у того теплоносителя, у которого произведение массового расхода на удельную теплоемкость (ттсрт) меньше. Коэффициент теплоотдачи, а) определяем по формуле:

тх,

(31)

N11 - критерий Нуссельта, определяем по формуле: Ыи = 0,023Яе0,8 Рг0,4 (32)

Подставляя в приведенную формулу выражения для критериев и Рг = , и решая ее относительно а, получим

где, а - температуропроводность воды, м /с; V - кинематическая вязкость воды, м2/с; со - скорость движения воды, м/с; - теплопроводность воды, Вт/м.К; с! -внутренний диаметр трубы или межтрубного пространства, м.

Тепловой поток от горячего теплоносителя к холодному определяем из выражения:

а = кАМт , (34)

где, к - коэффициент теплопередачи; А - площадь поверхности теплообмена; Д1т - средняя разность температур теплоносителей, называемая средним логарифмическим температурным напором.

Для случая противотока:

=-7-7Т ■ " _ " ■

Тогда площадь теплообмена А, можно определять как: л ^ 2

В четвертой главе рассмотрены стандарты органического земледелия. Процесс биоконверсии, кроме энергетической, позволяет решить еще две задачи. Во-первых, сброженный навоз, по сравнению с обычным, повышает на 10-50% урожайность сельскохозяйственных культур. Объясняется это тем, что при анаэробной переработке происходит минерализация и связывание азота. Кроме того, во время сбраживания полностью гибнут семена сорняков, которые всегда содержатся в навозе, уничтожаются микробные ассоциации, яйца гельминтов, нейтрализуется неприятный запах, т.е. достигается актуальный на сегодня экологический эффект.

Биоудобрение действует на растение сразу по внесению в почву. Технология метанового сбраживания позволяет провести дополнительную обработку продуктов сбраживания для обогащения и связывания азота, что существенно повышает качество удобрения и в итоге повышает плодородие почвы. Положительное влияние гумуса из биоудобрений на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур можно представить в виде комплекса взаимосвязанных процессов:

- улучаются физико-механические и физические свойства почвы;

- усиливаются процессы почвенного обмена: адсорбция удобрениями элементов питания почвы с улучшением питательного режима развития растений и повышения биологической активности, вследствие чего повышается урожайность сельскохозяйственных культур.

Органические биоудобрения состоят из жидкой и твердой фракций, которые вносят в почву как вместе, так и раздельно.

На полях агрокомплекса «Ангелово» были проведены сравнительные полевые исследования по выращиванию ярового ячменя с применением жидких биоудобрений и свежей органики. В результаты проведенных полевых опытов определено, что урожайность ячменя при внесении свежих органических удобрений (навоза) повысилась незначительно (на 4,0 %), а при использовании биоудобрений урожайность ячменя повысилась на 23,8 %, составив 37,85 ц/га (рис. 14. табл. 2).

В работе подробно описаны преимущества применения биоудобрений по сравнению с органическими и минеральными удобрениями.

40 35 | ЗО 25 20 15 10 5 О

органика биоудобрения

Рис. 14. Урожайность ярового ячменя с делянок по вариантам опыта

Таблица 2

Урожайность ячменя с делянок по вариантам опыта

Вариант Урожайность с делянок, ц/га Средняя

I II III IV урожайность, ц/га, %

Контроль 30,4 29,6 31,0 31,3 30,56 (100 %)

Жидкая органика 30,8 31,6 32,5 33,2 31,77(104%)

Жидкие биоудобрения 38,2 37,2 37,6 38,4 37,85 (123,8 %)

НСРо>5=1,76ц/га

В пятой главе представлена модель расчета экономической эффективности работы биоустановки. Эффективность работы установки оценивали по сравнительному годовому эффекту представленному в виде функции: Э=(Пб - Пн) Ргод+Х Эф+Э6 +ЭУД +ЭТ +ЭСД (36)

где, Пн и Щ — удельные приведенные затраты новой и базовой технологической линии; Ргод - годовой объем работ, равный 1384т навоза КРС в год; Эф - эффект от ликвидации ущерба, причиненного техногенными загрязнениями; Эб - эффект от получения газообразного топлива (биогаза); Эуд - эффект от реализации или использования биоудобрения (повышения урожайности); Эт - эффект от продления срока службы двигателя за счёт его конвертации.

Пренебрегая некоторыми составляющими уравнения (36) в связи с их незначительности, обобщенный экономический эффект может быть представлен в виде зависимости Э — / (Элп год» Эф, Эб) Эуд ,Эт)

Разработка представленной математической модели на ЭВМ позволяла определить общий экономический эффект внедрения рассматриваемой системы равный 503760 руб. в год и обеспечивается, в основном, за счет использования биоудобрений. Полученные результаты показывают, что экономическая целесообразность использования биогаза в сельском хозяйстве очень высока.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработанная математическая модель позволила определить объем биореактора для хозяйства в зависимости от количества голов скота.

2. Используя методы математического моделирования, определены параметры теплообменников для передачи теплоты с целью поддержания заданного температурного режима в реакторе и установлено требуемое количество теплоты для эксплуатации установки в оптимальном режиме.

3. С помощью математического моделирования процессов в биореакторе показано, как определить время, в течение которого происходит брожение субстрата при различных режимах работы с получением товарного биогаза, и по нему оценивать, как характер теплового баланса в реакторе, так и выбрать оптимальный режим получения товарного биогаза.

4. Коэффициент полезного действия при использовании предложенной установки (когенерационного типа - комплексное получение тепла и электричества) может составить более 90%, в отличие от получения электроэнергии или теплоты по отдельности, когда КПД=40...45%.

5. Полученный биогаз, используемый в хозяйственных нуждах, позволяет сократить затраты на электроэнергию, тарифы на которую постоянно растут (стоимость электроэнергии, полученной с помощью биогаза в 2,5 раза дешевле).

6. Использование шлама из биоустановки как биоудобрения на полях более эффективно, чем получение электроэнергии более чем в 2 раза, и дает прибавку урожайности сельскохозяйственных культур на 10. ..50%.

7. Использование биоустановки позволяет улучшить экологию окружающей среды, т. к. сокращает в атмосфере количество метана, который выделяется из навозохранилищ (в биоустановках при переработке навоза метан выделяется в закрытых реакторах), а он имеет в 21 раз более сильный парниковый эффект, чем углекислый газ и сохраняется в атмосфере до 12 лет.

8. Экономический эффект от комплексного использования теплоты, электроэнергии и биоудобрений из биоустановки в хозяйстве, не считая сохранения экологии и повышения плодородия почвы, составляет более 503760 рублей в год.

Публикации по теме диссертации: Публикации в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ

1. Сатьянов C.B. Биогаз как альтернативное топливо / Захарченко А.Н., Гаджиев П.И, Захарченко А. А. // Тракторы и сельскохозяйственные машины.

№ 9,2010. С-31...33.

2. Сатьянов C.B. Источники получения биогаза / Захарченко А.Н. //Сельский механизатор. №2, 2011. - с. 30-31.

3. Сатьянов C.B. и др. Экспертиза безопасной эксплуатации строительных сооружений. // журнал «Безопасность труда в промышленности. №7.2005

4. Сатьянов C.B. Определение остаточного ресурса безопасной эксплуатации дымовых и вентиляционных труб / Котельников B.C., Четверик Н,П. и др. // журнал «Безопасность труда в промышленности. №10, 2009. С-60...66

Публикации в других изданиях

5. Сатьянов C.B. Обоснование параметров работы биореактора / Захарченко А.Н., Захарченко А.А //Труды ФГОУ ВПО РГАЗУ. 2010

6. Сатьянов C.B. Биогаз в современных технологиях сельского хозяйства / Захарченко А.Н., Захарченко A.A., Руфаи И. //Доклады ТСХА, вып. 282,

4.1. М.: Изд-воРГАУ-МСХАим. К.А. Тимирязева, 3010. С-460...463

7. Сатьянов C.B. Получение биогаза и удобрений при переработке навоза / Захарченко А.Н., Гаджиев П.И., Захарченко A.A. // Доклады ТСХА, М.: Изд-во РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2011

8. Патент №2254427. Способ оценки промышленной безопасности дымовых и вентиляционных труб (варианты). Сатьянов C.B., Сатьянов В.Г., Пилипенко П.Б., Французов В.А. 2004

Отпечатано с готового оригинал-макета

Формат 60x84'/i6, Усл.печ.л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ 178.

Издательство РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Сатьянов, Сергей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ,

ГЛАВА 1 Анализ использования альтернативных видов энергии

1.1. Энергия солнца

1.2. Энергия ветра

1.3. Органические альтернативные топлива

1.4. Биогаз

1. 4.1. История биогаза

1.4.2. Состав и свойства биогаза

1.4.3. Способы получения биогаза

1.4.4. Опыт использования биогаза

1.4.5. Виды получения биогаза

1.4.6. Типы биогазовых установок

1.5. Основные направления использования биогаза в мире

1.6. Цели и задачи исследования

ГЛАВА 2. Теоретические вопросы исследования биоустановок

2.1. Программа и методика проведения исследований

2.2. Оптимизационно-функциональный принцип системного подхода к исследованиям сложных процессов

2.3. Принципиальная схема получения биогаза

2.4. Химический процесс производства биогаза

2.5. Условия метанообразования

2.6. Свойства биогаза

2.7. Математическая модель определения параметров биоустановки;

2.8. Математическая модель теплового баланса в биореакторе

2.9. Сельскохозяйственные установки для получения биогаза

2.10. Этапы технологического процесса получения биогаза

2.11. Математическая модель теплоты сгорания биогаза

2.12. Подготовка биогаза к использованию

Выводы по главе

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования эксплуатации биоустановки в хозяйстве

3.1 Алгоритм работы биоустановки в непрерывном режиме

3.2. Когенерационная установка

3.2.1. Принцип работы установки

3.2.2. Преимущества использования когенерационных установок

3.2.3. Эксплуатация когенерационной установки

3.2.4. Сфера использования когенерационных установок в сельскохозяйственном производстве

3.3. Математическая модель системы подогрева навоза

3.4. Передача теплоты от охлаждающей жидкости ДВС

3.5. Использование потока отработавших газов двигателя

3.6. Математическая модель теплообмена в биореакторе

3.7. Математическая модель гидравлического движения теплоносителя при подогреве субстрата

3.8. Математическая модель использования теплоты

Выводы по главе

ГЛАВА 4. Технологии получения и использования биоудобрений

4.1.0рганическое земледелие

4.2. Состав биоудобрений

4.3. Технология получения биоудобрений и их свойства

4.3.1. Азот биоудобрений

4.3.2 Физико-химические свойства биоудобрений

4.3.3. Влияние гумуса на почву

4.3.4 Углекислый газ для почвенных биопроцессов

4.4. Разновидности органических удобрений

4.4.1. Разделение биоудобрений на фракции

4.4.2. Использование жидкой фракции биоудобрений

4.4.3. Внесение твердой фракции биоудобрений

4.5.Полевые исследования применения жидких удобрений при возделывании ячменя

4.5.1. Подготовка испытаний

4.5.2. Подготовка участка к работе

4.5.3. Посев ярового ячменя

4.5.4. Уборка урожая ячменя с опытных делянок

4.6. Преимущества применения биоудобрений

4.7. Особенности биоудобрений

Выводы по главе

ГЛАВА 5. Экономическая эффективность

5.1. Математическая модель экономической эффективности биогазовой установки

Выводы по главе

Введение 2011 год, диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем, Сатьянов, Сергей Владимирович

Современное развитие цивилизации невозможно без постоянного увеличения потребления энергии. Эти потребности удовлетворяются, в основном, за счет переработки традиционного нефтяного топлива, запасы которого исчерпываются. Все это подвергает человечество серьезной угрозой возникновения энергетических и экономических проблем. Возможно, что если энергетического кризиса избежать удастся, то человечество неизбежно столкнется с исчерпанием запасов традиционных энергетических ресурсов. Вследствие этого, людям необходимо искать источники энергии, не иссякающие во времени.

Пример тому энергетический кризис 70-х годов прошлого века, который заставил искать альтернативные источники энергии. Так, Арабо-Израильский конфликт прекратил доставку нефти в США и западную Европу, что привело к огромному скачку цен на топливо (свыше 100%) [139].

При обострении энергетического кризиса значительную роль играли и вопросы, связанные с зашитой окружающей среды. Перед последним финансовым кризисом (2007г) мировые цены на нефть взлетели на уровень почти 200 долларов США за баррель.

Однако нефть и газ остаются важнейшими источниками энергии в наше время. Газ по происхождению делят на природный, попутный, генераторный, искусственный, шахтный метан, биогаз и др. Природный газ образует самостоятельные скопления в виде газовых и газоконденсатных месторождений. Попутный газ находится в нефти в растворенном состоянии в объеме 100.200 мЗ на 1 тонну нефти. Искусственные газы образуются в различных технологических процессах, например, в металлургии. Биогаз образуется в результате микробиологического синтеза органических веществ.

Попутный и природный газы состоят из углеводородов метанового ряда с примесью азота, диоксида углерода, сероводорода и некоторых других газов. Газ является наиболее экономичным видом топлива и широко используется на электростанциях, в черной металлургии, для удовлетворения коммунально-бытовых нужд, в химической промышленности, в сельском хозяйстве и др.

В современных условиях, как в западно-европейских странах, так и в Америке стали особенно широко заниматься поиском альтернативных источников энергии, заменяющих традиционные (нефтяные) виды топлива. Такими перспективными альтернативными видами энергии рассматривают: ветровую, солнечную, геотермальную энергии и получение жидких и горючих газообразных веществ при обработке биомассы (отходов животноводства, растениеводства и др.).

В Западном мире энергетический кризис вызвал экономический и политический кризис со всеми последствиями, как, например, в Швеции [138]. В США увеличились продажи Японских автомобилей, которые имеют более низкий расход и большую экономичность топлива. Все это показало, что энергетический кризис возродил вопрос получения и использования альтернативных энергетических ресурсов и для агропромышленного комплекса и промышленности нашей страны.

Сторонники движения по защите окружающей среды (зеленые) во второй половины прошлого века стали распространять солнечные панели и вести кампанию за их применение. Геотермальные тепловые насосы стали получать постепенное применение в США, и были признаны экологически чистыми энергетическими установками [126]. j

Энергетический кризис 70-ых годов прошлого века вызвал кроме прочего и психологический стресс, согласно теории которого, человек доводится до крайнего раздражительного состояния. Так исследователи (Richard and Lazarus, 1966; Glass and Singer, 1971 ; Lazarus and Folkman, 1984; Evans and Cohen, 1987) показали, что стрессором, в среде обитания человека, является тот объект, который угрожает его жизни или здоровью. В качестве такого стрессора рассматриваются глобальное потепление, озоновая дыра, рост населения, энергетический кризис и.т.д. [102, 103]. При проявлении стрессора человечеству предстоит выбор подходящей стратегии решения проблемы. Науке известны такие методы как проблемно-ориентированная стратегия, при которой человек контролирует проблему, и эмоционально-ориентированная стратегия, при которой применяются меры подавления или снижения последствий. Следует отметить, что все перечисленные стратегии приемлемы и для решения проблемы энергетического кризиса. 6

В настоящее время, мир сталкивается с серьезной угрозой здравоохранительного и экологического характера, приводящей к глобальной катастрофе. В мире отмечаются региональные и глобальные изменения в окружающей среде, являющиеся результатом современного образа жизни, перерасхода ресурсов и развития, несоответствующего экологическим требованиям.

Достижение экологически развитого общества требует всестороннего изменения традиционного образа мышления и формирования современного мировоззрения. Необходима интеграция движений по здравоохранению и экологии для того, чтобы противостоять настоящему, и разрушительному развитию мира.

Экологический кризис, как показывает история человечества, всегда имеет катастрофические последствия [74, 96]. Так исследователь Daly Н. показал, что экологический и энергетический кризисы вызываются комплексом проблем, связанных с современной моделью развития общества, глобальной экономической системой и несправедливостью.

Для решения настоящих и предупреждения возможных проблем, касающихся новых технологий, таких, например, как, нанотехнологии, биотехнологии, работа современных ДВС и т.д. постоянно во всем мире проводится многочисленные исследования [110, 122].

Исследователи из Флоридского технологического института генетически модифицировали бактерию вида Shewanella MR-1, которая способна вырабатывать водород из любой биосубстанции. После вмешательства в геном бактерии стали вырабатывать водорода больше обычного и приобрели устойчивость к невесомости. Новый спутник, который будет запущен во второй половине 2011 года, будет работать на орбите на отходах жизнедеятельности человека (выработанный в биореакторе водород будет в топливных элементах превращаться в электроэнергию).

В настоящее время, различные движения по сохранению и защите окружающей среды (например, защитники сохранения Химкинского леса) представляют собой борьбу за выживание и существование. Мировое сообщество единогласно пришло к выводу, что глобальная эмиссия парниковых газов должна сократиться до фракции настоящего уровня в течение десяти лет, чтобы предотвратить экологическую катастрофу.

Современный вариант предотвращения экологического кризиса предусматривается документом - Киотским протоколом. Несмотря на опасность, предстоящую перед нами, многие государства Земли не соблюдают рекомендации этого документа, опасаясь за свои личные интересы.

Тысячелетиями вокруг газа клубящегося на болотах ходили легенды и мистические истории. "Блуждающие огоньки" возникали в безкислородной среде, еще в те времена, когда даже атмосфера земли имела другой состав.

Великие ученые Ян Баптист Ван Гельмонт, Алессандро Вольта, Гемфри Дэви, Майкл Фарадей, Амадео Авогадро, Луи Пастер занимались исследованиями биогаза и провели многочисленные опыты.

Несколько раз, за последнюю более чем трехсотлетнюю историю, интерес к биогазу возрастал и переживал спад. С начала 90-х годов прошлого века интерес к нему в Западной Европе начал стабильно расти. И из простых бочек с ручной системой перемешивания, биогазовые установки стали большими высокотехнологичными полностью автоматизированными комплексами по переработке любых органических отходов.

В Германии уже десятилетиями биогаз производят тысячи крупных установок, и еще миллионы установок различной мощности во всем мире. Технология испытана, ее стабильность доказана годами безукоризненной работы.

Интерес к этой теме легко объяснить - биогазовые установки приносят предприятию пользу и экономическую выгоду. Вы получаете биогаз, электроэнергию, тепло, метан для заправки автомобилей, биоудобрения при значительной экономии капитальных затрат.

В современном развитии сельскохозяйственного производства важными является вопросы увеличения энергоресурсов и в животноводстве утилизация навоза. Одним из перспективных способов утилизации навоза является анаэробное сбраживание, позволяющее предотвратить загрязнение почвы, окружающего воздуха и воздушного бассейна, а также получить продукты переработки навоза в виде органического удобрения и 8 газообразного топлива - биогаза. Анаэробная переработка навоза ускоряет его разложение в 10 раз и более по сравнению с традиционным перепреванием в буртах. При этом может быть достигнута полная гибель гельминтов, болезнетворных микроорганизмов и семян сорных растений. Эксплуатационные затраты на профилактические мероприятия по защите окружающей среды от загрязнений и предотвращению заболеваний животных снижаются на 10-15% [44, 45, 46].

Технология метанового сбраживания находит все более широкое применение при переработке навоза, при этом сбраживанию подвергаются навозные стоки, которые имеют высокую влажность - свыше 90%. Для сбраживания навоза влажностью менее 90%, его разбавляют водой или перебродившей жидкой фракцией. При этом увеличиваются дополнительные затраты энергии на подогрев и транспортные расходы при использовании сброженной массы в качестве биоудобрения.

Применяется и твердофазное сбраживания навоза, которое требует уникального и громоздкого оборудования, значительных затрат труда и средств. Основными недостатками твердофазного сбраживания являются низкая производительность по выходу биогазу и длительная продолжительность цикла сбраживания - до 6 недель [27]. Но, некоторые исследователи [43] утверждают, что при переработке твердого навоза с добавлением жидкой фракцией сброженного осадка, выход биогаза увеличивается более чем на 50% по сравнению с технологией переработки жидкого навоза. Следует отметить, что такой способ позволяет сэкономить воду и снижает затраты на дополнительный подогрев навоза, однако выход биоудобрений - основного продукта производственного процесса, существенно уменьшается.

Технологию, используемую при анаэробной переработке навоза, сейчас часто применяют и для очистки сточных вод предприятий и городов, так как она имеет ряд достоинств по сравнению с химической системой, например, биологическая очистка потребляет в 2 раза меньше энергии и в 6 раз дешевле [10, 79].

В агропромышленном комплексе применение автономной энергетической установки, представляет практический интерес в области 9 использования технологии переработки навоза для получения биоудобрения и биогаза - одного из альтернативных видов топлива.

Цель работы: повысить эффективность работы биоустановки путем:

- использования оптимальных температурных режимов сбраживания органической массы;

- применения для нагрева биомассы вторичного тепла из системы охлаждения и отработавших газов ДВС;

- комплексного получения тепловой и электрической энергии;

- разделения и использования жидкой и твердой фракций биоудобрений для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур.

Заключение диссертация на тему "Повышение эффективности биоустановок путём получения альтернативной энергии и биоудобрений"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Экономический эффект от комплексного использования теплоты, электроэнергии и биоудобрений из биоустановки в хозяйстве, не считая сохранения экологии и повышения плодородия почвы, составляет более 503760 рублей в год.

Библиография Сатьянов, Сергей Владимирович, диссертация по теме Технологии и средства механизации сельского хозяйства

1. Антышев Н.М., Шапкайц А.Д.Газодизельная тракторная энергетика: Экология и Экономика. // Экология и сельскохозяйственная техника. СПБ, 2002.томЗ.- 194-197.

2. Амерханов P.A., Бессаров A.C., Драганов Б.Х., Рудобашта С.П., Шишко Г.Г. Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства/ Под редак. Х.Драганова. М.:Колос-пресс, 2002ю- С.424.:ил.

3. Арнольд JI.B., Михайловский Г.А., Селиверстов В.М. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб.-М.:Высш.школа, 1979.-446 с. ил.+ прил.

4. Асташева Н.П., Голубев В.М.: Технология использования различных источников энергии в сельском хозяйстве и методы их экологической оценке. //Экология и сельскохозяйственная техника.СПБ.2002.Том 3. -С.48-52.

5. Баадер В., Доне Е., М.Бренндерфер М. Биогаз. Теория и практика. Источник: http://AEnergy.ru

6. Базилинская M.B. Биоудобрения. М.:Агропроиздат, 1989. - 126с.

7. Безруких П.П., Плушевский М.Б., Андреенко Т.Т.: Энергетика на традиционных источниках. Результаты и задачи стандартизации. //Возобновляема энергетика для сельского хозяйства. Научн. труды ВИЭСХ. М.2000.том 86.-С1181-190.

8. Белов В.М., Девянин С.Н., Слепцов О.Н.: Применение в дизелях топлива растительного происхождения. // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ, 2003. Вып.4.-С. 15-21.

9. Белозерцов В.Н., Бирюк В.В., Серебряков P.A.: Автономные, экономичные экологически чистые системы локального теплоснабжения. Возобновляемая энергетика для сельского хозяйства: Научные труды ВИЭСХ.-М:2000.том86.-С. 176-180.

10. Бертокс А., Радд Д. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнений. -М.:Мир,1980.

11. Бордовский Г.А., Кондратьев A.C., Чоудери А.Д.Р. Физические основы математического моделирования. — М.: Издательский центр «Академия», 2005.-320с.

12. Бородачева Н.В. Органическое производство в Украине // Агроперспектива. 2005. - №1. - с.49-52.

13. Бубнов Д.Б. Адаптация дизеля сельскохозяйственного трактора для работы на рапсовом масле. Автореф.дис.канд.тех.наук. -ПМ.:ВИМ.196.

14. Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ./ Перевод с англ. Г.Л. Агафонова. Под редак. П.А. Власова. -М. :ФИЗМАТЛИТ, 2003. -С.352.

15. Васильев В.А. Органические удобрения в интенсивном земледелии. -К., 1984,- 150с16. 16.Веников В.А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирования. М.: Высшая школа, 1984.

16. ВИНИТИ М.,1991. ЭТЭ№47.-С.З-5. Biothermal treatment of waste. /Jormanaient Martti. //Modern Power System. 1990. No.l0(l 1).- C. 61-65.(171)

17. ВНИИСХ, PACXH. Биогаз как источник энергии.// Строй-профиль, 2002. №5.

18. Возобновляемая энергия в России от возможности к реальности. //. ОЭСР/МЭА, 2004.-С.120.

19. Гаолиныш А., Грундулис А.: Комбинированные индивидуальные электро-и теплоснабжения сельскохозяйственных объектов. // Экология и сельскохозяйственная техника, 2002.томЗ. С. 138-143.

20. Гелатуха Г.Г., Железная Т.А., Маценюк З.А. Концепция развития биоэнергетики в Украине./ Промышленность техника, 1999.Т.21.№6. С.94-102.

21. Гелатуха Г.Г., Кобрзарь С.Г. Современные технологии анаэробного сбраживания биомассы (обзор)./ Экологии и ресурсосбережение, 2002.№4. -С.3-7.

22. Гольцов В.А., Везирогли Т.Н.: Планетарные аспекты перехода к водородной цивилизации будущего. // Водородная обработка материалов.:144

23. Труды 3-й Межд.конф. «ВОМ-2001». Донецк-Мариуполь. 14-18 мая,2001г. Донецк, 2001.- С.53-64.

24. Горовая А.И., Орлов Д.С., Щербенко О.В. Гуминовые вещества. К.: Наукова думка, - 1995. - с. 201-205.

25. Городнш М.М., Якушко C.11нтегрована система природоохоронно!' полггики i технологи в АПК // Наутшус. 1996. - №2 - с. 2-6.

26. Гриднев П.И. Энергетические аспекты процесса переработки навоза в анаэорбных условиях. // Механизация и автоматизация производственных процессов ферм крупного рогатого скота. Сборник научных трудов ВНИИМЖ. Подольск, 1987.-С.97-104.

27. Гура Б. Производство биогаза из жидкого и твердого навоза на сельскохозяйственных предприятиях. Варшава: Центральная биб-ка.1987.

28. Дашков В.Н., Китиков В.О., Бохан Н.И.,Мелешенко Б.Д.: Экологические аспекты ресурсосбережения в сельскохозяйственном производстве. // Экология и сельскохозяйственная техника. СПБ. 2002. Том 3. 9-14.С.

29. Драганов Б.Х. Использование возобновляющихся и вторичных энергоресурсов в сельском хозяйстве. -Киев:Вьпца школа, 1988.-54 с.

30. Дубровський B.C., Виестур У.Е. Метановое сбраживание сельскохозяйственных отходов. Рига: Зинатне, - 1988. - 204с.

31. Дурдыбаев С.Д., Данилкин B.C., Рязанцев В.П. Утилизация отходов животноводчества и птицеводства. М.:Агропроминформ, - 1989, - 53 с.

32. Дьяченко Н.Х., Дашков С.Н., Костин А.К, Бурин М.М. Теплообмен в двигателях и Теплонапряженность их деталей. JI.1969.

33. Захарченко А.Н., Гаджиев П.И., Захарченко A.A., Сатьянов C.B. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. №9, 2010. С

34. Захарченко А.Н., Сатьянов C.B. Источники получения биогаза. //Сельский механизатор. №2, 2011.-е.

35. Захарченко А.Н., Захарченко A.A., Сатьянов C.B. Обоснование параметров работы биореактора. //Труды ФГОУ ВПО РГАЗУ. 2010

36. Захарченко А.Н., Захарченко A.A., Сатьянов C.B. РуфаиИ. Биогаз в современных технологиях сельского хозяйства. //Доклады ТСХА, вып. 282, 4.1. М.: Изд-во РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, ЗОЮ. С-460.463

37. Захарченко А.Н., Гаджиев П.И., Захарченко A.A., Сатьянов C.B. Получение биогаза и удобрений при переработке навоза. // Доклады ТСХА, М.: Изд-во РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2011

38. Ильюхин М.С., Рудобашта С.П. и др. Теплоснабжение агропромышленных комплексов: Уч. пособие для вузов //С.П. Рудобашта, Ф.Т. Сидоренков, М.С. Ильюхин. М.:МГАУ им. В.П. Горячкина, 1996.-127с.

39. Кириллов Н.Г.: Сжиженный газ для автотракторной техники: производство и оборудование. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2002. №2.-С. 12-14.

40. Кирюшатов А.И. Использование традиционных возобновляющихся источников энергии в сельском хозяйстве. М.:Агропромиздат, 1991.-96с.

41. Кисшь B.I. Бюлопчне землеробство в Украпп: проблеми i перспективи. Харьюв: Штрих, 2000. - 161с.

42. Ковалев A.A. Энергетическое аспекты использования биомассы на животноводческих фермах России. // Российский химический журнал. Т.41, 1997 №6.- С. 100-105.

43. Ковалев A.A., Ножевникова А.Н. Технологические линии утилизации отходов животноводства в биогаз и удобрение. -М.: Знание, 1990.

44. Ковалев A.A. Технологии и технико-энергетическое обоснование производства биогаза в системах утилизации навоза животноводческих ферм.: Афтореф.дис. .д-ра техн.наук./ Всерос.НИИ Электрификации сел.хоз-ва. M.: 1998.-С.40.

45. Ковалев A.A., Марсагишвили Г.П., Гудиев Э.А. Анаэробная переработка твердого навоза в биогаз и органические удобрения. // Научно-технический бюллетень по электрификации сельского хозяйства. Вып. 1 (66).-М.: ВИЭСХ, 1990.-С.77-84.

46. Коваленко П.Ю. Комплексная оценка повышения эффективности энергоблоков ТЭС путем утилизации уходящих газов в системах регенерации турбин: Дис. канд. техн .наук. Новосибирск, 2004.-146С.146

47. Коваленко Ю.Ф. Повышение эффективности двигателей внутреннего сгорания за счет утилизации теплоты их отработавших газов: Дис. канд. тех. наук. Челябинск, 2003.-203с.

48. Козьмин В.А. Исследование элементов системы утилизации теплоты на базе двигателя Стирлинга для автомобильной техники: Дис. канд. техн. наук. Челябинск, 1994.-185с.

49. Костин А.К. Погачев Б.П., Кочинов Ю.Ю.: Работа дизелей в условиях эксплуатации. JL: Машиностроение, 1989.-2284с.

50. Котовсков Я.В. Системные исследования многофункциональных теплообменников как средств защиты окружающей среды и ресурсосбережения: Дис.канд.техн.наук. Ростов Н/Д, 1998.-143с.

51. Кримов Николай. На чем поедем в XX! веке?: Альтернативные моторные топлива. // Энергетика и промышленность России. №3., 2002.

52. Лесков Сергей. В XX! век на Водороде и Палладии. // Известие-Наука. 15 Ноября 2003.- С.5.

53. Лозановская И.Н., Попов П.Д. Теория и практика использования органических удобрений. М.:Аргопромиздат, - 1987. - 95с.

54. Льотко В. Люканин В.Н., Хачиян A.C.: Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.:МАДИ (ТУ).20000.-С.311.

55. Мазур И.И., Молдаванов О.И.: Курс инженерной экологии. 2-е изд., испр. и доп. -М.:Высш. шк. 2001.510с.

56. Московский комсомолец. №265. Газ. 30.11.2010

57. Мороз В.П.,Кондратьев A.A. К вопросу оценки условий эксплуатации двигателя внутреннего сгорания и снижении токсичности отработавших газов. Научные труды РГАЗУ «Агроинженерия» . Москва 2002

58. Насоновский M.JI., Савченко В.И., Митрохин П.А.: Надежность двигателя внутреннего сгорания при использовании альтернативных видов топлив. Сборник научных трудов МГАУ им. В.П. Горячкина. / под редак. Г.М. Кутькова. М.1999.- С.56-59.

59. Насоновский M.JL, Савченко В.И., Митрохин П.А.: Надежность дизельного двигателя при использовании рапсового масла в качестве топлива. Сборник научных трудов МГАУ им.В.П. Горячкина. / под редак. Г.М. Кутькова. -М.:1999.-с.52-55.

60. Национальная Газомоторная Ассоциация. Биогаз — Ресурс возобновляемой энергии. // Информационный бюллетень. №2 (10)2002.

61. Оголенко H.A. Эффективность использования органических удобрений в интеннсивном земледелии. К., 1989. - 29с.

62. Осадчий Г.Б.: Альтернативные источники энергии и энергоустановки. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1999. №2.-С.10-11

63. Осадчий Г.Б. Нетрадиционные варианты хладотеплосбережения зданий. //Техника и оборудование для села. Октябрь, 2003. №10.

64. Панцхава Е.С., Пожарнов В.А. Минитепло-электростанция на отходах. // Сельскохозяйственный оптик. №3. Март, 2001.

65. Панцхава Е.С, Биогазовые технологии радикальное решение проблем экологии, энергетики и агрохимии. // Теплоэнергетика. 1994ю 34. С. 36-42.

66. Патент №2254427. Способ оценки промышленной безопасности дымовых и вентиляционных труб (варианты). Сатьянов C.B. и др. 2004

67. Передерий А.Д., Фирсенков А.И., Челезнов D/D?? Журавлев В.Н.: Тракторные самоходные шасси, предназначенные для работы на биогазе. // Науч. техн. бюллетень по электрификации сельского хозяйства. 1989. Том 1. С.53-56.

68. Рекомендации по использованию компримированного природного газа в качестве моторного топлива для транспортно-энергетических средств сельскохозяйственного назначения. -М.:ВИМ,2003.- С.72.

69. Рециркулярное анаэорбное сбраживание отходов сельского хозяйства с выработкой биогаза. / Т.Я. Андрюхин, Н.К. Свириденко, Ю.В. Савельев и др. // Биотехнология. 1989. Т.5. №2. С.219-225.148

70. Сатьянов C.B. и др. Экспертиза безопасной эксплуатации строительных сооружений. // журнал «Безопасность труда в промышленности. №9. 2005

71. Седых А.Д. Роднянский В.М.: Политика Газпрома в области использования природного газа в качестве моторного топлива. // Газовая промышленность. 1999. №10.

72. Сельскохозяйственная биотехнология: Учеб/ В.С, Шевелуха, Е.А. Калашникова, Е.С. Воронин и др., Под редак. В.С, Шевелухи 2-е изд., перераб. и доп. -М.:Высш.шк., 2003.-469с.ил.

73. Скороходов А.Н. Общая методика моделирования технологий и технических средств для их реализации по критериям энерго-и ресурсосбережения. // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. №4, 2005. С.56-61.

74. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Учеб. для вузов -3-е изд., перераб.и доп. М.:Высш.шк., 2001.-343с.

75. Стребков Д., Харитонов В., Муругов В., Сокольский А.: Солнцу и Ветру на встречу. // Сельский механизатор. 1996. Вып. 2-С.21-22.

76. Судаченко В.Н., Жебраков A.B. Использование вторичных энергоресурсов в тепличном овощеводстве. // Экология и сельскохозяйственная техника. 2002. том 3. С.93-96.

77. Тепло-и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник/ Е.В. Аметисов, В.А. Григорьев, Б.Т. Емцев и др. Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.:Энергоиздат, 1982-512с.

78. Теплоснабжение: Учебник для вузов/ А.А, Ионин, Б.М, Братенков, E.H. Терлецкая; Под ред. A.A. Ионина. -М.:Стройиздат, 1982.-336с.

79. Теплотехника: Учебник для вузов/ В.Н. Луканин, М.Г. Шатров, Г.М. Камфер и др.; под ред. В.Н. Луканина. 5-е изд, стер. - М. Высш.шк., -671с.:ил.

80. Хевоче Ч.А.: Снижение выбросов сажи малоразмерного дизеля с непосредственным впрыском путем добавки рапсового масла в топливо. Автореф. Дис.канд.техн.наук. М.: РУДН. 1997. 21с.

81. Челбашев Д.В. Комплексное использование теплоты продуктов сгорания природного газа в теплоснабжении по производству строительной керамики: Дис.канд.техн.наук. Ростов Н/Д, 1998.-150с.

82. Чириков К.Ю., Пронин Е.Н. Перспективы применения СПГ на транспорте. //Газовая промышленность, 1999. №10.

83. Чудаков Л.Н. Чудаков А.Л.: О проекте создания когенерационной газогенераторной установки на производственных отходах растительного происхождения.// Экология и сельскохозяйственная техника. 2002. томЗ-С.187:192.

84. Чудиновских В.Н. Опыт использования альтернативных энергоносителей в мобильной энергетике. М.:ВНИИИТЭИагропром.1988.

85. Чумаков В.Л., Имад С.С. Билаль., Эффективное использование продуктов анаэробного сбраживания навоза. Вестник ФГОУ ВПО МГАУ им.В.П.Горячкина Агроинжинерия №3 (23) 2007г.

86. Чумаков В.Л., Имад С.С. Билаль., Способы очистки биогаза. Тракторы и сельскохозяйственные машины. Ьбп 0235-8573/ 2007г. №10

87. Чумаков В.Л., Имад С.С. Билаль., Биогаз как альтернативное моторное топливо. Вестник ФГОУ ВПО МГАУ им.В.П.Горячкина Агроинжинерия №3 (18) 2006г.

88. Шлапак В.О. Про вирощування еколопчно чистоТ овочево'1 продукцп в Украпп // матер1али науково-практичного семшару «Сучасш тенденщ!' виробнйцтва та маркетингу оргашчно1 продукцп», Льв1в, 2004рю с. 30-33.

89. Якушко C.I, Яхненко С.М. Установка комплексно!' переробки оргашчних в1дход1в за енергозбер1гаючою технолопею //Вюник «СумДу».-2006.-№12(96)-с.81-84.

90. Abele, U (1987): Produktqualität und dündung mineralisch, organisch, biologisch-dynamiosch.

91. Abonel-Seand S.A., El-Shaarawi H.M.: Perfomance and Emission Characteristics of Compressed Natural Gas Engine. IS ATA 1998. Mat.31.

92. Bill Kovarik, Henry Ford, Charles Kettering. «The Fuel of the Future». Society of Automotive Engineers. 1998.

93. Bray K., Champion M., Libby P. The interaction between and chemistry in premixed turbulence flames. // The Turbulent Reacting Flames. Vol.40 of Lecture notes in Engineering. Bordi I. And Murphy S. (Eds). Springer 1989. pp. 541-563.

94. Brown R. K. & Green R. К Investigation of a Hydrogen Fueled rotary Engine. Proc. IPENZ Annual Conf., Feb. 1996. pp.241-246.

95. Bugaje I.M.: Remote Area Power Supply in Nigeria: The prospects of Solar Energy.//Renewable Energy. 1999.18. p.491-500.

96. Cheremisinoff, N. P., P. N. J.a. Cheremisinoff, et al. Biomass.: Applications, Technology, and Production. New York., 1980. M.Decker.

97. Christine Hurley. Biogas Fueled Mico turbines A positive outlook for growth in the US. Cogeneration and On-Site Power generation. E-source. Nov.-Dec. 2003.-C.31-40.

98. COGEN Europe: A Guide to Cogeneration. The European Association for the Promotion of Cogeneration. EDUCOGEN, 2001. p.51.

99. Damkohler G. Der Einfluss der Turbulenz auf Flammengeshwindigkeit in Gasgemischen // Z. Electrochem 46:6016 1940.

100. Der Einsatz von gasbetriebenen Fahzeuden aus umweltro- lischer Sicht; Immis-sion- sentlastung in Ballungsgebieten/ Knobloch Tore Peter, Jong Walter// Mineraloltech-nik., 1995, №10, p.13-20.

101. Eder В., Schulz H. Biogas Praxis. 2006. перевод на рус. Биогазовые установки. Практическое пособие.106. 100. Elena Douraeva. Opportunities for renewable Energy in Russia. IEA, 2003. p.23.

102. Energy for the Future: Renewale Sources of Energy. Whife Paper for a Community Strategy and Action Plan. Bruxell, 1997.p.53.

103. Gas Flat in Nigeri: A Human Plights, Environmental and Economic Monstrosity. Published by Friends of the Earth International, Amsterdam, the Netherlands. June, 2005. pp.36.

104. Gerald T. Gardner, Paul C. Stan.: Psychological Stress: Denial as a response to Threats Perceived as Uncontrollable. // Environmental Problems and Humah Behavior, «http://www.earthgreen.org/crisis»

105. Haralamopoulos D., Spilonis I. Identification and Assessment of Environmental Benefits from Solar Hot Water production.// Renewable Energy, 1997. Vol.11. N.2.p. 177-189.

106. Herwer R., Maly R.R.A Fundamental Model for Flame Kernel Formation in SI Engines. SAE 922243. 1992.

107. Hirschfelder J. O., Curtis C. F., Bird R.B. Molecular theory of gases and liguids. Wiley, N.Y. 1964.113. http://www.drrost.ru/ удобрен корм добавка

108. IEA Statistics. Renewables Information. 2003 Edition, p.201.

109. Jäkel, К. Umweltwirkung von Biogasgülle. Biogas Journal 3/1999 Fachverband Biogas e.V.

110. Jane K. Jensen, Anker В Jencen.: Biogas and Natural Gaz fuel mixture for the future. First World Conference and Biomass for Energy and Industry. Seveile. 2000.

111. J-MICRO Cogeneration Systems. Environment-Friedly Cogeneration Systems. The Japan Steel Works Ltd., 2003.

112. John-Felix K. Akinami. Renewable Energy Resources and Technologies in Nigeria: Present Situation, Future Prospects and Framework.// Mitigation and Adoption Strategies for global Change. Kluwer Academic publishers, The Netherlands. 2001. p.155-181.

113. King Steven R., Davis R.F. Natural gas metering and Composition Challenges in Compression Ignition Engines. Presented at the Emissions frpom Alternative Fueled Engines Conference. SAE TOPTEC. San Antonio. 1991.

114. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft (KTBL), Verwertung Von Wirtschafts und Sekundarrohstoffdunger in der Landwirtschaft, HRSG: AID-Informdienst e.V., Heft Nr. 13/2005, 272 S.

115. Kuratorium fur Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft (KTBL), Die neue Düngeverordnung, HRSG: AID-Informdienst e.V., Heft Nr. 2007, 64 S.

116. Liss W., Thrashe W.N. Natural gas A stationary Engine and vehicular Fuel. SAE Paper. No. 919999.

117. Lovisa Bjomsson. Intensification of the boigas process by improved process monitoring and biomass retention. PhD Dissertation. Lund University, Sweden. 2000. pp.124.

118. Luft S.: Studium silnika o zaplonie samoczynym zasilanego alkohoem metylowym. Wydawnietwo Politechniki Radomskiej, Radom 1997. Monografía nr 29.

119. McCabe, J., Eckenfelder, W. Eds. Biological treatment of sewage and industrial wastes. Two volumes. New York: Reinhold Publishing. 1957.

120. Michael Pidwirny. Enerdy use and Environmental Change in the Thompson-Okanodan Living Landscaper. «http: // www.royal.okanagan.bc.xa»

121. Mikkonen S., Saikonen P. Reformulated Diesel Fuels in Finland. // ISATA 31 .Dusseldorf, Germany. 1998.

122. Niehaus R.A., et al. Cracked Soybean Oil as Fuel for Diesel Engine. ASE paper.//ASE St. Joserh, MI. 1985.

123. Offiong A. Assessing the Economic and Environmental prospects of stand-by Solar Powered Systems in Nigeria. // J.Appl.Sci.Environ. Mgt. Vol. 7. N.I., 2003. p.37-42.

124. Ottomotor lauffmit Biogaz // Maschinenmarkt, 1991.№39.p.l27.

125. Paul Jun, Michael Gibbs, and Kathryn Gaffney. CH4 and N02 emissions from livestock manure. In Good Practice Guidance and Uncertainty Management in Natual Greenhouse Gas Inventories. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2002, pp. 321-338.

126. Paul Kormor. Wind Power: Opportunity or Albatross? Platts. The McGraw-Hill company, Inc. 2003, p.24.

127. Per Anderson, Lars Eriksson, Lars Nielsen. Modeling and Architecture Examples of Model Based Engine Control. CCSSE, Norrkoping, Sweeden. 1999.

128. Pet. Anderson, Intake Air Dynamics on a Turbocharged Si-Engine with Wastegate. Linkoping University. Printed by UniTryck, Linkoping. Sweeden, 2002, pp.85.

129. Pfilipp, W. 1998: Ausbringung von Biogasgülle in Wasserschutygebieten. Tagungsband „50 Jagre biogas in der Landwiertschaft", Hrsg. Fachverband Biogas e.V.

130. Production of biogas and a single method of H2S removal in a feedlot in Cote dTvoire, West Africa. Conference proceedings: Waste management in developing countries. Berlin, Germany. 1988. p.315-320.

131. Reinhold, J.: Eine Möglichkeit der Ableitung der Stickstoffwiersamkeit organischer Dunger aus stofflicher Zusammensetzung und

132. Humusreproduktionsleistung einschliessslich Auswirkungngen auf die betribliche Stickstoffbilanz, VDLUFA- Schriftenreihe, Band 61, Bonn 2005

133. Reinhold, J Einordnung von Komposten in die „Gute fachliche Dündungs praxis" unter besonderer berucksichtigung der Humusversorgung landwirtschaftlicher Boden, Rostok VDLUFA 2004, S116.

134. Reissing J., Kech J.M., Mayer K., Gindele J., Kubach H., Spicher U. Optical Investigations of a Gasoline Direct Injection Engine. SAE 1991-01-3688. 1999.

135. Rufai I.A. Использование вторичного тепла автономных энергоустановок для анаэробной переработки навоза. Дис. канд. тех.наук. Москва, 2006.-148с.

136. Sawayama Shigeki. Development of Efficient Biodas-powered 6 kW Gas Engine Cogeneration System. // AIST Today, 2003. Vol.3 N.6 p.21.

137. Skret I., Szlachta Z. Ekologiczne efekty zastosowania miejskiego oleju napeglowego ONM «Standart» do napedu silnika wysokopreznego. Material KONE'S 95. Warszawa-Poznan. 1995.

138. Stuckey, D.C. «Biodas: a global perspective». In: Biogas Technology, Transfer and Diffusion, M.M. El-halwagi (ed), Elsevier, New York, U.S.A., 1984., pp. 18-44.

139. Sweden in the 1970's. «http:// www.utb.boras.se/uk/se».154

140. The 1970's Energy Crisis, «http://cr.middlebury.edu/es/».

141. Van Brakel, J. The Ignis Fatuus of Biogas Small-Scale Anaerobic Digesters («Biogas Plants»): A Critical Review of the Pre-1970 Literature, Delft University Press, 1980.

142. VDI 4630 (2006): Vergärung organischer Stoffe; Substraktcharakterisierung, Probenahme, Stoffdatenerhebung, Gärversuche. Beuth Verlag GmbH, 92 S.

143. Weiland P Technische anfonderung an Anlagen und sybstrate beim einzatz von nachwachsenden Rohstoffen Ergebnisse aus dem Biogasmessprogram, Präsentation, FNR-Fachtatung biogas, berlin, 24.01.2005

144. Zeddies J.(2006): RohstoffVerfgbarkeit fur die production von Biokraftstoffe in Deutschland und in EU-25. In: DLG-Mitteilungen, 14/06, S56-58.

145. ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ1. АГРОКОМПЛЕКС «АНГЕЛОВО»

146. Московская область тел.: (495) 794-26-701. Красногорский р-нс. Аигелово ул. Центральная, стр. 1

147. УТВЕРЖДАЮ: еральный директор окомплекс «Ангелово»1. М.П. Воронин1. АКТо внедрении в производство

148. Главный агроном Главный инженер1. П.А. Апостол1. Н.М. Григорьев2004.2010 г.

149. ОДНОФАКТОРНЫЙ ДИСПЕРСИОННЫЙ АНАЛИЗ

150. Урожайность ячменя с делянок по вариантам опыта1. Исходная матрица:12 3 41 30.400 29.600 31.000 31.3002 30.800 31.600 32.500 33.2003 38.200 37.200 37.600 38.400

Похожие работы

Процессы и машины агроинженерных систем
05.20.00