Задача 6 Расчет биогазовой установки

Условия задачи Рассчитать объем биогазовой установки для фермерского хозяйства и выход биогаза при сбраживании навоза от животных. Процесс брожения – мезофильный, загрузка биомассы – из помещения с температурой t =15 ºС. Определить потенциальный запас энергии биогаза и количество теплоты для поддержания процесса брожения биомассы в метантенке. Определить, какой объем природного газа, нефти и дизельного топлива может заменить полученный объем биогаза. Исходные данные для расчета по вариантам взять в приложении 6, табл.П.6.1.

Методика расчета 1. Определяется выход навоза от каждого вида животных с учетом подстилки: кг/сут, где 1,5 – коэффициент, учитывающий наличие подстилки; М сутi – суточный выход навоза в зависимости от вида животных, кг/сут. (табл.П.6.2 приложения 6); n – количество голов.

2. Определяется суммарная доля сухого вещества (СВ) в навозе. Для каждого вида животных она равна:, кг/сут, где W – влажность навоза, о.е. (табл. П.6.2 ).

3. Определяется объем метантенка БГУ при использовании навоза от соответствующего вида животных в сутки:, м³/сут где m р – рекомендуемый объем загрузки СВ на м³ метантенка, кг/м³ (из табл.П.6.2 берется большее значение для заданного вида животных).

4. Доля сухого органического вещества (СОВ) в навозе для каждого вида животных:, кг/сут, где Р – доля СОВ в сухом веществе навоза (табл.П.6.2). 5. Выход биогаза при полном разложении сухого органического вещества (СОВ):, м³, где m Н – выход биогаза из 1 кг СОВ в навозе, принимается равным 0,315–0,415 м³/кг.

6. Суммарный выход биогаза при сбраживании биомассы для данного объема метантенка определяется:, м³ где m Бi – доля выхода биогаза от исходного материала при данной продолжительности метанового брожения (табл.П.6.2).

7. Определяется объем метантенка при полной загрузке:, м³ где K ПΣ – суммарное значение для всех видов животных; Т – продолжительность брожения, сут (берется наибольшее из рассматриваемых видов животных); ρ Н – удельная плотность сбраживаемой массы. Т.к., влажность навоза обычно близка к 90 %, ρ Н принимают равной ρ воды = 1000 кг/м³.

8. Проверяется соответствие объема метантенка его полной загрузке: – если V П.З. « V М, значит, часть метантенка использоваться не будет, что экономически не выгодно. – при V П.З. = V М может возникнуть проблема из-за забивания канала сбора биогаза пеной. Рекомендуемое соотношение V П.З./V М = 0,7…0,9.

9. Потенциальный запас энергии биогаза, вырабатываемого в течение суток:, МДж, где С Б =22 МДж/м³ – теплотворная способность биогаза.

10. Определяется количество теплоты для поддержания режима брожения биомассы:, МДж/сут, где К П – суммарный выход навоза от всех видов животных, кг/сут.; С – средняя теплоемкость загружаемой биомассы, принимается равной 4,18х10-³МДж/кг· ºК; t Б – температура процесса брожения, ºК; t З – температура загружаемой массы, принимается равной температуре окружающей среды, ºК, η – К.П.Д. процесса, в расчетах принимается равным 0,7.

11. Определить, какой объем природного газа, нефти и дизельного топлива может заменить полученный объем биогаза, учитывая, что энергия, заключенная в 1 м³ биогаза эквивалентна 0,6 м³ природного газа, 0,74 м³ нефти и 0,66 л дизельного топлива.