WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 22 |

Разработка и исследование установки приготовления композитного котельного биотоплива из отходов животноводческих ферм и нефтехозяйств

-- [ Страница 1 ] --

1

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

(ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии)

На правах рукописи

Кожевников Юрий Александрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ

ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО КОТЕЛЬНОГО БИОТОПЛИВА

ИЗ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ И НЕФТЕХОЗЯЙСТВ

05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства Диссертация на соискание степени кандидата технических наук

научный руководитель:

д.т.н., профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Стребков Д.С.

Москва –

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ………………………………………………………………………………………. Актуальность альтернативных малых автономных тепло и электрогенерирующих установок……………………………………………………………………………………….. Проблемы отходов животноводства…………………………………………………….......... Энергетический потенциал биомассы………………………………………………..………. Проблема отходов нефтепереработки……………………………….………………….......... Применение мазутов……………………………………………………………………........... Актуальность новых подходов………………………………………………………………... Технологии подготовки топлив………………………………………………………….......... Водо-мазутные эмульсии……………………………………………………………………… Цель работы…………………………………………………………………………………….. В соответствии с целью поставлены следующие задачи……………………………………. Объекты исследования………………………………………………………………………… Методика исследований……………………………………………………………………….. Научная новизна работы………………………………………………………………………. Практическая ценность и реализация результатов………………………………………….. Положения, выносимые на защиту…………………………………………………………… Апробация работы……………………………………………………………………………... Публикации…………………………………………………………………………………….. Структура и объем диссертации……………………………………………………………… Содержание работы……………………………………………………………………………. ГЛАВА 1. Обзор литературных данных и постановка задачи приготовления котельного композитного топлива на основе жидкого навоза и нефтешламов………………………… Основные проблемы приготовления композитных топлив…………………............. 1.1.

1.1.1. Механоактивация отходов биомассы сельхозпроизводителей……………………... 1.1.2. Сравнительная характеристика существующего комплекса обрабатывающего оборудования для истирания/дробления и диспергирования обводненной биомассы………………………………………………………………………………... 1.1.3. Гидродинамические системы гомогенизации и диспергирования водных 1.1.4. 1.1.4. Ультразвуковые системы гомогенизации обводненной биомассы………………….. 1.1.5. Сложные волноводные излучающие системы……………………………………….. Котельные мазуты и водомазутные эмульсии (ВМЭ) как дисперсная среда 1.2.1. Основные процессы и механизмы приготовления водомазутных 1.2.2. Физико–химические параметры ВМЭ согласно РД………………………................. 1.2.3. Влияние физико–химических характеристик ВМЭ как гомогенной дисперсной фазы на процессы горения…………………………………………………………….. 1.2.4. Реологические свойства отходов животноводства (экскрементов, фекалий, навоза)……………………………………………………………………………........... 1.2.5. Химический состав отходов животноводства и оценка их 1.2.6. Характеристика обводненного навоза как гетерогенной дисперсной среды……… 1.2.7. Возможности приготовления гетерогенных дисперсных суспензий из навоза Выводы к главе 1……………………………………………………………………….

ГЛАВА 2. Теоретическое обоснование гибридной смесевой установки приготовления 2.1. Обзор существующих типов диспергирующих устройств, их достоинства и 2.1.1. Динамические параметры гидромеханических систем………………………………. 2.2. Обзор существующих ультразвуковых кавитационных аппаратов их достоинства 2.2.1. Хемоакустическое воздействие как фактор интенсификации химических 2.2.2. Кавитационные явления в жидкостных средах……………………………………….. 2.5. Выводы к главе 2

ГЛАВА 3. Разработка и исследование опытно-промышленной установки 3.1.2. Состав ОПУ………………………………………………………

3.2. Конструктивные особенности первой гидродинамической ступени ОПУ……………. 3.2.2. Низкочастотная мпульсная акустическая кавитация образующаяся при работе роторно-пульсационного аппарата (РПА)……………………………………………………. 3.3. Технические характеристики проточного ультразвукового диспергатора - второй 3.3.1. Проточный ультразвуковой диспергатор……………………………………………… 3.3.2. Электроакустические преобразователи технологического назначения (ЭАП)……………………………………………………………………………… 3.4. Оптимизация конструкции ОПУ и технические характеристики разработанного 3.5. Порядок приготовления композитного топлива…………………………………...…..... 3.6. Выводы к главе 3

Глава 4. Разработка методики экспериментальных исследований композитного 4.1.1. Методика отбора проб топлива для определения его качества и требований 4.2. Статистическое моделирование функции распределения воды в мазуте по дисперсности…………………………………………………………………………………… 4.2.1.Статистическое моделирование функции плотности распределения в дисперсной фазе ……………………………………………………………………………... 4.3. Экспресс-метод оценки состава композитного биотоплива методом оптической спектрометрии………………………………………………………………………………….. 4.6. Выводы по главе 4



ГЛАВА 5 «Технико- экономическое исследование целесообразности использования Общие выводы и результаты ………………………………………………………...……….. Список литературы

Приложение

Введение и электрогенерирующих установок сталкивается с проблемой утилизации огромных объемов отходов сельского хозяйства. Они просто вывозятся с территорий ферм и складируются. Это приводит к многочисленным проблемам - закислению почв, отчуждению сельскохозяйственных земель, загрязнению грунтовых вод и выбросам в атмосферу метана – парникового газа, образующегося при разложении данных видов органических отходов.

Создавая значительные экологические проблемы, отходы АПК, с другой стороны, являются существенным энергетическим ресурсом с возможностью получение биогаза и жидких топлив и дальнейшей возможностью получения тепловой и электрической энергии. Развитие биоэнергетики – это комплексная задача, включающая не только решение проблемы отходов, но и решение энергетических проблем сельского хозяйства.

Регионы с развитым сельским хозяйством (Белгородская область, Краснодарский край, Алтайский край и др.) и высокой концентрацией ресурсов для производства «зеленой» энергии являются в основном энергодефицитными и энергоснабжение сельхозпроизводителей здесь осуществляется по остаточному принципу.

Энергетический потенциал биомассы значителен: согласно исследования проведенные Институтом энергетической стратегии, показывают, что в настоящее время ежегодный объем органических отходов, производимых АПК и в городами по всем регионам России, в сумме составляет почти 700 млн. тонн (около тонн в час).

Использование этого потенциала является важной задачей для улучшение снабжения энергией предприятий сельского хозяйства. Однообразие базовых физико-химических свойств различных видов сельскохозяйственных отходов в принципе позволяет создать универсальную технологию их утилизации с приготовлением биотоплива для получения тепловой и электрической энергии.

Проблемы отходов животноводства По информации Росстата на начало 2013 года, поголовье крупного рогатого скота в хозяйствах всех категорий России - 9,05 млн голов. Крупнейшими по численности коров являются Приволжский, Сибирский и Южный федеральные округа. Совокупная доля поголовья в них составляет 62 % от общего количества коров в РФ. Одинаковые доли в федеральной структуре занимали Центральный и Северо-Кавказский округа. Среди регионов лидерами по численности поголовья коров являются республики Башкортостан, Дагестан, Алтайский край и Республика Татарстан. Республика Башкортостан уверенно занимает первое место в России по количеству крупного рогатого скота — 1293,3 тысячи голов. На втором месте — Татарстан (1094,6 тысячи), на третьем - Дагестан (1019,7 тысячи).

Поголовье свиней на начало 2013 года во всех категориях хозяйств России составило около 20 млн. голов, что на 3,0% больше, чем на аналогичную дату сельхозорганизациях сохраняется, в то время как в хозяйствах населения и крестьянско-фермерских хозяйствах численность животных продолжает сокращаться. Так, поголовье свиней в сельхозорганизациях возросло на 10,0% (на 1 351 тыс. голов) — до 14 928 тыс. голов, в хозяйствах населения численность животных, напротив, сократилась на 11,8% (на 651 тыс. голов) — до 4 854 тыс.

голов, в крестьянско-фермерских хозяйствах — на 13,9% (на 87 тыс. голов) — до 538 тыс. голов.

По данным Всероссийского научно-исследовательского, конструкторского и проектно-технологического института органических удобрений и торфа (ВНИПТИОУ) каждая корова ежедневно производит в среднем 40 кг навоза, свинья – 4,5 кг, бройлер – 100 г. В общей сложности каждый день в стране производится более 450 тыс. тонн помета, навоза и стоков, из которых почти половина никак не используется. По данным ВНИПТИОУ сегодня более 2 млн га земли занято под хранение навоза. То есть отходами животноводства покрыта площадь, равная почти половине территории Московской области.

Сохранение и продолжающееся укрупнение животноводческих комплексов объясняется высокой степенью механизации и автоматизации технологических операций на таких комплексах, позволяющих иметь высокую производительность труда, эффективно с высокой окупаемостью использовать корма и, как следствие, резко снижать себестоимость продукции.

Вместе с тем, эксплуатация крупных животноводческих комплексов сопровождается ухудшением экологических условий окружающей их природной среды. Технологии производства продукции на комплексах, особенно крупных свиноводческих, предусматривают в основном бесподстилочное содержание животных, когда экскременты удаляются с помощью гидросмыва.

В таблице 1 показана зависимость объемов навозных стоков на животноводческих комплексах от способов их уборки и удаления.

Таблица 1 - Объем сточных вод промышленных комплексов в зависимости от способов их удаления единовременно содержащихся голов На крупных комплексах объем жидких навозных стоков составляет от нескольких десятков и сотен до нескольких тысяч тонн в сутки. Эти жидкие органические отходы являются ценнейшим сырьем для производства электрической и тепловой энергии.

Энергетический потенциал биомассы существенно расширить масштабы производства агропромышленным комплексом тепловой, электрической энергии и использования в естественном или переработанном виде биомассы.

Энергетический потенциал биомассы внушителен - согласно исследованиям, проведенным Институтом энергетической стратегии, в настоящее время, ежегодный объем производимых органических отходов АПК и городов по всем регионам России в сумме составляет почти 700 млн. тонн (260 млн. т по сухому веществу):

350 млн. т (53 млн. т. с. в.) – животноводство, 23 млн. т (5.75 млн. т. с.в.) – птицеводство, 220 млн. т (150 млн. т. с. в.) – растениеводство, 30 млн. т (14 млн. т с.в.) - отходы перерабатывающей промышленности, ТБО – 56 млн. т (28 млн. т. с.в.), Из этого количество отходов можно ежегодно получать до 73 млрд. куб. м биогаза (57 млн. т. у.т.), до 90 млн. тонн пеллет или 75 млн. т «синтез-газа», который можно конвертировать в 160 млрд. куб. м. водорода, а также до тысяч тонн этанола или до 88 млн. куб. м водорода плюс до 165 тысяч тонн растворителей (бутанола и ацетона).



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 22 |
 





 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.