WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 22 |

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

-- [ Страница 3 ] --

В результате выполнения данной диссертационной работы впервые:

- получено композитное топливо на основе навоза и нефтешламов;

- разработан комплект аппаратуры для получения композитного топлива;

- определены границы целесообразности его применения для нужд животноводческих ферм;

составляющих композитного топлива;

- обоснована экономическая целесообразность применения композитного топлива для животноводческих ферм.

Практическая ценность и реализация результатов:

- разработана технология получения жидких композитных топлив на основе навоза и нефтешламов для нужд животноводческих ферм;

- обоснован оптимальный состав технологического оборудования для получения композитных котельных топлив;

- результаты реализованы в ООО «Эконефтересурс» (Оренбургская область).

Положения, выносимые на защиту:

композитных печных топлив из навоза и отходов нефтяной промышленности;

- технология и аппаратурное оформление получения композитного топлива ультразвуковых технологий и аппаратов;

- результаты экспериментальных исследований структуры и свойств получаемого композитного топлива;

- технико-экономическое обоснование эффективности применения жидкого композитного топлива в животноводческих фермах.

Апробация работы:

международных научно-технических конференциях:

Международная специализированная выставка "Энергетика будущего.

Малая и нетрадиционная энергетика. Энергоэффективность" 23-26 ноября 2010 г.;

энергопередающие технологии и методы передачи"; "8-National Scientific Conferenceon Energy and Climate Change", Greece, 13-14 ноября 2011; 16-ая Международная научно-практическая конференция "Повышение эффективности использования ресурсов при производстве с.-х. продукции - новые технологии и техника нового поколения для растениеводства и животноводства", 20- сентября 2011 г., Тамбов; 8-я Международная научно-техническая конференция ГНУ ВИЭСХ РАСХН, 16-17 мая 2012 г., часть 4 "Возобновляемые источники энергии. Энергоресурсы. Экология", 2012/5; Международный форум "Новые технологии переработки нефтяных отходов и рекультивация загрязненных земель", отделение "Эффективное решение актуальных проблем переработки нефтешламов - экологическая безопасность России", 2012/6; Международная научно-практическая конференция "Будущее энергетики: возможности российско-германского сотрудничества", 26-27 февраля 2013 года, Москва; II Московский международный конгресс "БИОТЕХНОЛОГИЯ: состояние и перспективы развития", 19-22 марта 2013 г., Москва; Международный Конгресс «Биомасса: топливо и энергия-2013» 16-17 апреля 2013 г., Москва; Пятая специализированная выставка-конференция "Энергосбережение в городском хозяйстве", 09.12.2010.

Проведенная автором диссертации работа по композитным топливам признана лучшей завершенной научно-исследовательской работой в АПК года и награждена дипломом отделения механизации и электрификации Российской сельскохозяйственной академии наук, признана лучшей завершенной научно-исследовательской работой в АПК 2013 и награждена дипломом Президиума Россельхозакадемии за 2013 год (протокол № 12 от 19 декабря года). Серебренной медалью в 2012 году на выставке Золотая Осень-2012 г. и бронзовой медалью на выставке Золотая Осень-2013 г.

Публикации: Основные положения диссертации опубликованы в работах, в том числе 2 книгах, 11 статьях в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК, получено 10 патентов РФ.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы. Общий объем диссертации составляет 188 страниц машинописного текста, в том числе на 183 страницах изложен основной текст, который содержит 59 рисунков, _ фотографии, 19 таблиц. Список литературы включает 247 наименования.

Содержание работы

Работа посвящена созданию композитных биотоплив, представляющих собой композицию из компонент с различными физико-химическими свойствами, в различной пропорции, после совместной переработки которых получается новый продукт с товарно-технологическими свойствами с наперед заданным качеством.

Компонентами служат отходы животноводческих ферм и нефтехозяйств.

Показано, что благодаря кавитационному воздействию на композитные биотоплива, за счет образования высококачественных эмульсий и суспензий, а также протекания процессов гидрогенизации и гидролиза углеводородов, можно существенно улучшить технико-экологические показатели данных топлив. Таким образом, особенную актуальность для повышения качества композитных биотоплив приобретает создание эффективных кавитационных технологий и устройств для их реализации.

Определено место различных технологий получения композитного биотоплива для более широкого вовлечения в топливно-энергетический баланс (ТЭБ) композитных биотоплив в производстве энергии с различными конструкциями топочных устройств.

Разработана методика проведения расчетно-экспериментальных исследований влияния кавитационной обработки углевод-углеводородных смесей на их физико-химические свойства.

гидродинамических процессов в проточных частях гидрокавитационных аппаратов. Проведены численные эксперименты по определению основных гидродинамических параметров течения жидкости в каналах со сложной геометрией с выявлением кавитационных зон с максимальной интенсивностью.



Эти исследования позволили повысить эффективность кавитационного устройства за счет оптимизации устройства для ультрадисперсного распыла и предпламенной активации топливных эмульсий и суспензий. Создана экспериментальная установка для исследования влияния процессов кавитации на композитные биотопливные смеси.

Проведены экспериментальные исследования по гидрокавитационному влиянию на различные комбинации смесей углеводов с нефтешлами, мазутами, дизельным топливом, углем и водой. Доказано, что при гидрокавитационной обработке эмульсии «углевод-углеводород-вода» происходят частичная гидрогенизация тяжелых нефтяных фракций.

Проведены экспериментальные исследования процессов кавитационной гидрогенизации углеводородов с добавлением биомассы или ее производных.

Получены котельные биотоплива с добавлением углеводов в виде отходов животноводческих ферм (навоза).

Проведены термометрические и термогравиметрические исследования созданного на эмульгаторе прототипа котельного топлива на основе мазута и воды. Показано, что добавление воды незначительно понижает теплофизические, но при этом повышает экологические характеристики композитных биотоплив и не приводят к изменению водородного числа в конечном продукте.

Получена зависимость показателей эффективности работы роторных гидрокавитационных устройств от тангенциальной составляющей скорости вращения рабочих органов. Наилучшие показатели процессов гидрогенизации тяжелых углеводородных фракций достигаются в диапазоне скоростей 60-70 м/с.

Работа выполнена в рамках госзадания фундаментальных исследований, посвящена исследованию и созданию плазменных технологий и установок переработки сельскохозяйственных отходов: тема № 09.03.08 «Разработать энергосберегающие экологически безопасные, технологические процессы и технические средства термохимической переработки сельскохозяйственных и других отходов в тепловую и электрическую энергию, для приготовления смесевых, суспензионных и эмульсионных топлив на основе углеводородных и органических материалов» и учетом положений Федеральной целевой программы «Национальная система химической и биологической безопасности Российской Федерации (2009 — 2013 г.)».

Глава 1. Обзор литературных данных и постановка задачи приготовления котельного композитного топлива на основе навоза и нефтешламов 1.1. Основные проблемы приготовления композитных топлив являются жидкий навоз животноводческих ферм и нефтешламы, как отходы нефтехимических производств. С точки зрения использования этих составляющих в качестве топлива, основные исходные параметры следующие: количество воды в жидком навозе по весу на различных животноводческих фермах составляет 87 – 95%, сухая масса навоза в основном состоит из органики с теплотворной способностью 12 – 18 МДж/кг и практически не содержит золы; нефтешламы в основном состоят из мазута с теплотворной способностью 38 – 40 МДж/кг и содержат воду в количестве 10 – 40 %, не содержит золы.

Перед формулировкой основной задачи диссертации, сделаем грубую композитном топливе. В качестве критерия применимости топлива будем считать, что энергии горючей составляющей композитного топлива должно хватать, по крайней мере, на испарение воды, содержащейся в компонентах топлива. В таком грубом приближении можно пренебречь также затратами энергии на подогрев компонент топлива и воздуха до температуры кипения воды (1000 С).

Для наиболее типичного случая навоза влажностью 90% и нефтешлама с содержанием воды 30% получаем соотношение:

где: Ем = 39 МДж/кг – теплотворная способность мазута; Ен = 13 МДж/кг – теплотворная способность сухой массы навоза; Еп = 2,26 МДж/кг – теплота парообразования воды; Хн – искомая величина – относительное содержание влажного навоза в композитном топливе.

При подставлении числовых значений коэффициентов, видно, что для горения композитного топлива содержание нефтешламов должно быть в идеальном случае более 5% по весу. Более точные оценки с учетом необходимости предварительного нагрева навоза, нефтешлама, воздуха и поддержания необходимых температур в камере сгорания котла (более 400 0С) дают требуемое количество добавляемых нефтешламов данного состава на уровне 8 – 10 % по весу.

Таким образом видно, что переход к композитному топливу может послужить не только достаточно эффективным средством получения тепловой энергии в котлах, но и эффективным способом утилизации жидкого навоза.

Добиться полного сгорания композитного топлива можно лишь при достаточно хорошей его гомогенизации. Кроме того, важным параметром композитного топлива является стойкость получаемого топлива относительно расслоения при хранении.

1.1.1. Механоактивация отходов биомассы сельхозпроизводителей Переработка растительного сырья имеет свою специфику и в настоящее время широкое применение в сельском хозяйстве нашло оборудование использующее механодинамический процесс, который подразумевает непосредственное механическое воздействие твердых тел на обрабатываемую среду и содержащиеся в ней частицы. Механические воздействия на вещества могут считаться традиционным средством переработки растительного сырья и механодинамического процесса, приведена на рисунке 1. [127,133-134].

Приведенное по данной классификации оборудование оценивалось по величине частиц выходного продукта после измельчения пищевого сырья.

высокоэффективных устройств, реализующих принципы дискретно-импульсного ввода энергии и гидродинамического кавитационного воздействия, к которым относятся, прежде всего, роторно-пульсационные аппараты и гидровихревые или акустические преобразователи. К ним на стадии разработки выдвигаются требования не только получения высококачественных мелкодисперсных эмульсий и суспензий, но и придания им новых потребительских свойств за счет процессов физико-химических преобразований [5,8,11,17,20-21,35-37,167,169,175,].

Рисунок 1 - Классификация оборудования для измельчения пищевого сырья Совершенствование таких устройств и разработка на их основе технологий базируется на фундаментальных и прикладных исследованиях в области математического и физического моделирования гидродинамики многокомпонентных потоков в сложнополостных системах [189-191,193,199-200].



Pages:     | 1 | 2 || 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.