WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 22 |

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

-- [ Страница 8 ] --

Выводы к главе 1. Показано, что на основе жидкого навоза животноводческих ферм влажностью 85 – 95 % и нефтешламов как отходов нефтехимических производств влажностью 20 – 40 % может быть создано жидкое композиционное котельное топливо, состав которого может состоять до 95 % из навоза. Необходимым условием эффективности использования такой смеси в качестве топлива должна быть его хорошая гомогенизация.

2. Выполнен анализ возможных структур исходных составляющих композитного биотоплива и обознчены пути решения проблем создания альтернативного топлива из отходов сельхозпроизводителей и нефтешламов.

3. Проведенный анализ существующих методов гомогенизации подобных сред показал, что для получения однородной массы наиболее подходящим является воздействие на среду ультразвуком высокой интенсивности, что одновременно может приводить к разрушению агрегатов коллоидных частиц, входящих в состав биомассы навоза, тем самым уменьшая вероятность расслоения со временем получаемого композитного топлива.

4. Проведенный анализ существующего промышленного оборудования для ультразвуковой обработки компонент композитного топлива показал, что требуется тщательное исследование и выбор промышленного оборудования для получения необходимых количеств качественного композитного топлива.

5. Определена основная задача диссертационной работы как разработка и создание промышленного оборудования для получения композитного топлива на основе навоза и нефтешламов, исследование параметров получаемого топлива, апробация получаемого топлива на промышленных котлах, оценка экономической эффективности разработанной технологии приготовления композитного топлива и применения композитного топлива для решения экономических, энергетических и экологических задач на животноводческих фермах в условиях средней полосы России.

Глава 2. Теоретическое обоснование гибридной смесевой установки приготовления композитных биотоплив 2.1. Обзор существующих типов эмульгирующих устройств Рассмотрение вопросов приготовления композитных биотоплив и аппаратного оформления процесса производства в данной работе основано на изучении особенностей компонентов, составляющих топливную смесь.

Отходы сельскохозяйственных животных традиционно рассматривались только в качестве органических удобрений. Однако широкое развитие в последние годы технологии производства биогаза из таких отходов изменило взгляд на навоз, переведя его в статус энергосырья с получением «зеленой энергии». При получении биогаза из биологических отходов, в данном случае навоза, непереработанная часть отходов, минеральная масса, продолжает рассматриваться как минеральное удобрение.

Поставленная в данной работе задача использования навоза как основного энергетического компонента топливной смеси выводит органическую биомассу на новый уровень экономической эффективности применения, решая в том числе и острые экологические проблемы.

С целью повышения теплотворной способности органической биомассы были проведены исследования по созданию композитных смесей на основе биомассы и отходов нефтегазовой промышленности. Решение данной задачи предполагает определение составов перспективных композитных биотоплив для теплогенерирующих аппаратов и оценке возможности создания альтернативных источников для получения тепловой и электрической энергии.

Использование гидродинамических и УЗ технологических аппаратов в промышленных условиях ограничено размерами и интенсивностью кавитационных процессов в рабочей области – так как ее продольный размер не превышает по размерам диаметр излучателя и зависит от интенсивности развиваемого эффекта кавитации. Анализ теоретических положений и микрофотографий топливных композиций, полученных на различных устройствах: диспергаторах, гомогенизаторах, эмульгаторах, пульсационных аппаратах однозначно показывает, что существующие диспергирующие устройства не позволяют получить требуемую дисперсность компонентов композитного топлива.

Интегральным показателем качества эмульсии и суспензий является их стойкость, которая характеризуется временем, в течение которого эмульсия либо суспензия разрушается, и объемом дисперсной фазы, выпавшей в процессе коалесценции на фоне дисперсной среды. Комплексность показателя качества дисперсности заключается в том, что эта стойкость зависит не только от степени диспергирования фазы, она также определяется составом и структурномеханическими свойствами сорбционного слоя на границе раздела фаз, который предотвращает последующую коалесценцию фазы [1,242].

Наиболее распространенным способом получения дисперсий является механическое перемешивание с помощью мешалок различных конструкций. При этом быстроходные мешалки (винтовые, лопастные, импеллерные, турбинные, фрезерные) чаще всего применяются для обработки невязких продуктов.

Тихоходные мешалки - якорные и рамные, их используют при ламинарном перемешивании высоковязких дисперсий. Реже применяют ленточные и шнековые мешалки, которые также используют для высоковязких пищевых продуктов [237,238,242].

Для проведения процессов диспергирования и получения эмульсий в основном используют клапанные, центробежные, вакуумные, ультразвуковые, импульсные электрогидравлические гомогенизаторы и роторно-пульсационные аппараты [2,239,245,247].

Наиболее распространены гомогенизаторы клапанного типа, в которых обрабатываемая смесь под высоким давлением, от 8 до 25 МПа, прогоняется через узкую кольцевую щель, образованную клапаном и клапанным седлом. Главное их достоинство в том, что при обработке компонентов можно получить высокодисперсную эмульсию со средним диаметром дисперсной фазы 1,0-1, мкм. Однако их существенным недостатком является быстрый износ уплотнений и клапанов. К тому же, они обладают большой энергоемкостью и сложностью обслуживания. В центробежных гомогенизаторах под действием вращения ротора жидкость под давлением проходит через сопла или щелевые отверстия.



Центробежные аппараты проще клапанных, они менее металлоемки, в них нет быстроизнашивающихся деталей. Основной их недостаток - значительное вспенивание продукта в ходе его обработки [5,7,12].

Вакуумная гомогенизация позволяет избежать недостатков клапанных гомогенизаторов. Сущность метода основывается на том, что многократное адиабатное вскипание компонентов в камерах приводит к дроблению топливных глобул. При вакуумной гомогенизации широта распределения топливных глобул по размерам сравнима с клапанной, однако их средний размер несколько больше и составляет 1,5-2,5 мкм [11].

В последнее время в нефтяной и газовой промышленности все чаще встречаются акустические диспергаторы. Принцип их действия базируется на использовании колебаний звукового или ультразвукового диапазона для разрушения капель дисперсной фазы. Как правило, это гидромеханические генераторы, которые представляют собой наиболее простые и экономичные источники колебаний в ультразвуковом диапазоне частот [9]. Акустическое эмульгирование позволяет регулировать дисперсность образующихся эмульсий/суспензий в широких пределах, начиная с размера 0,1 мкм. Эти аппараты менее энергоемки, чем клапанные, компактны и удобны в обслуживании, при этом одновременно с ультразвуковым диспергированием и эмульгированием наблюдается разрушение микрофлоры и клеток микроорганизмов могущих находиться в дисперсной фазе – представленной отходами животноводства и т.д. Представляет интерес комбинированное (одновременное и последовательное) воздействие ультразвукового и магнитного полей на процесс эмульгирования [2].

В последние годы возникла и успешно апробирована идея нового оригинального метода диспергирования - с помощью взаимного наложения кавитационных процессов, процессов центробежного взаимодействия среды различной плотности и процесса их динамического взаимодействия с поверхностью вращающихся рабочих органов [8]. Однако действующий процесс дробления частиц остается малоизученным. Это в значительной мере затрудняет создание высокоэффективных машин для получения эмульсионных продуктов не только водно-топливной структуры, но и более сложных смесей с включением различных остатков растительных компонентов [2,235].

В настоящее время более широкое распространение получают способы диспергирования эмульсионных систем в роторно-пульсационных аппаратах (РПА) различной модификации. В РПА воздействие на поток обрабатываемой среды обеспечивается принудительным перекрытием каналов его течения в системе вращающийся ротор - неподвижный статор. При этом в потоке возникают завихрения, удары, кавитация, создающие хороший диспергирующий эффект.

При исследовании дисперсности эмульсий, приготовленных на РПА, установлено, что в целом средний диаметр частиц дисперсной фазы не превышает 1мкм, что, в свою очередь, свидетельствует о высокой агрегативной устойчивости эмульсии [235].

Процесс диспергирования также можно осуществить в мельницах тонкого измельчения (шаровых, коллоидных и др.), пропуская смесь через узкие зазоры между твердыми поверхностями. Коллоидная мельница это система, трущимися частями мельницы. По данным исследований специалистов фирмы «Koruma GmbH» установлено, что дисперсность получаемых в ней смесей прямо пропорциональна скорости вращения и времени обработки. Исследования показали, что устойчивость получаемых в коллоидной мельнице эмульсий обратно пропорциональна величине рабочей щели между конусами, ее увеличение во многом снижает эффективность эмульгирования. В связи с этим для получения в коллоидных мельницах более высокодисперсных эмульсий целесообразно увеличивать коэффициент трения или уменьшать величину зазора, что в прочем, одно и тоже. Однако следует учитывать тот факт, что при работе на малых зазорах заметно снижается производительность коллоидной мельницы [9].

Существуют аппараты, где эмульсия получается благодаря возвратнопоступательному движению мешалки. В них применяют так называемые вибрационные мешалки. Обычно такие мешалки выполнены в виде пластин или дисков, закрепленных на вертикальных штангах, которые совершают возвратнопоступательные движения. Существуют также пульсационные мешалки, которые конструктивно выполнены в виде погруженной в аппарат камеры с системой разнообразных сопел [9].

гидродинамические диспергаторы, которые представляют собой форсунку с суженным соплом, реактивная струя которой отбивается близко расположенным отражателем. Очень важно отметить, что в некоторых аппаратах расстояние до отражателя регулируется [9].

Некоторые производители оборудования предлагают универсальные аппараты, объединяющих в себе несколько функций. К ним относятся эмульсаторы. Эмульсатор в одном механизме объединяет функции трех машин:

диспергатора, мешалки и насоса, при этом производится тонкое измельчение продукта; смешивание компонентов в одной емкости за любое заданное время до любой консистенции; передача продуктов под давлением на определенное расстояние. При оптимальном режиме эмульгирования в эмульсаторах получают высокодисперсную эмульсию с величиной дисперсной фазы от 6 до 15 мкм [4].



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 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.