УДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ БІОГАЗОВОЇ УСТАНОВКИ З РЕКУПЕРАЦІЄЮ ТЕПЛОТИ ЗБРОДЖЕНОЇ БІОМАСИ
Ключові слова:
рекуператор, теплообмін, гній, метанове зброджування, біомаса, інтенсифікація
Анотація
В статті запропоновано установку та технологію для рекуперації теплоти збродженої біомаси, намічено основні вимоги до процесу тепловідбору та шляхи його інтенсифікації. Проведений аналіз витрат енергії на системи забезпечення процесу метаногенезу дозволив зробити висновок про те, що головну увагу при пошуку шляхів зниження енергоємності метанового зброджування слід приділяти системам рекуперації теплоти збродженого гною і перемішування біомаси в біореакторах. При цьому з огляду на інтенсивний спосіб обробки біомаси в термофільному режимі обрано рекуператор інтенсивної дії. Крім того, апарати, що вибираються, повинні задовольняти вимогам, які ставляться до установок, працюючих з неньютонівським характером рідини, до яких відноситься біомаса. Також наведено схему рекуператора, що працює в режимі зворотно-поступального руху фаз з пульсуючим завантаженням та вивантаженням біомаси.
Посилання
1. Григоренко С. М. Удосконалення технології метаногенерації пташиного посліду. Технічне забезпечення інноваційних технологій в агропромисловому комплексі: мат. ІІ Міжнар. наук.-практ. конф. Мелітополь: ТДАТУ, 2020. С. 94-99.
2. Скляр О. Г. Аналіз роботи біогазових установок. Механізація та електрифікація сільського господарства. 2019. Вип. № 10(109). С. 132-138.
3. Курашкін О. С. Анаеробна утилізація сільськогосподарських відходів в біогазових установках. Технічне забезпечення інноваційних технологій в агропромисловому комплексі: матер. ІІ Міжнар. наук.-практ. конф. Мелітополь: ТДАТУ, 2020. С. 55-59.
4. M. Marchionni, G. Bianchi, A. Karvountzis-Kontakiotis, A. Pesiridis, S.A. Tassou. Dynamic modeling and optimization of an ORC unit equipped with plate heat exchangers and turbomachines. Energy Proc. 2017. Vol. 129. P. 224-231.
5. Ратушняк Г. С., Джеджула В. В. Інтенсифікація теплообміну та термостабілізація біореакторів. Вісник ВПІ. 2006. № 2. С. 26-32.
6. Ігнатенко Д. Г. Аналіз оптимальних умов ферментації в біогазових установках. Технічне забезпечення інноваційних технологій в агропромисловому комплексі: матер. І Міжнар. наук.-практ. Інтернет-конференції. Мелітополь: ТДАТУ, 2020. С. 196-199.
7. Теплообмінні процеси та обладнання переробних та харчових виробництв / І. П. Паламарчук [та ін.]. Львів: Бескид Біт, 2006. 368 с.
8. Ратушняк Г. С., Кощеєв І. А. Енергоефективність біоконверсії при термостабілізації анаеробного бродіння субстрату в біогазовій установці з тепловим насосом. Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві. 2012. № 2. С. 145-152.
9. Когенераційні технології в малій енергетиці: монографія / В. А. Маляренко, О. Л. Шубенко, С. Ю. Андрєєв, М. Ю. Бабак, О. В. Сенецький; Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова, Ін-т проблем машинобуд. ім. А. М. Підгорного. Харків: ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2018. 454 с.
10. Желих В. М., Дзерин О. І., Сподинюк Н. А., Желих В. М. Енергоефективні системи теплозабезпечення виробничих приміщень. Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві. 2012. № 2. С. 152-157.
11. Ткаченко С. Й., Степанов Д. В. Теплообмінні та гідродинамічні процеси в елементах енергозабезпечення біогазової установки. Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2004. 132 с.
12. Geletukha G., Kucheruk P., Matveev Y. Prospects of biomethane production and use in Ukraine. UABio Position Paper. 2014. № 11. URL: https://jntes.tu.kielce.pl/wp-content/uploads/2023/02/prospects-of-biomethane-production-in-ukraine.pdf (дата звернення 01.03.2024).
13. Григоренко С. М. Адаптивні методи утилізації відходів птахівництва. Науковий вісник ТДАТУ. 2021. Вип. 11, т. 1. №18. URL: http://elar.tsatu.edu.ua/bitstream/123456789/14158/1/18. be.pdf (дата звернення 04.03.2024).
14. Скляр Р. В., Скляр О. Г. Обґрунтування способу перемішування субстрату для експериментальної біогазової установки. Науковий вісник ТДАТУ. 2020. Вип. 10, т. 1. URL: http://elar.tsatu.edu.ua/bitstream/123456789/11287/1/06.80_2.pdf (дата звернення 04.03.2024).
15. Забарний Г. М., Шурчков А. В. Енергетичний потенціал нетрадиційних джерел енергії України. Київ, 2002. 211 с.
16. Скляр О. Г. Аналіз енергетичної ефективності метантенка. Праці ТДАТУ. 2015. Вип. 15, т. 2. С. 316-322.
17. Nichols C. E. Overview of anaerobic digestiontechnologies. Europe. BioCycle. 2014. Vol. 45(1). P. 47-53.
18. Cagatay Varis, Selin Ozcira Ozkilic. In a biogas power plant from waste heat power generation system using Organic Rankine Cycle and multi-criteria optimization. Case Studies in Thermal Engineering. 2023. Vol. 44. no 102729. https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.102729.
19. D. Prando, M. Renzi, A. Gasparella, M. Baratieri, Monitoring of the energy performance of a district heating CHP plant based on biomass boiler and ORC generator. Appl. Therm. Eng. 2015. Vol. 79. Р. 98-107.
20. Y. Cao, H. N. Rad, D. H. Jamali, N. Hashemian, A. Ghasemi, A novel multi-objective spiral optimization algorithm for an innovative solar/biomass-based multigeneration energy system: 3E analyses, and optimization algorithms comparison. Energy Convers. Manag. 2020. Vol. 219. no 112961.
21. Skliar O. G., Skliar R. V. Substrate management in biogas plants. Молодь і технічний прогрес в АПК: Мат. Міжнар. науково-практичної конференції. Харків: ХНТУСГ. 2021. Т. 2. Інноваційні розробки в аграрній сфері. С. 260-262.
22. Komar A. Definition of priority tasks for agricultural development. Multidisciplinary research: Abstracts of XIV International Scientific and Practical Conference. Bilbao, Spain 2020. Р. 431-433.
23. Скляр О. Г. Біоконверсні технології прискореної переробки відходів тваринництва в екологічно безпечні добрива. Науковий вісник ТДАТУ. 2021. Вип. 11, т. 2. № 3. URL: http://elar.tsatu.edu.ua/ bitstream/123456789/16047/1/Skliar.pdf (дата звернення 05.03.2024).
24. Skliar R. Justification of conditions for research on a laboratory biogas plan. MOTROL: Motoryzacja I Energetyka Rolnictwa. 2014. Vol.16. No 2b. P. 183-188.
25. M. Persson, O. Jonsson, A. Wellinger. Biogas upgrading to vehicle fuel standards and grid injection. IEA Bioenergy. Task 37 – Energy from biogas and landfill gas. December 2006.
26. Eder B., Schultz H. Biogas plants. A practical guide edited by IA Reddich, Zorg Biogas, 2011. P. 175.
27. Скляр Р. В., Скляр О. Г. Теоретичні дослідження режимів і параметрів метантенку біогазової установки. Науковий вісник ТДАТУ 2020. Вип. 10, т. 1. URL: http://elar.tsatu.edu.ua/bitstream/ 123456789/ 11292/1/14.80.pdf (дата звернення 09.03.2024).
28. Скляр Р.В. Методи інтенсифікації процесів метанового зброджування. Науковий вісник ТДАТУ. 2014. Вип. 4, т. 1. С. 3-9. URL: http://nauka.tsatu.edu.ua/e-journals-tdatu/pdf4t1/3.pdf (дата звернення 11.03.2024).
29. Скляр Р. В. Аналіз методів визначення часу перебування та навантаження на метантенк. Вісник ХНТУСГ ім. П. Василенка. 2014. Вип. 148. С. 405-412.
2. Скляр О. Г. Аналіз роботи біогазових установок. Механізація та електрифікація сільського господарства. 2019. Вип. № 10(109). С. 132-138.
3. Курашкін О. С. Анаеробна утилізація сільськогосподарських відходів в біогазових установках. Технічне забезпечення інноваційних технологій в агропромисловому комплексі: матер. ІІ Міжнар. наук.-практ. конф. Мелітополь: ТДАТУ, 2020. С. 55-59.
4. M. Marchionni, G. Bianchi, A. Karvountzis-Kontakiotis, A. Pesiridis, S.A. Tassou. Dynamic modeling and optimization of an ORC unit equipped with plate heat exchangers and turbomachines. Energy Proc. 2017. Vol. 129. P. 224-231.
5. Ратушняк Г. С., Джеджула В. В. Інтенсифікація теплообміну та термостабілізація біореакторів. Вісник ВПІ. 2006. № 2. С. 26-32.
6. Ігнатенко Д. Г. Аналіз оптимальних умов ферментації в біогазових установках. Технічне забезпечення інноваційних технологій в агропромисловому комплексі: матер. І Міжнар. наук.-практ. Інтернет-конференції. Мелітополь: ТДАТУ, 2020. С. 196-199.
7. Теплообмінні процеси та обладнання переробних та харчових виробництв / І. П. Паламарчук [та ін.]. Львів: Бескид Біт, 2006. 368 с.
8. Ратушняк Г. С., Кощеєв І. А. Енергоефективність біоконверсії при термостабілізації анаеробного бродіння субстрату в біогазовій установці з тепловим насосом. Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві. 2012. № 2. С. 145-152.
9. Когенераційні технології в малій енергетиці: монографія / В. А. Маляренко, О. Л. Шубенко, С. Ю. Андрєєв, М. Ю. Бабак, О. В. Сенецький; Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова, Ін-т проблем машинобуд. ім. А. М. Підгорного. Харків: ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2018. 454 с.
10. Желих В. М., Дзерин О. І., Сподинюк Н. А., Желих В. М. Енергоефективні системи теплозабезпечення виробничих приміщень. Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві. 2012. № 2. С. 152-157.
11. Ткаченко С. Й., Степанов Д. В. Теплообмінні та гідродинамічні процеси в елементах енергозабезпечення біогазової установки. Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2004. 132 с.
12. Geletukha G., Kucheruk P., Matveev Y. Prospects of biomethane production and use in Ukraine. UABio Position Paper. 2014. № 11. URL: https://jntes.tu.kielce.pl/wp-content/uploads/2023/02/prospects-of-biomethane-production-in-ukraine.pdf (дата звернення 01.03.2024).
13. Григоренко С. М. Адаптивні методи утилізації відходів птахівництва. Науковий вісник ТДАТУ. 2021. Вип. 11, т. 1. №18. URL: http://elar.tsatu.edu.ua/bitstream/123456789/14158/1/18. be.pdf (дата звернення 04.03.2024).
14. Скляр Р. В., Скляр О. Г. Обґрунтування способу перемішування субстрату для експериментальної біогазової установки. Науковий вісник ТДАТУ. 2020. Вип. 10, т. 1. URL: http://elar.tsatu.edu.ua/bitstream/123456789/11287/1/06.80_2.pdf (дата звернення 04.03.2024).
15. Забарний Г. М., Шурчков А. В. Енергетичний потенціал нетрадиційних джерел енергії України. Київ, 2002. 211 с.
16. Скляр О. Г. Аналіз енергетичної ефективності метантенка. Праці ТДАТУ. 2015. Вип. 15, т. 2. С. 316-322.
17. Nichols C. E. Overview of anaerobic digestiontechnologies. Europe. BioCycle. 2014. Vol. 45(1). P. 47-53.
18. Cagatay Varis, Selin Ozcira Ozkilic. In a biogas power plant from waste heat power generation system using Organic Rankine Cycle and multi-criteria optimization. Case Studies in Thermal Engineering. 2023. Vol. 44. no 102729. https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.102729.
19. D. Prando, M. Renzi, A. Gasparella, M. Baratieri, Monitoring of the energy performance of a district heating CHP plant based on biomass boiler and ORC generator. Appl. Therm. Eng. 2015. Vol. 79. Р. 98-107.
20. Y. Cao, H. N. Rad, D. H. Jamali, N. Hashemian, A. Ghasemi, A novel multi-objective spiral optimization algorithm for an innovative solar/biomass-based multigeneration energy system: 3E analyses, and optimization algorithms comparison. Energy Convers. Manag. 2020. Vol. 219. no 112961.
21. Skliar O. G., Skliar R. V. Substrate management in biogas plants. Молодь і технічний прогрес в АПК: Мат. Міжнар. науково-практичної конференції. Харків: ХНТУСГ. 2021. Т. 2. Інноваційні розробки в аграрній сфері. С. 260-262.
22. Komar A. Definition of priority tasks for agricultural development. Multidisciplinary research: Abstracts of XIV International Scientific and Practical Conference. Bilbao, Spain 2020. Р. 431-433.
23. Скляр О. Г. Біоконверсні технології прискореної переробки відходів тваринництва в екологічно безпечні добрива. Науковий вісник ТДАТУ. 2021. Вип. 11, т. 2. № 3. URL: http://elar.tsatu.edu.ua/ bitstream/123456789/16047/1/Skliar.pdf (дата звернення 05.03.2024).
24. Skliar R. Justification of conditions for research on a laboratory biogas plan. MOTROL: Motoryzacja I Energetyka Rolnictwa. 2014. Vol.16. No 2b. P. 183-188.
25. M. Persson, O. Jonsson, A. Wellinger. Biogas upgrading to vehicle fuel standards and grid injection. IEA Bioenergy. Task 37 – Energy from biogas and landfill gas. December 2006.
26. Eder B., Schultz H. Biogas plants. A practical guide edited by IA Reddich, Zorg Biogas, 2011. P. 175.
27. Скляр Р. В., Скляр О. Г. Теоретичні дослідження режимів і параметрів метантенку біогазової установки. Науковий вісник ТДАТУ 2020. Вип. 10, т. 1. URL: http://elar.tsatu.edu.ua/bitstream/ 123456789/ 11292/1/14.80.pdf (дата звернення 09.03.2024).
28. Скляр Р.В. Методи інтенсифікації процесів метанового зброджування. Науковий вісник ТДАТУ. 2014. Вип. 4, т. 1. С. 3-9. URL: http://nauka.tsatu.edu.ua/e-journals-tdatu/pdf4t1/3.pdf (дата звернення 11.03.2024).
29. Скляр Р. В. Аналіз методів визначення часу перебування та навантаження на метантенк. Вісник ХНТУСГ ім. П. Василенка. 2014. Вип. 148. С. 405-412.
Опубліковано
2024-07-15
Як цитувати
Скляр, О. Г., Скляр, Р. В., & Комар, А. С. (2024). УДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ БІОГАЗОВОЇ УСТАНОВКИ З РЕКУПЕРАЦІЄЮ ТЕПЛОТИ ЗБРОДЖЕНОЇ БІОМАСИ. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного, 24(3), 62-71. https://doi.org/10.32782/2078-0877-2024-24-3-5
Розділ
Галузеве машинобудування
