Визначення коефіцієнта біоенергетичної ефективності біогазових установок

Результати експериментальних досліджень і випробувань різних за конструкцією і технологією БГУ дозволили виділити їх найбільш значущі параметри, а саме: V - добовий вихід біогазу за період експлуатації, м³ /доб.,;V'_к — корисний об'єм біореактора, м³; N- витрати електроенергії на технологічний процес, кВтгод/доб; у — доза завантаження БГУ біомасою, т/доб; W— вологість біомаси, %: Т_3б - температура збродження, °С.

Для визначення коефіцієнта ефективності БГУ к_еф необхідно визначити наступні параметри, які представлені в (табл. 1)

(п — час обертання біомаси в реакторі, діб, д - доля завантаження біомаси в реактор, %; вихід біогазу з абсолютно сухої органічної речовини (АСОР) м³/кгАСОР)

Таблиця 1.

Нормативні дані виходу біогазу з органічної маси,

яка отримана в сільськогосподарському підприємстві

Для визначення коефіцієнта ефективності БГУ(k_ф) вихідна біомаса при її зброджуванні повинна мати такі фізико-хімічні та мікробіологічні показники:

- концентрація сухої речовини в субстраті не повинна перевищувати 50%

- лужність в межах 1500-5000

- кислотність рH=6,5-7,5

- вміст летучих кислот в межах 600-1500,

- температура зброджування субстрату в межах 33-54⁰С

- відношення поживних речовин в субстраті:

- C:N:P=75:5:1 або 125:5:1;

- C:N=10:1 або 30:1

- N:P=5:1

Витримавши вимоги до вихідної біомаси й експериментально, одержавши техніко-технологічні показники визначаємо коефіцієнт ефективності БГУ за слідкуючою методикою.

Одним із основних показників ефективності біоконверсії органічної маси в анаеробних умовах(без доступу повітря) при експлуатації БГУ є фактичний вихід біогазу за добу, тобто фактична кількість виробленої енергії (МДж)

Для розрахунку коефіцієнта ефективності БГУ(k_еф) необхідно його визначати за показниками, що характеризують технологічний процес біоконверсії органічної маси та вихід кінцевого продукту в нашому випадку це біоенергія у вигляді біогазу СH_4.

Кількість енергії Е_еф,яку виробляє БГУ за 1 м³ корисного об’єму біореактора визначаємо за формулою:

(1)

де: V_ф- кількість біогазу виробленого установкою за добу. м³/доб,V_к- корисний об’єм реактора(V_к=V_бр0,8), , теплотвірна спроможність біогазу , (-=22-24 ,)

Для визначення максимально можливої енергії Е_{max ,}яку виробляє БГУ за добу скористаємося виразом:

(2)

Максимальну кількість біогазу, яку може продуктувати БГУ визначаємо за формулою:

(3)

Максимальну кількість абсолютної сухої органічної речовини визначаємо за виразом:

(4)

де: , k₁- коефіцієнт, який визначає долю органічної маси в абсолютно сухій, k ₂ – вихід біогазу з 1 кг абсолютної сухої органічної речовини,м³/кгАСОР(k ₂= 0,3-0.6 м³/кгАСОР),W_Б- вологість біомаси,%

Витрати електроенергії Е₁ за добу при експлуатації БГУ визначаємо за таким виразом:

(5)

де: N- витрати електроенергії при експлуатації БГУ, , k₃- перевідний енергетичний коефіцієнт(k₁ =3,6), , V_k -корисний об’єм біореактора,

Витрати теплової енергії E₂ визначають за такою формулою:

(6)

де: - доза завантаження біореактора, т/доб, - перевідний коефіцієнт теплоємкості, , - різниця температур відносно збродження і вихідної температури біомаси(, V_k -корисний об’єм біореактора,

Інші витрати енергії Е₃ визначаємо з виразу:

(7)

Витрати енергії для експлуатації БГУ у виробничих умовах визначаємо за такою формулою:

(8)

де: Е₁₌витрати електроенергії,,Е₂₌ витрати теплової енергії. Інші витрати енергії , які необхідні для експлуатації БГУ визначаємо слідуючим чином

(9)

Для оцінки конструктивно-технологічних параметрів БГУ застосуємо вираз, за допомогою якого визначаємо питомий вихід біогазу з 1 кг АСОР установки

Р= , (10)

Таким чином, коефіцієнт енергетичної ефективності визначаємо за таки виразом:

(11)

де: - максимально можлива енергія, яку може виробити БГУ,МДж; - фактично вироблена енергія БГУ,МДж; - енергія, яку використовує БГУ для технологічних затрат,МДж.

Дата добавления: 2014-10-23; Просмотров: 423; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!