Здесь можно найти образцы любых учебных материалов, т.е. получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Получение биогаза в скотоводческом хозяйстве_Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 18.08.2012. Сдан: 2012. Страниц: 7. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Московский  Энергетический Институт
(Научно  Исследовательский Университет) 
 
 
 

Кафедра Промышленных теплоэнергетических  систем 
 
 
 
 

Реферат
«Получение  биогаза в скотоводческом хозяйстве» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: Захарова И.А.
Группа: ФП-12-09
Преподаватель: Кутько Н.Е.  
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва
2011 
 

Содержание:
    Введение – стр 3
    История – стр 3
    Состав и качество биогаза – стр 3
    Сырьё для получения – стр 3-4
    Экология – стр 4
    Производство – стр 4-5
    Принцип работы установки – стр 5
    Площадь поверхности частиц сырья – стр 5-6
    Биогаз: заграница помогла себе – стр 6-7
    А у нас — перспективы – стр 7
    Будущее с биогазом – стр 7
    Биогаз как источник энергии – стр 8
    Биогаз - мультиталант для получения энергии – стр 8
    Экономические преимущества при применении газовых установок на биогазовых станциях – стр 8
    Планирование биогазовой установки – стр 9
    Экономические преимущества при применении газовых установок на биогазовых станциях – стр 9
    Финансирование – стр 10
    Приложения – стр 11-12
    Список литературы – стр 13
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Введение
Биогаз — газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы. Метановое разложение биомассы происходит под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй — кислотообразующие, третий — метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида. Одной из разновидностей биогаза является биоводород, где конечным продуктом жизнедеятельности бактерий является не метан, а водород.
     Человечество  научилось использовать биогаз давно. В 1 тысячелетии до н. э. на территории современной Германии уже существовали примитивные биогазовые установки. Алеманам, населявшим заболоченные земли  бассейна Эльбы, чудились Драконы в корягах на болоте. Они полагали, что горючий газ, скапливающийся в ямах на болотах — это дыхание Дракона. Чтобы задобрить Дракона, в болото бросали жертвоприношения и остатки пищи. Люди верили, что Дракон приходит ночью и его дыхание остаётся в ямах. Алеманы додумались шить из кожи тенты, накрывать ими болото, отводить газ по кожаным же трубам к своему жилищу и сжигать его для приготовления пищи. Оно и понятно, ведь сухие дрова найти было трудно, а болотный газ (биогаз) отлично решал эту проблему. 

История
     В XVII веке Ян Баптист Ван Гельмонт обнаружил, что разлагающаяся биомасса выделяет воспламеняющиеся газы. Алессандро Вольта в 1776 году пришёл к выводу о  существовании зависимости между  количеством разлагающейся биомассы и количеством выделяемого газа. В 1808 году сэр Хэмфри Дэви обнаружил метан в биогазе.
     Первая  задокументированная биогазовая установка  была построена в Бомбее, Индия  в 1859 году. В 1895 году биогаз применялся в Великобритании для уличного освещения. В 1930 году, с развитием микробиологии, были обнаружены бактерии, участвующие в процессе производства биогаза. 

Состав  и качество биогаза
     50—87 % метана, 13—50 % CO2, незначительные примеси  H2 и H2S. После очистки биогаза  от СО2 получается биометан. Биометан  — полный аналог природного газа, отличие только в происхождении.
     Поскольку только метан поставляет энергию  из биогаза, целесообразно, для описания качества газа, выхода газа и количества газа все относить к метану, с  его нормируемыми показателями. Объем  газов зависит от температуры и давления. Высокие температуры приводят к расширению газа и к уменьшаемому вместе с объемом уровню калорийности и наоборот. Кроме того при возрастании влажности калорийность газа также снижается. Чтобы выходы газа можно было сравнить между собой, необходимо их соотносить с нормальным состоянием (температура 0 °C, атмосферное давление 1,01325 bar, относительная влажность газа 0%). В целом данные о производстве газа выражают в литрах (л) или м3 метана на кг органического сухого вещества (оСВ), это намного точнее и красноречивее нежели данные в м3 биогаза в м3 свежего субстрата 

Сырьё для получения
     Перечень  органических отходов, пригодных для  производства биогаза: навоз, птичий помёт, зерновая и меласная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки, каныга), трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов — соленая и сладкая молочная сыворотка, отходы производства биодизеля — технический глицерин от производства биодизеля из рапса, отходы от производства соков — жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, водоросли, отходы производства крахмала и патоки — мезга и сироп, отходы переработки картофеля, производства чипсов — очистки, шкурки, гнилые клубни, кофейная пульпа.
     Кроме отходов биогаз можно производить  из специально выращенных энергетических культур, например, из силосной кукурузы или сильфия, а также водорослей. Выход газа может достигать до 300 м? из 1 тонны.
     Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья. Из тонны навоза крупного рогатого скота получается 50—65 м? биогаза с содержанием метана 60 %, 150—500 м? биогаза из различных видов растений с содержанием метана до 70 %. Максимальное количество биогаза — это 1300 м? с содержанием метана до 87 % — можно получить из жира.
     Различают теоретический (физически возможный) и технически-реализуемый выход  газа. В 1950-70-х годах технически возможный  выход газа составлял всего 20-30 % от теоретического. Сегодня применение энзимов, бустеров для искусственной деградации сырья (например, ультразвуковых или жидкостных кавитаторов) и других приспособлений позволяет увеличивать выход биогаза на самой обычно установке с 60 % до 95 %.
     В биогазовых расчётах используется понятие  сухого вещества (СВ или английское TS) или сухого остатка (СО). Вода, содержащаяся в биомассе, не даёт газа.
На практике из 1 кг сухого вещества получают от 300 до 500 литров биогаза.
     Чтобы посчитать выход биогаза из конкретного  сырья, необходимо провести лабораторные испытания или посмотреть справочные данные и определить содержание жиров, белков и углеводов. При определении последних важно узнать процентное содержание быстроразлагаемых (фруктоза, сахар, сахароза, крахмал) и трудноразлагаемых веществ (например, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин). Определив содержание веществ, можно вычислить выход газа для каждого вещества по отдельности и затем сложить.
     Раньше, когда не было науки о биогазе  и биогаз ассоциировался с навозом, применяли понятие «животной  единицы». Сегодня, когда биогаз научились получать из произвольного органического сырья, это понятие отошло и перестало использоваться.
     Свалочный газ — одна из разновидностей биогаза. Получается на свалках из муниципальных бытовых отходов. 

Экология
     Производство  биогаза позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу. Метан оказывает влияние на парниковый эффект в 21 раз более сильное, чем СО2, и находится в атмосфере 12 лет. Захват метана — лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления.
     Переработанный навоз, барда и другие отходы применяются в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Это позволяет снизить применение химических удобрений, сокращается нагрузка на грунтовые воды. 

Производство
     Существуют  промышленные и кустарные установки. Промышленные установки отличаются от кустарных наличием механизации, систем подогрева, гомогенизации, автоматики. Наиболее распространённый промышленный метод — анаэробное сбраживание в метантенках.
Хорошая биогазовая установка должна иметь  необходимые части:
    Емкость гомогенизации
    Загрузчик твердого (жидкого)сырья
    Реактор
    Мешалки
    Газгольдер
    Система смешивания воды и отопления
    Газовая система
    Насосная станция
    Сепаратор
    Приборы контроля
    КИПиА с визуализацией
    Система безопасности
 
Принцип работы установки
     Биомасса (отходы или зеленая масса) периодически подаются с помощью насосной станции или загрузчика в реактор. Реактор представляет собой подогреваемый и утепленный резервуар, оборудованный миксерами. Стройматериалом для промышленного резервуара чаще всего служит железобетон или сталь с покрытием. В малых установках иногда используются композиционные материалы. В реакторе живут полезные бактерии, питающиеся биомассой. Продуктом жизнедеятельности бактерий является биогаз. Для поддержания жизни бактерий требуется подача корма, подогрев до 35-38 °С и периодическое перемешивание. Образующийся биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), затем проходит систему очистки и подается к потребителям (котел или электрогенератор). Реактор работает без доступа воздуха, герметичен и неопасен.
     Для сбраживания некоторых видов  сырья в чистом виде требуется  особая двухстадийная технология. Например, птичий помет, спиртовая барда не перерабатываются в биогаз в обычном  реакторе. Для переработки такого сырья необходим дополнительно  реактор гидролиза. Такой реактор позволяет контролировать уровень кислотности, таким образом бактерии не погибают из-за повышения содержания кислот или щелочей. Возможна переработка этих же субстратов по одностадийной технологии, но при коферментации (смешивании) с другими видами сырья, например, с навозом или силосом.
(Приложение  № 1) 

Факторы, влияющие на процесс  брожения
    Температура
    Влажность среды
    Уровень рН
    Соотношение C : N : P
    Площадь поверхности частиц сырья
    Частота подачи субстрата
    Замедляющие вещества
    Стимулирующие добавки
    Температура
 
   Метановые бактерии проявляют свою жизнедеятельность  в пределах температуры 0-70?С. Если температура  выше они начинают гибнуть, за исключением  нескольких штаммов, которые могут  жить при температуре среды до 90?С. При минусовой температуре они выживают, но прекращают свою жизнедеятельность. В литературе как нижнюю границу температуры указывают 3-4?С. 

Площадь поверхности частиц сырья
     Принципиальным  является, что чем меньше частички субстрата, тем лучше. Чем больше площадь взаимодействия для бактерий и чем более волокнистый субстрат, тем легче и быстрее бактериям разлагать субстрат. Кроме того, его проще перемешивать, смешивать и подогревать без образования плавающей корки или осадка. Измельченное сырье имеет влияние на количество произведенного газа через длительность периода брожения. Чем короче период брожения, тем лучше должен быть измельчен материал.
     При достаточно длительном периоде брожения количество выработанного газа снова  увеличится. При использовании измельченного  зерна этого уже удалось достичь через 15 дней. 

Биогаз: заграница помогла  себе
     Наконец, для густонаселенных регионов или  местностей, ориентированных на животноводческое производство, наиболее перспективным  оказывается биогаз — универсальное  топливо, являющееся продуктом метанового брожения жидких органических отходов (канализационных стоков, навоза).
     Метановое брожение является комплексным процессом, который, прежде всего, позволяет утилизировать  отходы канализации и сельскохозяйственного  производства, превратив их в удобрения, и является источником получения горючего газа на основе метана. Наиболее целесообразной сферой применения биогаза является отопление животноводческих ферм, жилых помещений и технологических участков. Также биогаз можно использовать в качестве моторного топлива. Излишки полученного топлива можно перерабатывать в электроэнергию с помощью дизельных генераторов.
     За  рубежом проблеме получения и  использования биогаза уделяют  большое внимание. За короткий срок во многих странах мира возникла целая  индустрия по производству биогаза: если в 1980 г. в мире насчитывалось около 8 млн. установок для получения биогаза суммарной мощностью 1,7—2 млрд. куб. м в год, то в настоящее время данные показатели соответствуют производительности по биогазу только одной страны — Китая. 

Дания. Пионером в коммерческом использовании биогазовых заводов по переработке сельскохозяйственных отходов для получения энергии является Дания. Правительство Дании представляет значительные налоговые льготы для производителей биогаза: около 20% капитальных инвестиций для централизованного биогаза и 30% для индивидуальных станций или установок. Суммарная годовая энергетическая мощность производителей биогаза Дании, получаемого из всех источников, в настоящее время составляет до 4·1015 Дж, к 2005 г. планируется дальнейшее увеличение его производства до 6·1015 Дж. В настоящее время в Дании эксплуатируется 18 биогазовых заводов, способных ежегодно обрабатывать 1,2 млн. т биомассы (75% отходов животноводства и 25% других органических отходов), давая до 45 млн. куб. м биогаза, что эквивалентно 24 млн. куб. м природного газа. 

США, Канада, Европа. В США работает более десяти крупных биогазовых заводов, один из которых (при трех откормочных комплексах на 110 тыс. голов) подает вырабатываемый биогаз в газораспределительную сеть Чикаго. Кроме этого, в США получили широкое распространение установки для использования отходов на небольших скотоводческих фермах с поголовьем до 150 единиц крупного рогатого скота. В фермерских хозяйствах Европы и Канады распространены установки производительностью до 100—200 куб. м биогаза, что обеспечивает хозяйство тепловой энергией летом на 100%, зимой — 30-50%. Большое количество биогаза производится также и при переработке твердых бытовых отходов городов: в США — 9·1015 Дж, Германии — 14·1015 Дж, Японии — 6·1015 Дж, Швеции — 5·1015 Дж. 

Китай. В настоящее время в Китае эксплуатируется более 5 млн. семейных биогазовых реакторов (ферментеров), ежегодно производящих около 1,3 млрд. куб. м биогаза, что обеспечивает газом для бытовых нужд свыше 35 млн. человек. Также имеется 600 больших и средних биогазовых станций, которые используют органические отходы от животноводства и птицеводства, винных заводов с общим объемом 220 тыс. куб. м. Действует 24 000 биогазовых очистительных реакторов для обработки отходов городов; работает около 190 биогазовых электростанций с ежегодным производством 3109 Вт·ч. Биогазовая продукция в Китае оценивается в 33·1015 Дж.  

Индия. В Индии, как и в Китае, основной упор сделан на семейные и общинные биогазовые установки — в 1993 г. их было около 2 млн. Ежегодно в Индии вводятся в эксплуатацию 5—6 тыс. таких установок, дающих от 2 до 400 куб. м биогаза в день. Основные положения национальной программы Индии по развитию биогазовых технологий включают в себя снабжение чистой энергией для отопления и приготовления пищи, получение органических удобрений, повышение эффективности сельскохозяйственного производства и многое другое. 

А у нас — перспективы
     Следует заметить, что еще 15—20 лет тому назад, когда аналогичные проблемы активно прорабатывались, столь очевидной экономической целесообразности не наблюдалось в силу тогдашней дешевизны и топлива, и электроэнергии. В России до сих пор к биогазу относились как к экзотическому топливу, и о его промышленном использовании никто серьезно не задумывался. Однако кризис, продолжавшийся в России в течение последних десяти лет, переход к рынку и окончание эры дешевой нефти заставляют пересмотреть отношение к биогазу по крайней мере в наиболее запущенном секторе нашей экономики — сельском хозяйстве.
     Биогаз  может быть получен и естественным путем, например аэрационный газ  городской канализации, или за счет сбраживания в специальных емкостях (метантанках) отходов жизнедеятельности  домашних животных и птиц, отходов пищевой промышленности, биомассы водорослей, канализационного ила очистных сооружений, бытовых отходов городских свалок. В настоящее время разработано и применяется достаточно большое количество технологий получения биогаза, основанных на использовании различных вариаций температурного режима, влажности, концентраций бактериальной массы, длительности протекания биореакций и так далее, при этом содержание метана в биогазе варьируется в зависимости от химического состава сырья и может составлять от 50 до 90%. 

Будущее с биогазом
  Рынки возобновляемой энергии стремительно развиваются. Биогазовая установка в настоящее время является характерным элементом современного, безотходного производства во многих областях сельского хозяйства и пищевой промышленности. Если на предприятии есть отходы сельского хозяйства или пищевой промышленности, появляется реальная возможность с помощью биогазовой установки не только значительно сократить расходы на энергию, но и повысить эффективность предприятия, получить дополнительную прибыль.
  В конструкции заложен принцип модульности, позволяющий при необходимости наращивать производительность.
  Над реализацией вашего проекта будут работать инженеры сельского хозяйства и энергетики, с целью более полного применения технологий и получения более высокого результата. Будут применяться новейшие технологии по защите окружающей среды, биологии и биотехнологии на основе проверенных в Германиии бизнес моделей. Каждый шаг, от планирования до принятия объекта будет вестись под непосредственным наблюдением специалистов.
(Приложение  № 2) 

Сырьем  для получения  биогаза могут  служить: жидкий и плотный навоз от КРС, свиней, домашних птиц, это важные основные составляющие для работы биогазовых установок в сельской местности. Сегодня к ним примешиваются и другие органические составляющие, остатки производств предприятий пищевой промышленности или биоотходы, применяются также специально выращенные энергетические растения, например зерно, травы, кукуруза, подсолнечник, с помощью которых повышают содержание биогаза. Также с успехом можно применить силос, свеклу и т.д. Т.н. энергетические растения можно производить на площадях предназначенных для "отдыха". Вместе с перечисленным применяются и несельскохозяйственные субстраты (например: выжимки, барда, жиросодержащие обрезки), остатки овощей, фруктов от больших рынков, пищевые остатки, кормовые остатки и биомусор из коммунальных служб.
(Приложение  № 3) 

     Материалы для дезинфикации, гигиены, также  как и остатки медикаментов, не должны попадать в биогазовые установки, т.к. они мешают процессу газообразования. Высокая концентрация ammonium, также сдерживает производство метана. По этой причине птичий помет, также как и навоз свиней используют вместе с коферментами для разбавления:  

Какие материалы можно сбраживать, как коферменты
    отходы производства желатина
    отходы производства пищевых продуктов
    отходы производства биодизеля из рапса (технический глицерин)
    отходы пивоваренного производства (пивоваренная дробина)
    отходы молочного производства (сыворотка)
    отходы спиртового и биоэтанолового производства (барда)
    отходы сахарных заводов (жом и свекольная ботва)
    отходы бойнь и мясокомбинатов
 
   Субстраты с сухим содержанием субстанции от 15 до 20% не перекачиваются и закладываются  разжиженными, или применяются с другой техникой в реакторе.
(Приложение  № 4) 

     Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья.
     Из  тонны навоза КРС получается 30-50 м3 биогаза с содержанием метана 60%, 150-500 м3 из различных видов растений с содержанием метана 70% и 1300 м3 из жира с содерданием метана 87%!
     Еще один простой для понимания рассчет  показывает, что одна корова способна обеспечить получение 2,5 м3 газа в сутки, бык на откорме - 1,6 м3, свинья - 0,3 м3, птица - 0,02 м3. 

Биогаз  как источник энергии
     Биогаз  дает возможность использовать самые  современные средства теплоэнергетики - газовые турбины. В этих установках газ сгорает, приводя в движение турбину, которая вращает генератор, производящий электроэнергию. В свою очередь, газообразные продукты сгорания затем направляются в котел, для нагревания воды и получения пара, которые могут быть использованы или направлены для получения дополнительной энергии.  

Биогаз - мультиталант для  получения энергии 
     Тепло получают от охлаждения генератора или от сжигания биогаза. Полученное тепло, например используют в целях обогрева помещений.
Электричество - из одного м3 биогаза можно выработать около 2 кВт электроэнергии. 

     Биогаз - биогаз можно сжимать, накапливать, перекачивать излишки, продавать. Имеется достаточное количество автомобилей, которые используют в качестве топлива газ. Эти машины могут без дополнительной адаптации заправляться биометаном. Сейчас появляются первые заправочные станции. В Швеции и Швейцарии биометан уже долгое время используется в городских автобусах (Volvo, Skania) и грузовых машинах.
     Удобрения - удобрения, получаемые в виде переброженной  массы - это экологически чистые, жидкие удобрения лишенные нитритов, семян  сорников, болезнетворной микрофлоры, специфических запахов. Расход этих удобрений составляет 1-5 т вместо 60 т необработанного навоза для обработки 1 га земли. В полученное удобрение могут добавляться фосфорные, калийные или другие удобрения, в зависимости от культуры, под которые будут использоваться удобрения. Испытания показывают еще и увеличение урожайности в 2-4 раза.
     Утилизацию  органических отходов - биогазовые установки  могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах, тем самым повышая  санитарно-гигиеническое состояние предпрятий
     Решение экологических проблем - производство биогаза позволяет предотвратить  выбросы метана в атмосферу, снизить  применение химичесих удобрений, сократить  нагрузку на грунтовые воды. 

Экономические преимущества при применении газовых установок на биогазовых станциях
     Наряду  с производством тепла газовые  установки предлагают возможность  производства электроэнергии, которая  может быть использована для собственных  нужд, завода, мясокомбината, фермы, или  может продаваться в общую распределительную сеть. Производство электроэнергии для собственных нужд значительно дешевле по сравнению с покупкой ее в из сети, а в случае ее продажи можно воспользоваться выгодными тарифами для электроэнергии, произведенной из альтернативных источников энергии. Поскольку биогаз является сопроводительным продуктом при переработке органических отходов, затраты по эксплуатации установки будут связаны только с отчислениями на оборудование и на сервисное обслуживание. Доходы будут состоять из сэкономленных средств на тепло, электроэнергию, за счет продажи электричества в общую сеть и продажи удобрений.  

Планирование  биогазовой установки
Важные  шаги проекта:
    сырье и потребности в энергоносителях - прорабатываем совместно,
    процесс и состав установки - определяем мы,
    использование полученных продуктов - прорабатываем совместно
Биогаз - размер установки рассчитывается в соответствии с имеющимися возможностями по сырью и необходимостью в получении энергии. Малые установки от 50 до 350 Kw и от 500 Kw и выше. 

Сколько электричества производит биогазовая установка
  Производство электричества зависит от количества полученного биогаза. От одного животного (КРС) можно получить около 400 - 500 м3 биогаза. При применении энергетических растений можно получить от 6.000 и до 12.000 (кукурузный силос/кормовая свекла) м3 биогаза с одного гектара. С 1 м3 биогаза, в зависимости от содержания метана, можно выработать от 1,5 до 2,2 kW электричества.  

Инвестиции. Сколько стоит  биогазовая установка.
  Инвестиционная стоимость оборудования зависит от размера самого оборудования. Стоимости зависят и от типа применяемых моторов ... 

Финансирование
  Для строительства установки возможно получить лизинг. Для этого не обязательно иметь 100% капитала, достаточно представить 20-25%. 

Экономические параметры
  Для строительства биогазовой установки в сельскохозяйственной местности, необходимо выяснить и учитывать несколько важных принципиальных вопросов. Выяснить техническую мощность, связанные с этим инвестиции, дать ответы на экономические вопросы, определить размеры устройств, можно только, если ответить на следующие вопросы:
    Какая масса субстрата будет поступать (навоз, навозная жижа)?
    Могут ли быть сброженными другие остатки (ко-ферменты)?
    и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.