Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы наблюдается тенденция роста использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Проблемы развития ВИЭ обсуждаются на самом высоком уровне (ни один саммит восьми ведущих держав не обходится без обсуждения энергетических вопросов, в том числе роли и места возобновляемых источников энергии). Приняты решения по образованию рабочих групп, необходимых для разработки рекомендаций по развертыванию рынков возобновляемой энергетики. Практически во всех развитых странах формируются и реализуются программы развития ВИЭ.
Говоря об этой тенденции, следует выделить один принципиально новый момент. До последнего времени в энергетике прослеживалась четкая закономерность: развитие получали те направления отрасли, которые обеспечивали достаточно быстрый прямой экономический эффект. Связанные с этими направлениями социальные и экологические последствия рассматривались как сопутствующие, и их роль в принятии решений была незначительной. При таком подходе ВИЭ учитывались лишь как энергоресурсы отдаленного будущего, когда будут исчерпаны традиционные источники энергии, или когда их добыча станет чрезвычайно дорогой и трудоемкой. Однако за последнее столетие добыча нефти в мире выросла почти в 20 раз и продолжает расти достаточно быстро. По оценкам специалистов, в течение 40-50 лет запасы углеводородов будут практически исчерпаны. В этих условиях энергетический потенциал таких видов топлива, как дрова, торф, мусор, будет весьма значительным. Увеличение объема потребления биологического топлива сыграет важную роль в энергетике региона, особенно в сельском хозяйстве. Поэтому применение электротехнологий на различных этапах пиролизного сжигания отходов сельскохозяйственного производства является актуальной проблемой, решение которой видится в использовании электростатического поля и ультразвукового излучения (УЗИ).
Результатом изысканий стали научно-исследовательские работы по заказам Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Удмуртской Республики и Министерства сельского хозяйства Российской Федерации, а также призовое место в конкурсе Министерства экономики Удмуртской Республики «Десять лучших инновационных работ Удмуртской Республики». Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА.
Цель исследований состоит в повышении эффективности пиролиза возобновляемых источников энергии на основе электротехнологий применительно к сельскохозяйственному производству.
Объект исследований: процессы переработки отходов сопутствующих
сельскохозяйственных производств путем преобразования в
высококалорийное топливо для получения теплоэнергии.
Предмет исследований: электротехнологии, ускоряющие процесс пиролиза при утилизации отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств.
Теоретической и методической основой исследований послужили труды ведущих ученых и специалистов отрасли по изучаемой проблеме. В процессе решения отдельных задач применялись аналитический, графический и расчетно-конструкторский методы, а также методики по оценке экономической эффективности работы.
Научную новизну работы составляют:
-способ сжигания древесных отходов и льняной костры в вихревом газогенераторе с использованием УЗИ и электростатического поля для интенсификации теплотворной способности пиролизного газа;
-эффект влияния электрического поля при сжигании пиролизного газа;
-математические модели интенсификации пиролиза, дающие возможность расчета энергоемкости и других режимов процесса утилизации отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств;
-аналитические зависимости для определения геометрических параметров установок требуемой производительности.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. Диссертационная работа выполнялась в рамках реализации Энергетической стратегии России до 2020, 2030 гг.; программы по развитию сельского хозяйства на 2010-2017 гг. Результаты диссертационной работы использованы при выполнении НИР по темам: «Проведение научных исследований и разработка технологии промышленной переработки помета в удобрение» (заказчик Министерство сельского хозяйства РФ), «Разработка технико-экономического обоснования по применению ресурсо-энергосберегающей технологии переработки отходов агропромышленного комплекса Удмуртской Республики на базе сельхозпредприятий Малопурпшского района с оценкой энергетического потенциала образующихся отходов биомассы» (заказчик Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды УР).
На основании проведенных теоретических и лабораторных
исследований разработана система электрифицированных
ресурсосберегающих и технических средств для обогрева помещений в быту сельского населения, а также изготовлена и апробирована установка для утилизации отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств и быта населения, удовлетворяющая технологическим требованиям.
Полученные в диссертационной работе результаты обобщены для использования в учебном процессе при подготовке студентов, обучающихся по направлениям «Агроинженерия» и «Технология продуктов питания».
Защищаемые положения:
-способ утилизации отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств;
-математическая модель процесса выработки генераторного газа;
-теоретическое обоснование конструктивных и технологических параметров газогенераторной установки;
результаты экспериментальных исследовании;
технико-экономическое обоснование целесообразности использования энергосберегающей технологии по утилизации отходов сопутствующих сельскохозяйственных производств.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практических конференциях: «Инновационное развитие АПК. Итоги и перспективы», Ижевск, 2007; «Научный потенциал - аграрному производству» (посвящается 450-летию вхождения Удмуртии в состав России), Ижевск, 2008; «Экология и сельскохозяйственная техника», Санкт-Петербург, 2009; «Десять лучших инновационных работ Удмуртской Республики», Ижевск, 2010.
Публикации. Основные положения работы и результаты исследований опубликованы в 7 печатных изданиях, одна из статей в издании, рекомендованном перечнем ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений. Работа изложена на 120 страницах основного текста, содержит 28 рисунка, 20 таблиц и список использованных источников из 154 наименований.
