Введение к работе
Актуальность темы. На животноводческих и птицеводческих фермах и комплексах Российской Федерации ежегодно образуется около 640 млн.тонн навоза и помета. К настоящему времени наиболее эффективным методом переработки навоза и помета в биогаз и органические удобрения является переработка их в биогазовых установках.
Одним из важнейшим, наименее изученные факторов, влияющизс на интенсивность процесса метанового сбраживания навоза (помета), является подготовка исходного сырья к сбраживанию.
Это влияние объясняется тем, что в навозе и помете поступающем, непосредственно на переработку в биогазовые установки с фермы.содержится большое количество посторонних включений (пух, перо, щетина, песок, щебень и др./, а также других частиц с размерами включений более 1 мм, которые не только не участвуют в процессе брожения, но и тормозят его, вызывая забивание трубопроводов, запорно-регулирукзщей арматуры и повышенное коркообразование в зоне сбраживания.
В этой связи работа, направленная на разработку технических средств подготовки навоза в системах получения биогазадявляется актуальной и своевременной.
Работа выполнялась в соответствии с проектом "Опытно-промышленная биоэнергетическая установка с повышенным выходом биогаза для переработки сельскохозяйственных отходов" Государственной научно-технической программы Миннауки РФ на 1996-1998 гг., "Экологически чистая энергетика"
Цель настоящей работы - разработка устройства, обеспечивающего отделение посторрнних включений и сохранение максимального количества органических веществ в навозе, предназначенного для сбраживания в биогазовых установках.
- В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:
провести теоретические исследования по обоснованию принципиальной схемы и конструктивно-технологических параметров устройства для отделения посторонних включений;
выявить направления совершенствования рабочего процесса в устройстве и разработать для этой цели технические решения;
;~ - Разработать программу и провести испытания опытного образца в производственных условиях;
- на основе принятой для исследований конструктивно-
технологической схемы .и результатов теоретических и экс
периментальных исследований разработать методику инженер
ного расчета устройства для отделения крупных включений и
стабилизации исходного сырья по гранулометрическому со
ставу.
Провести производственные испытания биоэнергетической установки с устройством для отделения посторонних включений л стабилизацией исходной массы по гранулометрическому составу и определить ее экономическую эффективность.
Объектами исследований являлись экспериментальный и опытный образец фильтрующей центрифуги и технологическая линия метанового сбраживания птичьего помета.
Методика исследований. Теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе общих положений
проведения научно-исследовательских работ с использованием стандартных методик. Результаты исследований обработаны с помощью методов математической статистики с применением вычислительной техники.
Научная новизна. Теоретически и экспериментально установлена целесообразность совершенствования процэсса метанового сбраживания путем предварительной стабилизации исходного материала по гранулометрическому составу.
Проведен сравнительный анализ устройств для предварительной обработку исходного материала в системах метанового сбраживания и обоснован выбор фильтрующей центрифуги для этой.цели.
Теоретически и экспериментально установлены:
динамика движения навозной массы в фильтрующей центрифуге;
формула скорости движения фильтрата по наружной поверхности барабана;
величина полного давления обрабатываемой массы на поверхность осадка;
формула скорости частиц массы при движении к фильтрующему слою;
функциональная зависимость скорости фильтрования обрабатываемой массы от гидравлического сопротивления фильтрующего слоя, решетки и наружного слоя фильтрата.
Разработана методика инженерного расчета фильтрующей центрифуги, предназначенной для стабилизации исходной массы по гранулометрическому составу перед сбраживанием.
Практическая ценность работы. Предложен метод интенсификации и повышения надежности процесса метанового сбраживания с.-х. отходов, позволивший получить годовой экономический эффект от его внедрения в размере 1958 рублей применительно к биогазовой установке с объемом реактора 10 м3. Главной составляющей экономической эффективности является сокращение в 2,1 раза капитальных затрат на создание биогазовой установки.
Реализация результатов исследований. По результатам исследований разработана, изготовлена, смонтирована и прошла хозяйственные испытания на птицефабрике "Центральная" Владимирской области биоэнергетическая установка с предварительной подготовкой исходного помета по гранулометрическому составу посредством фильтрующей центрифуги.
Предложенная методика инженерного расчета фильтрующей центрифуги использована при разработке -'конструкторской документации и изготовлении опытных образцов "центрифуг для комплекса по откорму КРС АО "Лакинское" и АОЗТ "Центральная" Владимирской обл.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены на Международной научно-технической конференции "Проблемы механизации и автоматизации животноводства" (ВНИИМЖ апрель 1998г.) и секции ученого совета ВИЭСК. Изготовлено и поставлено в хозяйства страны 15 фильтрующих центрифуг.
Публикация результатов исследований. Основное содержание диссертации_опубликовано в 4 работах, в т.ч. д-г один патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа со
стоит из введения, четырех глав, выводов, списка исполь
зованной литературы и приложений. Изложена на стра
ницах машинописного текста, включает рисунков и
таблиц.
