CC BY
77<<ШУШетиМ~^®У©Ма1>#Щ14)),2©1]9 / TECHNICAL science
21
TECHNICAL SCIENCE
УДК. 662.765.46
Токоев Маматомор Пирматович
кандидат технических наук, профессор Ошский технологический университет имени академика М.М. Адышева.
Рыскулов Ильяс Рустанбекович старший препадователь Жалал Абадский государственный университет, Кыргызстан,
Акбарбек уулу Сагынбек магистрант
Ошский технологический университет имени академика М.М. Адышева
DOI: 10.24411/2520-6990-2019-10261 КЛАССИФИКАЦИЯ БИОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК И АКТУАЛЬНОСТЬ ИХ ВНЕДРЕНИЯ В
КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ
Tokoev Mamatomor
candidate of technical Sciences, Professor of Osh technological University named after academician M. M. Adyshev., Kyrgyzstan,
e-mail: [email protected] Ryskulov Ilyas senior lecturer of Jalal Abad state University, Kyrgyzstan, Akbarbek uulu Sagynbek master's degree student of Osh technological University named after academician M. M. Adyshev.
CLASSIFICATION OF BIOGAS INSTALLATIONS AND ACTUALITY OF THEIR IMPLEMENTATION IN THE KYRGYZ REPUBLIC
Аннотация.
В статье приведены основные анализы конструктивных особенностей биогазовых установок и её классификация по ряду конструктивных и технологических признаков и режимов работ комплексов установок, произведенных как отечественными, так и производителями из ближнего и дальнего зарубежья. Abstract.
The article presents the main analysis of the design features of biogas plants and its classification according to a number of design and technological features and modes of operation of complexes ofplants produced by both domestic and manufacturers from near and far abroad.
Ключевые слова: биогаз, биогазовая установка ,биореактор, метантенк, газгольдер, субстрат, биомасса, брожение, температура, режим работы, эксплуатация, выработка газа.
Key words: biogas, biogasplant ,bioreactor, methane tank, gas tank, substrate, biomass, fermentation, temperature, operating mode, operation, gas production.
На сегодняшний день в Кыргызской Республике (КР) одним из важных и острых проблем является вопросы электро и энергосбережения, а так же ее энергоэффективность, поскольку вырабатываемая электрическая энергия, а это 90% вырабатывается на гидроэлектростанциях нашей республики.
Одним из реальных возможностей для решения теплоэнергетических проблем населения, это внедрение в аграрное хозяйство Кыргызской Республики биогазовых технологий, которое позволит получить из собираемого навоза потенциальный объем ежегодного биогаза 4466 млн. м3. [1].
На сегодня разработаны большое количество отличающиеся между собой разного рода кон-структорско-технологическим характеристикам установки вырабатывающие биогаз.
В целом все биогазовые установки (БГУ) по основной конструкции представляют собой объем-
ный бак с плотно закрывающейся крышкой, в которой и происходит основной анаэробный сброд отходов органической биомассы, т.е. субстрата. Большой аудитории интересующихся этой областью науки и не только известны что основной компонент установки это - «метантанк (биореактор)», в котором и, происходит подогрев, перемешивание и сбраживание субстрата. Выработанный газ собираются в газгольдере. Модифицированные установки могут содержать дополнительные устройства такие как, контрольно измерительные приборы и устройства автоматики.
Из проделанных анализов конструктивных особенностей биогазовых установок можно разработать её классификацию по ряду конструктивных и технологических признаков для получение конечного газообразного топлива и.т.д.
22
TECHNICAL SCIENCE / <<Ш^ШМУМ~^®УГМа1>#1да4)),2(§119
В результате проделанных исследований ком- ными, так и производителями из ближнего и даль-плексов установок, произведенных как отечествен- него зарубежья предлагаем следующую структурную классификацию этих установок (рис. 1)
БГУ разделяются по виду метантенка:
- метантенки овальной формы изготавливаются в основном малых объемов, для изготовления используют в основном такие материалы акрил (оргстекло) или стеклопластик, применения иных материалов не целесообразна, ввиду сложности изготовления и дороговизны.
- метантенки цилиндрической формы самый распространенный в эксплуатации. Легко доступны, изготавливаются из разных металлосодер-жащих материалов - стальные, железные, алюминий из строительных материалов - железобетонные, кирпичные и др., что позволяет их применять в БГУ относительно крупных объемов.
- метантенки кубической формы применяют в простых и небольших установках. Он изготавливаются из тех же материалов что и цилиндрические. Просты в изготовлении цена на них зависит от толщины и состава материалов.
Соответственно отсюда следует материалы изготовления метантенков: в большинстве случаев в изготовлении резервуаров для брожения субстрата используются подручные материалы, как метал или железо бетон (кирпич), а пластиковые материалы используются как сказано выше небольших объемов что не целесообразны в производстве большого объема для производственных целей.
По объему производства можно подразделить на следующие: (1)
- малые, семейного типа: для индивидуального производства и потребления объем реактора до 20 м3;
- фермерские: для фермерских и кооперативных хозяйств с поголовьем КРС не менее 100-200 голов, для производства объем реактора от 20 до 200 м3;
- средние-200 - 500 м3;
- большие - свыше 500 м3: как средние и больше объемные используется для получения газа
из канализационных стоков жизнедеятельности больших городов.
По способу расположения биореактора различают следующие виды: подземное, наземное размещение установки, а так же строительство установки внутри помещения. Следует отметить что на место расположение будущей БГУ влияет несколько факторов. Например наличие свободных площадей, расположение животноводческих помещений и глубина залегания грунтовых вод.
При планировании месторасположении надо учитывать все факторы. И прежде всего удобство в эксплуатации и обслуживании. От сюда следует разделение их по типу установке. В основном реакторы устанавливают вертикальной установки, горизонтальной и наклонной установки. Наиболее широкое применение в Кыргызской Республике получили установки горизонтального и вертикального расположения биореактора, которые уменьшают занимаемую площадь.
По температурному режиму важнейшим является фактор процесса сбраживания субстрата для обеспечения наибольшего выхода биогаза при котором должна поддерживаться оптимальная для данной установки температура, эти режимы подразделяются на:
- мезофильный при температуре 30- 350 С
- термофильный при температуре 52-550 С.
Эти температурные режимы обеспечивают
благоприятную среду для размножения и жизнедеятельности микрофлоры вырабатывающие биогаз.
Для поддержания температурного режима в бродильной камере устанавливают теплообменник (водяной или электрический) для подогрева биомассы. Данный процесс осуществляют прямым и не прямым способами подвода тепла в БГУ.
Применение метода прямого подогрева обусловлено подачей горячей воды или пара под давлением напрямую в бродящуюся массу. Подогрев массы с помощью пара малоэффективен и энерго-
<<ШУШМиМ~^©У©Ма1>#Щ14)),2©]]9 / AGRICULTURAL sciences
23
затрачен так как требует применение парогенери-рующей системы, а это в свою очередь приводит к удорожанию и сложности технической эксплуатации всей БГУ. Следует отметить, что этот метод оптимален при использовании субстрата, содержащего большое количество твердых частиц, т.к. для разбавления и достижения требуемой влажности бродильной массы необходимо определенное количество воды.
При использовании не прямого метода подвода теплоты используют теплообменный трубопровод или электрический ТЭН, которые располагают внутри бродильной камеры реактора или на его стенках. Подвод выполнят с помощью нагретой воды через теплообменный контур радиатор, где вода нагревается электричеством или самим выработанным биогазом.
По методу загрузки исходной биомассы биоэнергетические установки изготавливают с верхним типом загрузки, где субстрат загружается через верхнюю горловину емкости реактора. А так же боковой и загрузкой с нижней части реактора с помощью трубопроводов подведенных на среднюю и нижнюю внутреннюю части метантенка.
Наибольшую популярность применения в изготовлении получили метантенки с боковым входным загрузочным патрубком, которая расположена в верхней части емкостного резервуара.
По режиму работы при эксплуатации и загрузке субстрата в емкость биореактора различают на:
- непрерывные системы загрузки;
-полу непрерывные системы загрузки;
- периодические системы загрузки.
В непрерывном режиме загружаемый субстрат загружается непрерывно по мере нужды или время от времени, сбрасывая при этом нужный объем переработанного шлама. Следует отметить, что при соблюдении требуемых условий производимость газа стабильны и значительно превышают по сравнению с другими системами.
Полунепрерывная система при загрузки начального сырья обусловлена промежутком времени. Особенностью является использования в этой системе не менее, двух одинаковых емкостей, которые попеременно заполняются субстратом и по окончанию заданного времени брожения, опустошаются.
При периодической системе загрузки используется один метантенк, который загружают до нужного объема свежим субстратом, после истечении процесса получения газа полностью сливается отработанный шлам, далее возобновляется процесс загрузки и брожения субстрата.
Также БЭУ различают по способу перемешиванию бродильной массы:
- механическим способом, с помощью мешалок которую можно осуществлять вручную, или автоматически, путем включения электродвигателя подключенного к таймеру АСУ;
- гидравлический способ (водоструйное) - это способ перекачки субстрата из верхнего слоя реактора в нижний слой, перекачка осуществляется с помощью электронасоса;
Барботажный способ - обусловлен пропусканием выработанного биогаза через слои эффлюента с помощью дополнительного компрессора давления;
Процесс перемешивания в установке управляется вручную (путем включения и отключения двигателей или насосов) и с помощью запрограммированного автоматического контроллера для пуска насосов;
Для сбора и хранения выработанного газа в газообразном состоянии в БГУ используют - газгольдер.
Газгольдеры по конструктивно - технологическим особенностям можно подразделить на:
- мокрый газгольдер - представляет собой неподвижный резервуар, наполненный до определенного уровня водой в качестве гидрозатвора оставшееся пространство резервуара наполняется выработанным газом и откачивается с помощью компрессора;
- сухой газгольдер - представляет собой неподвижный резервуар и емкость цилиндрической формы, объем резервуара наполняется выработанным газом с помощью компрессора всасываемого из биореактора. Они различаются на два типа - сухие газгольдеры низкого и высокого давления.
-эластичные газгольдеры - представляет собой полимерный эластичный материал это эластичный резервуар, наполняющийся и откачивающийся выработанным газом с помощью компрессора; в кустарных условиях в качестве эластичного газгольдера используют автомобильные камеры.
По форме газгольдеры делятся на сферические и цилиндрические (горизонтальные и вертикальные).
Выводы:
Из выше изложенного материала следует, что по своим эксплуатационным, конструкторским и технологическим параметрам БГУ могут отличаться друг от друга по ряду параметров таких как, например: режиму работы, по типу биореактора, по способу установки и.т.д. но все эти параметры ведут к одной цели - это получения биогаза из биоотходов. Изучив конструктивно технические параметры установок мы должны стремится к разработке установок с высоким КПД и в свою очередь простых в эксплуатации. Применение таких биогазовых установок и энергосберегающих технологий в Кыргызстане обеспечит эффективный рост производства и рентабельности аграрной продукции, улучшение экономического и социального уровня населения в целом и экономической ситуации в республике.
Литература:
1. Кенжекулов К.Н., Рыскулов И.Р., Акбарбек у С./Анализ и исследование источников сырья первичной энергии для получения биогаза в Кыргызской Республике//Сolloquium-journal №1 (25), 2019 Cz^sc 8 (Warszawa, Polska) С.143-145
2. А.И. Исманжанов. Возобновляемая энергетика: толковый словарь-справочник. Учеб. Пособие для ВУЗов/КУУ-Ош: 2015.-235с.
3. Обозов А.Дж., Ботпаев Р.М. Возобновляемые источники энергии: Учеб. Пособие для ВУЗов/-Б., КГТУ, 2010.-270с.
AGRICULTURAL SCIENCES
