CC BY
95
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №09/2017 ISSN 2410-6070_
УДК658.567.1:663.52
Е.А Кондра
магистр 2 курса строительного факультета
О.А Суржко профессор кафедры «ВХИЗОС», д.т.н, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
РАСЧЕТ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ
Аннотация
Статья посвящена получению биогаза из отходов винного производства.
Ключевые слова Биогаз, винные заводы, отходы пищевой промышленности.
В связи с санкционным давлением США на Россию и возрастанием уровня конкурентной борьбы на рынке энергоресурсов, актуальным является проведение исследований по использованию возобновляемых источников энергии в частности повышение энергоэффективноси биогазовых установок.
Целью работы является анализ научно-технической литературы по энергетическому использованию возобновляемого сырья, расчет эколого-экономической эффективности биогазовой установки, использующей в качестве субстрата отходы винного производства.
Биогазовая технология может быть использована для переработки многих видов органических отходов: навоза, сточных вод, отходов переработки сельскохозяйственных культур и производства, при этом улучшается экологическая ситуация в окружающей среде. Ресурсосберегающие технологии (РСТ) -важнейший элемент экологизации на предприятиях, который позволяет использовать наилучшие доступные технологии (НДТ) в переработке отходов и получении нового сырья.
Биоэнергетика, как новая отрасль энергетики, одновременно решает важные задачи получения топлива и охраны окружающей среды. Источником для производства биотоплива является биомасса, различного происхождения (растительного, животного). Следует отметить, что биогаз - газ, получаемый метановым брожением биомассы [1]. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих.
К достоинствам биоэнергетики можно отнести: отработанность технологий, широкую распространенность потенциальных ресурсов, а также их относительную дешевизну и простоту добычи. Процесс производства биогаза не сопровождается горением или выбросом в атмосферу каких-либо вредных веществ - он абсолютно закрыт и не представляет опасности для окружающей среды. При использовании биогаза решается проблема утилизации отходов, и обеспечивается не только энергетическая, но и экологическая безопасность в зоне работы биогазовой станции. Биогазовая станция способна не только окупить себя и избавить потребителя от проблемы утилизации отходов, но и приносит прибыль от продажи газа и удобрений. Преимущества и недостатки биогазовых установок представлены в таблице 1.
Таблица 1
Преимущества и недостатки биогазовых установок
Преимущества биогазовых реакторов Недостатки биогазовых реакторов
Недорогая конструкция для реакторов объемом более 300 м3 Возможное и вероятное каналообразование, в следствии этого нельзя точно определить время пребывания субстракта
Гибкая эксплуатация по проточной технологии или проточной технологии с накопителем
Техническое обслуживание агрегатов в зависимости от их конструкции может производиться без опорожнения реактора
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №09/2017 ISSN 2410-6070_
Процесс подготовки получения биогаза можно разделить на четыре разных технологических стадии (рис.1): 1.Менеджмент субстрата (поставка, хранение, подготовка, транспортировка и подача в реактор); 2.Получения биогаза; З.Хранение, подготовка и внесение остатков от брожения; 4.Хранение, подготовка и использование биогаза, все стадии связаны, тесная связь между этапами. Четвертый этап обеспечивает технологическое тепло, необходимое для второго этапа.
Рисунок 1 - Общая последовательность технологических этапов получения биогаза
В качестве субстрата изучали отход пищевой промышленности - винные выжимки. Анализом установлено, что они содержат в среднем 40% сухого вещества, в которых органических веществ 82%. Субстрат такого состава образуется при переработке винограда: на 1 декалитр вина образуется 20 -25 кг выжимок, что для завода средней производительности достаточно для получения биогаза. Выход биогаза в случае использования такого субстрата составит примерно 250 (н. м3/т): выход метана 170, а полученный метан около 440 органического сухого вещества. При получении и использовании биогаза важное значение имеют экологические и экономические составляющие. На начальной стадии необходимо провести расчет эколого-экономической эффективности использования биогазовой установки.
Важно определить экологический эффект от внедрения биогазовой установки, а также должен быть учтен максимально-возможный спектр положительных факторов, которые приводят к минимуму возможные затраты от ее внедрения.
Э = Р - З ;
где Э - годовой экологический эффект (руб); Р - народнохозяйственный эффект от внедрения установки, 3 - затраты на внедрение установки.
При этом, эффект от внедрения находим по формуле:
Р = Д + ДУ ;
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №09/2017 ISSN 2410-6070_
где Д - годовой прирост доходов от улучшения производственных результатов при внедрении установки; ДУ - предотвращенный экономический ущерб в результате снижения уровня загрязнения окружающей среды и улучшения санитарно-гигиенических условий.
Годовой прирост доходов Д в каждом конкретном случае определяется принятой идеологией использования продуктов ферментации:
Э1 - дополнительная прибыль от использования биогаза; Э2 - дополнительная прибыль от использования обезвоженного шлама, выделенного из сброженной массы; Э3- дополнительная прибыль от использования стоков сброженной массы; Э4 - снижение затрат за счет сокращения объемов вывоза и хранения отходов.
Д = Э1 + Э2 + Э3 + Э4
Имея значения всех составляющих Э1, Э2, Э3З4, можно определить годовой экологический эффект Э:
Э = Э1 + Э2 + Э3 + Э4 + ДУ - З
Анализ расчетов, выполненных по указанной методике, показывает, что доля предотвращенного ущерба ДУ в структуре экологического эффекта составляет 30 - 50%, но при этом из-за отсутствия достоверных данных не учтены все положительные факторы технологии метанового сбраживания [2].
Проведём расчёт экологической эффективности работы биогазовой установки при использовании субстрата из отходов винного производства. В качестве примера рассмотрим винный завод, производительностью вина 700 декалитров в сутки, следовательно, 140 т приходится на отходы.
Таблица 2
Расчет эколого-экономического эффекта
Наименование показателей Условное обозначение Значение, (руб)
Годовой прирост доходов от улучшения производственных результатов при внедрении установки Д 270500
Дополнительная прибыль от использования биогаза Э1 81940
Дополнительная прибыль от использования обезвоженного шлама, выделенного из сброженной массы Э2 327000
Дополнительная прибыль от использования стоков сброженной массы Эз 67200
Снижение затрат за счет сокращения объемов вывоза и хранения отходов Э4 420140
Затраты на внедрение установки З 19124
Предотвращенный экономический ущерб в результате снижения уровня загрязнения окружающей среды и улучшения санитарно-гигиенических условий ДУ 503100
Годовой экологический эффект Э 1380256
Результаты расчетов представлены в ценах 2017 г. Был проведен анализ источников информации по вопросам получения энергии из возобновляемого сырья - биомассы. Это наиболее простой, эффективный и экологически безопасный способ утилизации отхода. Годовой экологический эффект от использования биогазовой установки работающей на отходах винного производства, производительностью 700 декалитров составил 1380256 (руб), что говорит о целесообразности использования биогаза, при производстве электроэнергии и тепла. Следует отметить, что использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии, таких как биогаз, позволяет получить не только дополнительные источники энергии, но и высококачественные органические удобрения.
Список используемой литературы:
1. Федоренко В. Ф., Колчинский Ю. Л., Шилова Е. П. Состояние и перспективы производства биотоплива: Науч. ан. обзор. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007.
2. Биогазовые технологии: курс лекций / сост. Ю. В. Караева ; Учр. Рос. Акад. Наук; Казан. науч. центр. РАН ; Исследоват. центр проблем энергетики. - Казань, 2013
3. KTBL (Hrsg.): Faustzahelen Biogas. Kuratorium fur Technik und Bauwesen in der Landwirschaft, 2009
© Кондра Е.А., Суржко О.А., 2017
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №09/2017 ISSN 2410-6070_
УДК 629.735
И.В.Лещукова
студентка 5 курса
Самарского национального исследовательского университета
имени академика С.П.Королева, г. Самара, Российская Федерация
САМОЛЕТЫ-НЕВИДИМКИ Аннотация
Самолеты-невидимки создаются с применением стелс-технологий (от англ. Stealth - скрытный, невидимый). Чтобы понять базовый принцип, лежащий в основе этой технологии, нужно для начала разобраться в принципах работы радара. Радар - это средство, которое позволяет оценить приблизительное месторасположение объекта в пространстве. Принцип действия радара основан на том, что отправленный с нее радиосигнал хорошо отражается от металлических поверхностей, например, от корпуса самолета. Фюзеляжи летательных аппаратов обычно округлой аэродинамической формы, поэтому радиосигнал отражается от них во все стороны, в том числе и в сторону радара. Радар принимает сигнал, и по времени, которое радиоволнам было необходимо для того, чтобы проделать путь от радара до самолета, определяется расстояние. Сочетая эту информацию с направлением, откуда принят сигнал, радиолокатор определяет местоположение объекта.
Ключевые слова
Самолет-невидимка, радар, стелс-технологии, истребители пятого поколения,
демаскирующие факторы
Технология стелс основывается на двух приемах: во-первых, максимальном поглощении радиоизлучения поверхностью корпуса самолета, во-вторых, на отражении радиоволн в таком направлении, чтобы они уже не могли вернуться назад к радару. Этот эффект достигается с помощью специального покрытия и специфической формы корпуса самолета — фюзеляж выполняется не округлой, а угловатой формы, с прямыми поверхностями и острыми углами.
Еще 70 лет назад немцев очень огорчал британский скоростной бомбардировщик DeHavilland Mosquito. Высокая скорость была лишь половиной проблемы. Во время попыток перехвата вдруг оказалось, что цельнодеревянный «Москит» практически невидим на радарах - дерево прозрачно для радиоволн. Подобным свойством еще в большей степени обладал немецкий Go.229, реактивный истребитель-бомбардировщик. Чудо без вертикальных килей, похожее на рыбу-ската, по логике было вообще невидимо для британских радаров тех лет.
История технологий стелс началась в 1966 году, когда специалист по радарам, работавший на заводе «Локхид», ознакомился со статьей физика Петра Уфимцева. В ней говорилось, что летательные аппараты типа «крыло», сделанные из особых материалов, определенным образом граненные и окрашенные, могут быть практически невидимы для радаров. В США решили проверить версию советского физика и попытались построить такой летательный аппарат. В результате к середине 1970-х годов ВВС США получили первоклассный самолет-разведчик SR-71 blackbird «черный дрозд» необычной аэродинамической формы, со специальной окраской, снижавшей радиолокационную видимость. Оценив проект как успешный, американцы двинулись дальше, приступив к разработке новых типов самолетов -невидимок, основанных на идеях русского физика.
F-117 «Nighthawk» - дозвуковой тактический ударный самолет. При его разработке впервые в истории преследовалась цель снизить все без исключения демаскирующие факторы самолета: способность отражать радиолокационное облучение, самому излучать электромагнитные волны, издавать звук, оставлять дымный
