Биогазовая установка для переработки свекольного жома

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................................... 3
1 ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕМЫ... 3
 1.1 Общая информация о предприятии и описание ТЭЦ................................................... 4
 1.1.1 Общая информация о предприятии и о сахарном производстве................................... 5
 1.1.2 Описание ТЭЦ..................................................................................................................... 8
 1.2 Поверочный расчет котла при сжигании природного газа......................................... 10
 1.2.1 Расчет процесса горения..................................................................................................... 10
 1.2.2 Тепловой баланс котла....................................................................................................... 16
 1.3 Обоснование выбора темы................................................................................................. 18
 1.3.1 Изучение литературных источников................................................................................. 18
 1.3.2 Технические решения по модернизации технологии...................................................... 20
 1.3.3 Обоснование выбора темы.............................................................................................. 21
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВЫРАБОТКИ БИОГАЗА ИЗ ЖОМА...... 22
 2.1 Описание выработки биогаза из жома и описание технологии процесса................. 22
 2.1.1 Технология выработки биогаза.......................................................................................... 22
 2.1.2 Оценка выработки биогаза из жома.................................................................................. 25
 2.1.3 Описание технологии процесса......................................................................................... 26
 2.2 Поверочный расчет котла при сжигании смеси природного газа и биогаза........... 29
 2.2.1 Определение процентного содержания природного газа и биогаза и смеси............ 29
 2.2.2 Расчет процесса горения..................................................................................................... 30
 2.2.3 Тепловой баланс котла....................................................................................................... 35
3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗА ДЛЯ КОГЕНЕРАЦИИ.................................................... 37
 3.1 Выбор и расчет ДВС............................................................................................................ 37
 3.1.1 Выбор ДВС.......................................................................................................................... 37
 3.1.2 Расчет процессов наполнения и сжатия в камере сгорания ДВС.................................. 38
 3.1.3 Расчет процесса горения..................................................................................................... 41
 3.1.4 Процесс расширения........................................................................................................... 43
 3.1.5 Тепловой баланс двигателя................................................................................................ 44
 3.2 Расчет ДВС при сжигании природного газа................................................................... 48
 3.2.1 Расчет процесса горения..................................................................................................... 48
 3.2.2 Тепловой баланс двигателя.............................................................................................. 49
4  ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОЕКТА......................................................................... 52
 4.1 Оценка рентабельности выработки биогаза период работы завода…...................... 52
 4.1.1 Расчет экономии средств после внедрения биогазовой установки................................ 52
 4.1.2 Ежегодные инвестиционные затраты............................................................................... 53
 4.1.3 Ежегодные затраты на установку...................................................................................... 53
 4.1.4 Расчет времени окупаемости проекта............................................................................... 55
 4.2 Оценка рентабельности выработки биогаза круглый год........................................... 56
 4.2.1 Расчет годовой выработки тепловой и электрической энергии..................................... 56
 4.2.2 Общая стоимость капиталовложений............................................................................... 58
 4.2.3 Ежегодные инвестиционные затраты на когенерационные установки......................... 59
 4.2.4 Ежегодные инвестиционные затраты на биогазовую установку.................................. 61
 4.2.5 Расчет времени окупаемости проекта............................................................................... 62
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ…………………... 65
 5.1 Анализ факторов профессиональных рисков на проектируемом объекте.............. 65
 5.1.1 Анализ рисков...................................................................................................................... 65
 5.1.2 Избыточное давление......................................................................................................... 65
 5.1.3 Повышенный уровень пожаро- и взрывоопасности........................................................ 66
 5.1.4 Повышенная температура.................................................................................................. 66
 5.2 Меры по защите рабочего места и предупреждения профессиональных рисков... 66
 5.2.1 Шум...................................................................................................................................... 66
 5.2.2 Вибрация.............................................................................................................................. 67
 5.2.3 Производственное освещение............................................................................................ 67
 5.2.4 Противопожарная безопасность......................................................................................... 68
 5.3 Безопасная эксплуатация водогрейного и паровых котлов......................................... 69
 5.3.1 Основные требования к конструкции котлов...................................................................... 69
 5.3.2 Помещения для котлов....................................................................................................... 70
 5.3.3 Организация безопасной эксплуатации котлов................................................................ 71
 5.4 Оценка снижения выбросов в окружающую среду....................................................... 73
 5.4.1 Воздействие энергетики на окружающую среду............................................................. 73
 5.4.2 Расчет выбросов.................................................................................................................. 74
ВЫВОДЫ.......................................................................................................................................... 77
ЛИТЕРАТУРА................................................................................................................................. 78

В работе рассчитан выход биогаза из отходов сахарного производства, а также проведен поверочный расчет парового котла при сжигании смеси биогаза и природного газа. Для сжигания биогаза в котле были выбраны горелки RPD 80 G-E фирмы «Elco», которые рассчитаны на одновременное сжигание биогаза и природного газа.
Также в работе были выбраны когенерационные установки, которые предполагается использовать вне сезона работы сахарного завода. Произведен расчет процессов, происходящих в ДВС, а также тепловой баланс двигателя.
Было рассмотрено два варианта эксплуатации биогазового завода: сезонная и круглогодичная. С экономической точки зрения наиболее целесообразным является эксплуатация биогазового завода круглый год, так как при выработке биогаза только в период работы сахарного завода установка окупиться за 8,48 лет, а при производстве биогаза круглый год, установка окупится за 8,11 лет, и это при том, что суммарные приведенные затраты во втором случае больше в 1,6 раза.