ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬ-НОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИ-ТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ БИЗНЕСА

КАФЕДРА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО МЕНЕДЖМЕНТА И ЭКОНОМИКИ ЭНЕРГЕТИКИ

«Допущен к защите»

Заведующий кафедрой

______________О. В. Моисеенко

_______________ 2014 г.

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

На тему: «Проект внедрения биогазовой установки в ТОО «Шеминовка»

по специальности 5В080600 Аграрная техника и технологии

Выполнил Ю.А Кушнарев

Научный руководитель

к. т. н., ст. преподаватель К.С. Рыспаев

Новосибирск, 2014

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1.Анализ хозяйственной деятельности……………………………………….....9 1.1Краткая природно-климатическая характеристика…………………….....9 1.2 Анализ производства продукции растениеводства…………………...12 1.3 Анализ использования машинотракторного парка………………….....14 1.4 Организация ремонта МТП в хозяйстве………………………...……....15 2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕМЫ…………………………………………………………..……..18 2.1 Изучение литературных источников…………………………….……....18 2.2 Классификация навоза………………………………………………….....19 2.3 Классификация существующих биогазовых установок…………….…21 2.4 Технические решения по модернизации технологии……………….......25 2.5 Обоснование выбора темы………………………………………..………26 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВЫРАБОТКИ БИОГАЗА ИЗ НАВОЗА……………………………………………………………………………27 3.1 Оценка выработки биогаза из навоза и описание технологии процесса................................................................................................................27 3.2 Оценка выработки биогаза из навоза………………………………......…29 4. КОНСТРУКТОРСКАЯ РАЗРАБОТКА…………………………………..…31 4.1 Выбор и расчет ДВС при сжигании биогаза………………………......…31 4.2 Расчет процессов наполнения и сжатия в камере сгорания ДВС……....32 4.3 Расчет процесса горения………………………………………………......34 4.4 Процесс расширения…………………………………………………....…36 4.5 Тепловой баланс двигателя……………………………………………….37 4.6 Расчет процесса горения……………………………………………......…40 4.7 Тепловой баланс двигателя………………………………………….…....42 5. ОХРАНА ТРУДА………………………………………………………......….44 5.1 Анализ и оценка факторов профессиональных рисков на проектируемом объекте………………………………………………………………………….…44 5.2 Избыточное давление……………………………………………….……44 5.3 Повышенный уровень пожаро- и взрывоопасности……………………44 5.4 Повышенная температура………………………………………….….…45 5.5 Меры по защите рабочего места и предупреждения профессиональных рисков…………………………………………….…..…45 6. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ…………………………….…..….…49 6.1 Воздействие энергетики на окружающую среду………………..…..…49 6.2 Расчет выбросов…………………………………………………….…......50 7 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОЕКТА………………………………....52 7.1 Расчет экономии средств после внедрения биогазовой установки….....52 7.2 Ежегодные инвестиционные затраты………………………………….…52 7.3 Ежегодные затраты на эксплуатацию установки…………...…………....53 7.4 Расчет времени окупаемости проекта……………………………..….….55 7.5 Расчет годовой выработки тепловой и электрической энергии………...55 7.6 Общая стоимость капиталовложений…………………….……………....57 7.7 Ежегодные инвестиционные затраты на когенерационные установки...58 7.8 Ежегодные инвестиционные затраты на биогазовую установку……......61 7.9 Расчет времени окупаемости проекта……………………..…………..…61 ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………..….64 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………..,.65

ВВЕДЕНИЕ

Во многих странах мира энергетика на биомассе становится эффективной самоокупаемой отраслью, конкурентоспособной по отношению к энергетике на ископаемом топливе. В настоящее время в Дании, например, на долю биомассы приходится около 7 % всей вырабатываемой энергии в стране, в Австрии она составляет 12 %, в Швеции 21 %,_в Финляндии – 23 %. В целом в странах Европейского Союза в среднем около 14 % общей энергии получено из биомассы, а в мире этот показатель равен 15 %. И эти цифры с каждым годом растут.

Биомасса пользуется популярностью с древности, но сейчас ее популярность резко возросла, так как при ее использовании можно сэкономить, учитывая неуклонный рост в цене энергоресурсов. Кроме того биомасса является возобновляемым источником энергии и нередко используется как побочный продукт производства, что иногда даже упрощает сам процесс производства. Использование биомассы так же поможет снизить выбросы СО₂, так как растения поглощают примерно столько же СО₂ во время их роста, сколько выделяется при их сжигании. Одно из наиболее перспективных направлений энергетического использования биомассы– производство из нее биогаза, состоящего на 50-80 % из метана и на 20-50 % из углекислоты. Производство биогаза из органических отходов дает возможность решать одновременно три задачи: энергетическую, агрохимическую (получение удобрений) и экологическую [13].

Получая из биомассы биогаз, появляется возможность использовать его на нужды предприятия. Так, с 1 м³ биогаза, в зависимости от содержания метана, можно выработать от 1,5 до 2,2 кВт электроэнергии [14]. При производстве электрической энергии получается и тепловая энергия, которую также можно направить на нужды предприятия.

В процессе сбраживания получается не только биогаз, но и ценное, высококонцентрированное, лишенное нитритов, семян сорняков, болезнетворной микрофлоры органическое удобрение [15]. Испытания показывают, что использование данного удобрения увеличивает урожайность в 2-4 раза [16].

Производство биогаза позволяет так же предотвратить выбросы метана в атмосферу, снизить применение химических удобрений, сократить нагрузку на грунтовые воды.

Китай уже имеет более 7 млн. биогазовых установок с объемом реакторов 8-10 м³. Это обеспечивает теплом 30 млн. крестьян. Индия имеет примерно 500 тыс. семейных установок. В странах ЕЭС примерно 600 установок, из них 17 перерабатывает в биогаз городской твёрдый мусор. В США во множестве работают крупные биогазовые установки по переработке городского твёрдого мусора со средней мощностью до 100 млн м³ биогаза в год. В настоящее время биогазовые установки, перерабатывающие в основном отходы животноводческих ферм, имеют Германия, Финляндия, Франция, Бельгия, Швеция, Италия. В каждой эксплуатируются до 100 установок [17].

В данной работе рассматривается биогазовая установка, в качестве биомассы используется навоз.