Определение основных характеристик метантенка
Одной из основных характеристик метантенка является его объем, как с точки зрения капитальных затрат на его сооружение, так и с точки зрения эффективности ведения технологического процесса. Основным критерием для определения объема метантенка является производительность установки ВН по исходному сырью.
Рисунок 2.2 – Схема метантенка
Объем метантенка V2 определяется по формуле:
V2=γ . τф . ВН /m (2.13)
где τф – продолжительность цикла сбраживания, сутки;
m – количество метантенков;
γ – коэффициент учитывающий увеличение объема метантенка за счет газовой полости.
Значение коэффициента γ обычно принимается равным 1,15…1,2 для установок, где для сбора биогаза используется отдельный газгольдер. Для установок, где газгольдер совмещен с метантенком значение коэффициента γ гораздо больше и достигает 2.
Учитывая то, что наш метантенк совмещен с газгольдером, то мы в формулу подставим значение γ=2. Пользуясь данными таблицы 1.12 продолжительность цикла сбраживания принимаем равным 117 суток. Имея все данные подставим их в формулу:
V2= 2.117.0,58 /1.0,1=14 м3
Расчет мокрого газгольдера
Производительность установки по биогазу является основным параметром по определению объема газгольдера можно выразить:
|
|
|
Вб=Вб1+Вб2+Вб3+Вб4 (2.14)
где Вб1,Вб2,Вб3,Вб4 – количество биогаза, которое расходуется на подогрев
исходного сырья Вб1, на компенсацию тепловых потерь метантенка Вб2,
компенсацию энергопотребления Вб3 и Вб4 товарный биогаз.
Но, так как на подогрев исходного сырья, на компенсацию тепловых потерь метантенка, на компенсацию энергопотребления биогаз мы не используем, то Вб1=0, Вб2=0, Вб3=0. Следовательно:
Вб=Вб4=5,39 м3/сут
Объем газа в газгольдере определяется:
Wб=Вб (2.15)
Wб=5 м3
Подогрев исходного сырья и компенсация потерь тепла в метантенке осуществляется за счет другого источника тепла, а полученный биогаз используется для других целей.
Геометрические размеры газгольдера, соотношение диаметра и его высоты определяются исходя из условия наименьшего расхода материала. При использовании мокрого газгольдера его полезный объем определяется по формуле:
(2.16)
|
|
|
Учитывая, что газгольдер является не только сборником, а устройством регулирования давление биогаза, подобрав необходимые размеры газгольдера, необходимо сделать проверочный расчет на истенное давление в газгольдере. Истинное давление биогаза под колпаком ρ определяется из уравнения:
ρ = ρ0 -ρ΄-ρ΄΄ (2.17)
ρ= ρ 0 =1960 Па
где ρ – давление газа, возникающее за счет веса колокола;
ρ΄ – понижение давления, за счет выталкивающей силы, действующей на
погруженную часть колокола;
ρ΄΄ – уменьшение давления, за счет разности удельных весов воздуха
окружающего газгольдер и биогаза.
(2.18)
где СТ – вес колокола.
(2.19)
ρ0=200.9,8=1960 Па
Dгаз=2 м
Dмет=5 м
h0=0,5 м
(2.20)
|
|
|
(2.21)
По результатам проверочного расчета давления в газгольдере корректируются размеры газгольдера.
Давление в газгольдере является давлением на входе компрессора при компремировании биогаза.
Конечное давление – давление нагнетания и производительность компрессора определяется принятой идеологией использования биогаза.
2.7 Опре деление параметров надежности установки
По каждому случаю отказа оборудования проводится расследование, составляется Акт, а затем все данные обобщаются и анализируются. Показателем надежности является частота отказов на единицу времени работ (в час, в год). Существует математическая теория надежности, позволяющая рассчитать надежность системы по параметрам надежности отдельных элементов, которые получались методом стендовых испытаний. Инженеры и математики работали над повышением надежности системы в целом, что достигалось дублированием отдельных элементов, а также ограничении функционирования надежных деталей. Во многих странах сформулированы и законодательно утверждены нормативные показатели надежности для различных отраслей промышленности.
|
|
|
Описание технологической схемы
Переченьоборудования:
1.Загрузочное устройство;
2.Метантенк;
3.Выгрузочное устройство;
4.Мешалка;
5.Предохранительное устройство;
6.Огнепреградитель;
7.Газгольдер.
Порядок работы:
Исходное сырье поступает в загрузочное устройство (I) из которого далее сырье поступает в метантенк (II). В метантенке происходит распад органических веществ. Для эффективного брожения производят перемешивание массы мешалкой (IV). Образующийся газ – метан накапливается в газгольдере (VII), где при его подъеме срабатывает предохранительное устройство (V), а следовательно и огнепреградитель (VI). Выгрузка жидкой фракции осуществляется через выгрузочное устройство (III).
2.7.1 Качественный анализ надежности
Отказ системы
ИЛИ
I II
И
V VII
Рисунок 2.3 – Дерево отказов
Отказ системы – это полный выход установки из строя.
Рассмотрим различные аварийные ситуации и установим логические связи между событиями.
Базовый элемент (I) приводит к полному выходу установки из строя.
Загрузочное устройство (I) представляет собой стальной резервуар с решеткой. Если рассмотреть вариант о том, что исходное сырье не поступает в резервуар, а следовательно и в метантенк, в течение суток, то установка выходит из строя.
Базовый элемент (II) приводит к полному выходу установки из строя.
Допустим, что в корпусе метантенка (II) образовалась дырка, происходит коррозия корпуса, что крайне нежелательно для технологического процесса при метановом сбраживании.
Распад органических веществ, поступающих в метантенк (II) из загрузочного устройства (I), при метановом сбраживании представляет собой сложный анаэробный процесс, который осуществляется в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Брожение называется метановым, так как последняя стадия осуществляется метанообразующими бактериями, а одним из основных конечных продуктов распада органического вещества является метан.
Образование метана из органических отходов в результате жизнедеятельности нескольких основных групп микроорганизмов: гидролитиков, кислотообразующих бактерий, которые преобразуют сложные органические соединения в более простые, которые в свою очередь, являются источником питания для метанообразующих бактерий. Метанообразующие бактерии более чувствительны к изменениям окружающей среды, чем кислотообразующие, то есть метанообразование является лимитирующей стадией процесса анаэробного сбраживания. В первой фазе (кислое или водородное брожение) из сложных органических веществ (белков, углеводов, жиров) и их производных, а с участием воды образуются кислоты, спирты, газы, аминокислоты, глицерин и т. д. Во второй фазе (щелочное или метановое брожение) метанообразующие бактерии осуществляют дальнейшее разложение веществ, образовавшихся в первой фазе. При этом выделяется газ, состоящий из метана, диоксида углерода, иногда с незначительным количеством азота, водорода и сероводорода. В отличие от микроорганизмов, принимающих участие в первой фазе брожения, метановые бактерии – строгие анаэробы к кислороду и другим окислителям они более чувствительны, чем большинство других бактерий, поэтому присутствие в осадке значительного количества кислорода и других окислителей может препятствовать выделению метана. Невыделение метана приводит к полному выходу установки из строя.
В случае если элементы соединены в смысле надежности параллельно, то есть к отказу системы ведет только одновременный отказ обоих элементов. В нашем случае параллельно работают газгольдер (VII) и предохранительное устройство (V).
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 430; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!