WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

4. Уравнение энергетического баланса в системе (см. формулу 8).

Математическая модель станции производства биогаза и обезвреживания пищевых отходов выражается системой из 6 уравнений:

1. Система уравнений, отражающая количество поступающих отходов:

;,

(12)

где QПО – количество пищевых отходов, поступающих на переработку, кг/ч;

QСМmax – максимальное значение массы принимаемых отходов, кг/ч;

kПО – коэффициент, характеризующий содержание пищевых отходов в общем объеме принимаемого судового мусора.

2. Система уравнений, характеризующая процесс анаэробного сбраживания:

;

; ;

,

(13)

где Rlim – максимально возможное сбраживание беззольного вещества осадка в зависимости от его химического состава;

Cжир, Cугл, Cбелк – соответственно концентрация жиров, углеводов и белков, г на 1 г беззольного вещества осадка;

mр – количество распавшегося беззольного вещества осадка, кг/ч;

mн – количество нераспавшегося беззольного вещества осадка, кг/ч;

Qг – суточный объем генерируемого газа, м3/сут.

Математическая модель комплекса переработки сухого мусора состоит из следующих трех уравнений:

1. Уравнение, определяющее производительность комплекса:

,

(14)

где QСМmax – максимальное значение массы принимаемых отходов, кг/ч.

2. Уравнения, характеризующие параметры основных элементов комплекса, – вибростола, конусной дробилки, металлоуловителя, классификатора; подачи главных транспортеров, винтового питателя сжигаемых отходов:

;

,

(15)

где QВБ – производительность вибростола, кг/ч;

QКД – производительность конусной дробилки, кг/ч;

QКВ – производительность воздушного классификатора, кг/ч;

QКМ – производительность металлоуловителя, кг/ч;

QГТ – производительность главных транспортеров отходов, кг/ч;

QВП – производительность транспортера сжигаемых отходов, кг/ч.

Математическая модель системы термической утилизации судовых отходов в котлоагрегате представлена двумя уравнениями:

1. Уравнение, определяющее суммарное количество теплоты при сжигании различных видов топлива:

,

(16)

где mНВ – суточная масса поступающих на переработку НВ, т/сут.

2. Уравнение, выражающее количество получаемого в котлоагрегате пара при сжигании всех видов отходов и продуктов их переработки:

(17)

Полученные модели взаимодействующих систем могут применяться как в комплексе – при проектировании СКПО, так и при создании отдельных установок инженерной защиты окружающей среды на водном транспорте.

Для установления адекватности математической модели применен F-критерий (критерий Фишера). Во всех приведенных сериях опытов значение F-критерия, определенного с помощью программного продукта STATISTICA 6.0, нигде не превышает табличного, следовательно, разработанная математическая модель достоверно отражает ход реальных процессов в системах.

В четвертой главе представлены новая схема СКПО с взаимодействующими системами, методика проектирования СКПО, создан алгоритм проектирования комплекса взаимодействующих систем, произведено внедрение указанной методики при разработке нормативно-технической базы, а также предложен вариант переоборудования серийного теплохода типа “ОС” проекта 354К в СКПО. Кроме того, оценен социально-экологический и экономический эффекты от предлагаемых мероприятий.

На основе предложенных технологических процессов с учетом проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана принципиальная схема комплекса систем СКПО для переработки эксплуатационных судовых отходов с целью их последующей рекуперации (рис. 5).

Разработанные математические модели служат основой для методики проектирования комплекса взаимодействующих систем СКПО. Алгоритм проектирования комплекса систем представлен на рис. 6.

Теоретические основы процессов, происходящих во взаимодействующих системах переработки и рекуперации отходов, а также методика проектирования комплекса данных систем позволили разработать:

- технические условия ТУ 4859-001-03149576-2007 на СОСВ, предназначенные для эксплуатации в судовых и стационарных (береговых) условиях со станциями типа “СОСВ-5”, “СОСВ-10”, “СОСВ-20” производительностью соответственно 5 м3/ч, 10 м3/ч и 20 м3/ч. Данные СОСВ производят очистку, обеззараживание и дезодорацию СВ до существующих требований. В СОСВ используется для очистки стоков реагентная коагуляция, озонофлотация, механическая очистка на песчаных фильтрах и обеззараживание озоном и ультрафиолетовым облучением. Высокая надежность предлагаемых систем одобрена Регистром, Роспотребнадзором и Ростехнадзором;

- комплекс систем для мобильной станции переработки эксплуатационных судовых отходов с целью их последующей рекуперации (положительное решение о выдаче патента РФ на полезную модель № 2009104258/22);

- плавучий туристический комплекс, состоящий из плавбаз с жилыми и вспомогательными помещениями, средствами жизнеобеспечения и буксировочного судна снабженного комплексом систем для переработки и последующей рекуперации отходов (положительное решение о выдаче патента РФ на полезную модель № 2009111780/22).

Рисунок 5 – Принципиальная схема систем СКПО для переработки эксплуатационных судовых отходов с целью их последующей рекуперации

1 – СВ; 2 – хозяйственно-фекальные СВ; 3 – хозяйственно-бытовые СВ; 4 – пищевые отходы; 5 – сухой мусор; 6 – НВ; 7 – подсланевые НВ; 8 – НВ от мойки и зачистки грузовых танков нефтеналивных судов; 9 – система подготовки СВ; 10 – система доочистки и обеззараживания СВ; 11 – установка сортировки пищевых отходов; 12 – установка сортировки сухого мусора; 13 – система анаэробного сбраживания; 14 – сепаратор НВ; 15 – установка доочистки и обеззараживания НВ; 16 – устройство обезвоживания стока станции производства биогаза; 17 – система газоочистки; 18 – паровые котлоагрегаты; 19 – главный котлоагрегат; 20 – вспомогательный котлоагрегат; 21 – нужды теплоснабжения; 22 – внутренние потребители; 23 – внешние потребители; 24 – потребители СКПО; 25 – отопление; 26 – кондиционирование; 27 – холодоснабжение; 28 – электрогенерирующие устройства; 29 – паровые поршневые электрогенераторы; 30 – паровые турбогенераторы; 31 – дизельные и газовые электрогенераторные агрегаты; 32 – главный распределительный щит (ГРЩ); 33 – группа внешних потребителей электроэнергии; 34 – группа потребителей СКПО; 35 – движительные устройства; 36 – главный паровой двигатель; 37 – вспомогательный электродвигатель; 38 – вспомогательные системы СЭУ; 39 – главная передача; 40 – конденсационная установка.

Рисунок 6 – Алгоритм проектирования комплекса систем СКПО

Методика проектирования комплекса систем была предложена для переоборудования серийного теплохода типа “ОС” проекта 354К в СКПО, предназначенное для обслуживания пассажирского флота на судоходном участке с центром в г. Н.Новгород.

В результате произведенных расчетов подобраны необходимые для переоборудования элементы, устройства и агрегаты перерабатывающих и энергетических систем судна. Вопрос размещения оборудования на борту СКПО при переоборудовании судна, расчеты нагрузок, остойчивости, управляемости, ходкости и т.п. не входят в задачи данной работы.

Суточное энергопотребление СКПО (тепловой баланс), определенное с учетом характеристик исходного судна, представлено в табл. 2.

Выполнив анализ табл. 2, можно сделать вывод о том, что производимой на борту СКПО энергии будет достаточно для его полной энергообеспеченности и автономного функционирования.

Таблица 2 – Тепловой баланс СКПО

Статья энергопотребления

Затраты теплоты по группам потребителей, кВтч

1.

СЭУ

1.1.

Главный двигатель

10 105

1.2.

Теплоснабжение

2 954

1.3.

Энергоснабжение

4 412

2.

Потребители перерабатывающих систем

100 000

3.

Внешние потребители

68 111

Итого

185 682

Социально-экологический эффект от внедрения результатов предлагаемых автором мероприятий выражается в следующем:

- предотвращение эмиссии загрязняющих окружающую среду СВ, НВ, судового мусора, а также дымовых газов;

- возможность практически полной переработки основных видов эксплуатационных судовых отходов непосредственно на борту СКПО;

- повышение эффективности КОФ судов всех типов;

- улучшение экологического состояния водоемов на судоходных участках;

- улучшение эстетического восприятия природы.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого комплекса систем (табл. 3) определен для варианта переоборудования серийного теплохода типа “ОС” проекта 354К в СКПО, предназначенное для эксплуатации на судоходном участке с центром в г. Н.Новгород.

Таблица 3 – Экономические показатели СКПО

Наименование показателя

Ед. изм.

Значение

Балансовая стоимость судна после переоборудования, Кп

руб.

30 179 140

Доходы за навигацию, Д

руб.

10 006 746

Общие расходы по эксплуатации, Эобщ

руб.

4 349 664

Себестоимость содержания СКПО в сутки эксплуатации, С

руб./судо-сут

17 973

Фондоотдача, fотд

руб./руб.

0,331

Фондоемкость, fемк

руб./руб.

3,021

Прибыль от переработки эксплуатационных судовых отходов, П

руб.

5 657 082

Уровень рентабельности текущих затрат, Уз

%

130,06

Уровень рентабельности основных фондов, Уосн

%

18,75

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Итогом произведенных в данной работе исследований является разработка научно обоснованных теоретических основ проектирования комплекса взаимодействующих систем для СКПО речного флота, обеспечивающих переработку и утилизацию эксплуатационных судовых отходов с одновременным получением энергии за счет их рекуперации, а также создание методики проектирования данных систем.

Основные результаты исследований сводятся к следующему:

1. Показано, что существующие на сегодняшний день системы переработки отдельных видов эксплуатационных судовых отходов обладают высокими массо-габаритными показателями и энергопотреблением.

2. Отмечено отсутствие, а в ряде случаев невозможность применения на речных судах необходимых в современных условиях СОСВ, СОНВ, систем переработки судового мусора, пищевых отходов, систем газоочистки.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»