Проект переработки навоза в биогазовой установке в ТОО Шеминовка

      Министерство  образования и науки республики  Казахстан 

 

Костанайский инженерно-экономический университет им. М. Дулатова

 

Кафедра Транспорта и сервиса

 

 

 

 

«Допущен к защите»

Заведующий кафедрой

______________О. В.Моисеенко

___  ____________ 2014 г.

 

 

 

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

 

 

На тему: Проект  переработки  навоза в биогазовой установке в ТОО Шеминовка.

 

 

по специальности 5В080600 Аграрная техника и технологии

 

 

Выполнил                 Ю.А Кушнарев

 

Научный руководитель

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Костанай 2014

 

Костанайский инженерно-экономический университет им. М.Дулатова

 

Кафедра транспорта и сервиса

 

Специальность 5В080600 Аграрная техника и технологии

 

Программа и форма обучения:  сокращенная, очная

 

 

 

УТВЕРЖДАЮ:

Заведующий  кафедрой

____________О.В. Моисеенко

«___» _____________2014 г.

 

 

ЗАДАНИЕ

на выполнение дипломного проекта (работы)

 

Студенту Кушнареву Юрию Анатольевичу

 

Тема: Проект  переработки  навоза в биогазовой установке в ТОО Шеминовка

 

Утверждена приказом по вузу от ___. ____________2013_г. № ____

Срок сдачи дипломного проекта (работы) ___. _________2014 г.

 

Исходные данные к проекту (работе):

1.Периодические  издания.

2. Годовые отчеты хозяйства  за 2012-2013 годы.

3. Методические пособия  и указания по выполнению дипломного проектирования.

 

Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов):

Введение

1. Анализ хозяйственной  деятельности.

2. Организация переработки  органического материала.

3. Проект биогазовой установки.

4. Конструкторская разработка.

5. Охрана труда 

6.Технико- экономические  показатели проекта

7. Заключение .

Перечень графического (иллюстрационного) материала:

 

1. Анализ хозяйственной  деятельности.

2. Классификация навоза.

3.Классификация переработки навоза.

3. Классификация биогазовых  установок.

4. Устройство и принцип  работы биогазовой установки.

5.  Охрана труда

6. Экономическая эффективность  проекта

.

Рекомендуемая литература:

 

1. Иворев С.А. “Экономические  вопросы при организации работы  АТП”, М., Высшая школа, 1991 г., 132 стр.

2. «Положение о ТО и  ТР подвижного состава автомобильного  транспорта» М., Транспорт 1988 г.

3. Крамаренко Г.В. и др. «Техническая эксплуатация автомобилей». М., Транспорт. 1988 г.

4. МИИАТ Краткий автомобильный (транспортный) справочник. М., Транспорт 1987 г.2. Богатырев А.В. и др. Автомобили..- М.: КолосС, 2008.-592 с.: ил. ISBN 978-5-9532-0485-9.

5. Богатырев А.В., Лехтер  В.Р. Тракторы и автомобили.- М. КолосС, 2008.-400 с: ил.- ISBN 978-5- 9532-0587-0.

4.Пучин Е.А. и др. Технология ремонта машин.-М.: КолосС, 2011.-488 с.: ил. ISBN 978-5-9532-0456-9.

6. Список (перечень) производств, цехов, профессий и должностей  с вредными, тяжелыми и опасными  условиями труда.-Астана, 2000. Приказ  Минтруда и соцзащиты населения  РК №175.-581 с.

7. Канарёв Ф.М. и др. «Охрана  труда». – М.: Колос, 1982 – 351 с.

8. Фурсов В.И. «Охрана природы  и сельское хозяйство». Алматы: Кайнар, 1987 – 220 с.

9. Банников А.Г. и др. «Охрана  природы» - 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Агропромиздат, 1985 – 287 с.

10.Шейнблит А.Е. «Курсовое  проектирование деталей машин». – М.: Высшая школа, 1991 – 432 с.

11.Методические указания  к выполнению дипломных работ  для студентов.- Костанай, КИнЭУ, 2014. - 27 с

 

График подготовки дипломного проекта (работы)

 

№ п/п	Наименование разделов, перечень разрабатываемых вопросов	Сроки представления научному руководителю	Примечание
1	Подбор литературы, ее  изучение и обработка
2	Составление плана дипломной работы
3	Разработка и представление на проверку первого раздела
4	Накопление, систематизация и анализ материалов
5	Разработка и представление второго раздела
6	Разработка и представление третьего раздела
7	Согласование с руководителем выводов и предложений
8	Разработка тезисов доклада для защиты, ознакомлением с отзывом и рецензией

 

 

Дата выдачи задания__________________2013 г.

 

Руководитель проекта_________________________ Рыспаев К.С.

 

Задание принял к исполнению

Студент___________________________________ Кушнарев Ю.А.               .

 

 

 

 

 

 

                                                       СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.Анализ хозяйственной  деятельности……………………………………….....9 
       1.1 Краткая 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.

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.АНАЛИЗ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ  ДЕЯТЕЛЬНОСТИ  ПРЕДПРИЯТИЯ

 

 

1.1 Краткая природно-климатическая характеристика

 

ТОО «Шеминовка» среднее по размерам хозяйство расположено в Костанайском районе Костанайской области. На расстоянии 25 км от города Костаная. ТОО «Шеминовка» образовано в 1999 году на базе колхоза «Шеминовка» который был образован 24 октября 1966. В своем составе имеет одно отделение. На отделении имеются по 2 полеводческих и по 2 животноводческих бригады.

По своим климатических условиям ТОО «Шеминовка» находится в пятом  агроклиматическом районе – степном. Этот район характеризуется  значительными колебаниями  суточной и годовой температуры, неустойчивостью атмосферных осадков, быстрым переходом от суровой зимы к жаркому лету.

В общем, климатические условия позволяют выращивать зерновые и силосные культуры.

Преобладающими почвами пахотных массивов являются черноземы, составляющие 69,7% от площади пашни из них черноземы южные 20%, выщелочные -21%, слабосолоноватые -16,8%, обыкновенные -8%.

Хозяйство является многоотраслевым. Специализацию хозяйства определим из анализа структуры товарной продукции.

 

Таблица 1. Размер и структура товарной продукции

Отрасли и виды продукции	2011 год		2012 год		2013 год
	тыс. тенге	% к итогу	тыс. тенге	% к итогу	тыс. тенге	% к итогу
Продукция растениеводства всего	21351,1	51,1	29985,8	46	29255,70	61,2
В том числе: Зерно	20871,0	49,9	25117,0	39,4	287980,2	59,2