Изучение массообмена в процессе анаэробного сбраживания многокомпонентного органического сырья

4. Твердая тяжелая фаза

4.1 Суммарная масса твердой тяжелой фаза в сырье

4.2 Суммарное процентное содержание твердой легкой фазы в сырье

4.3 Пересчет суммарной массы твердой тяжелой фазы в расчете на общую массу сырья в 10000г.

4.4 Пересчет процентного содержания твердой тяжелой фазы в расчете на общую массу сырья в 10000г.

Модель №3

Для данной модели пересчет суммарной массы и процентного содержания не требуется.

1. Вода

1.1 Суммарная масса воды в сырье

1.2 Суммарное процентное содержание воды в сырье

2. Масло

2.1 Суммарная масса масла в сырье

2.2 Суммарное процентное содержание масла в сырье

3. Твердая легкая фаза

3.1 Суммарная масса твердой легкой фазы в сырье

3.2 Суммарное процентное содержание твердой легкой фазы в сырье

4. Твердая тяжелая фаза

4.1 Суммарная масса твердой тяжелой фазы в сырье

4.2 Суммарное процентное содержание твердой тяжелой фазы в сырье

На основе полученных данных составим таблицу 12.

Таблица 12. Массовое и процентное содержание различных фаз в модельных средах

Наименование фазы	Суммарное содержание компонента в сырье
	1 этап	2 этап	3 этап
	Модель 2	Модель 3	Модель 2	Модель 1	Модель 3
	г	%	Г	%	Г	%	Г	%	Г	%
1. Масло	643,02	6,44	697,83	7,09	433,9	4,34	374,11	3,73	542,55	5,423
2. Вода	7013,95	70,14	6947,32	70,69	7201,96	72,08	7767,53	78,62	7108,16	71,077
3. Тв. легкий	1497,34	14,98	1263,37	12,86	1105,71	10,99	694,59	7,54	1069,09	10,692
4. Тв. Тяжелый	845,29	8,46	1091,47	11	1258,46	12,59	969,54	9,69	1247,99	12,479

Для проведения экспериментальных исследований процесса массообмена в процессе биосинтеза мы будем использовать:

· в качестве модельной среды для компонента 1 (жиров) - масло с минимальным его содержанием с сырье 3,73% и максимальным - 7,09%;

· для компонента 2 (воды) - воду с минимальным ее содержанием 70,14% и максимальным - 78,62%;

· для компонента 3 (твердый легкий) - отруби с минимальным содержанием 7,54% и максимальным - 14,98%;

· для компонента 4 (твердый тяжелый) - кизельгур с минимальным содержанием 8,46% и максимальным - 12,59%.

Зная максимальное и минимальное содержание веществ с сырье, мы составили таблицу с различными комбинациями процентных содержаний веществ. Опытным путем мы можем узнать, при какой комбинации гидравлическое сопротивление среды наиболее благоприятно для процесса массообмена. Таблица составлена из десяти вариантов рецептур в расчете на 10 кг загрузки сырья, так как в предыдущей НИР загрузка сырья осуществлялась последовательно по 10 кг. В данной НИР мы загружаем сырье в полном объеме. Поскольку экспериментальный биореактор имеет объем 300 л, то требуется пересчет массы всех десяти вариантов таблицы рецептур с учетом настоящего объема.

Расчет массы вариантов рецептур

Формула для расчета массы , кг:

где - полезный объем биореактора, м3;

- плотность рецептуры, кг/м3.

Полезный объем биореактора , м3 можно найти по формуле:

где - объем биореактора, м3.

Плотность рецептуры , кг/м3 можем определить по формуле:

где , , , - массовые доли масла, воды, отрубей и кизельгура в смеси;

, , , - плотности масла, воды, отрубей и кизельгура, кг/м3.

Подставив значения формул (6.2.2) и (6.2.3) в формулу (6.2.1), получим массу рецептуры. Массу отдельного компонента рецептуры , кг можно определить по формуле:

где - массовая доля i-го компонента.

Поскольку мы имеем десять рецептур, то и расчет проводим десять раз для каждой рецептуры соответственно.



6.2.1 Расчет массы рецептуры №1.

Найдем полезный объем биореактора по формуле (6.2.2):

Определим плотность рецептуры №1, используя формулу (6.2.3) и таблицу рецептур:

Подставив полученные значения в формулу (6.2.1), получим массу рецептуры №1:

Найдем массы отдельных компонентов рецептуры №1 , кг, используя формулу (6.2.4):

- для масла:

- для воды:

- для отрубей:

- для кизельгура:

Аналогичным образом просчитываются остальные варианты рецептур, и данные сводятся в таблицу. Полученную таблицу можно использовать в эксперименте.



2.3 Описание математической модели массообмена процесса анаэробного сбраживания многокомпонентного органического сырья и анализ полученных результатов

биореактор массообмен сырьё органический

Рассматривается реактор с рубашкой и мешалкой, внутри которого осуществляется процесс анаэробного сбраживания органической массы (рисунок 1)

Рисунок 1 - Реактор для получения биогаза:

1 - корпус реактора, 2 - рубашка, 3 - мешалка

Водный раствор органической массы периодически загружается в реактор с одновременным отводом продуктов разложения. Образующийся биогаз отводится через верхний штуцер. Рабочая среда при работе биогазового реактора расслаивается на три области:

- суспензия, состоящая из твердых частиц органической природы, взвешенных в слое воды;

- светлый слой, состоящий, преимущественно, из воды;

- масляный слой.

После первоначальной загрузки реакционная среда нагревается теплоносителем, циркулирующим в рубашке, до температуры 37оС. При такой температуре процесс анаэробного сбраживания протекает наиболее интенсивно. В результате жизнедеятельности бактерий вырабатывается биогаз, состоящий на 70% из метана и примерно на 30% из углекислого газа с теплотой сгорания примерно 25-29 МДж/нм3. Производительность биореактора при оптимальном режиме составляет 2-7 м3/сутки на 1 м3 реакционной смеси.

Эффективность работы биореактора определяется многими параметрами [13], важнейшими из которых являются температура, интенсивность перемешивания, показатель рН и др.

Субстрат подается в реактор в непрерывном режиме или мелкими порциями, а прореагировавшее сырье выводится из реактора.

Газовые пузыри зарождаются, преимущественно, в нижней части реактора на поверхности твердых органических частиц субстрата и стенках. При достижении радиуса отрыва Rо газовый пузырь отрывается от твердой поверхности и всплывает. По мере движения его радиус увеличивается из-за массообмена с жидкой фазой. Закон изменения радиуса пузыря и скорость всплытия существенно влияют на процессы тепломассообмена и производительность реактора.

Радиус пузыря, при котором происходит его отрыв от твердой поверхности, определяется соотношением [14]:

, (5.1.1)

где- краевой угол в момент отрыва;

у

сж, сг- плотности жидкости и газа.

После отрыва газовый пузырь всплывает. В процессе всплытия количество газа в нем увеличивается пропорционально коэффициенту массоотдачи и площади поверхности газового пузыря.

Закон изменения объема газового пузыря определяется соотношением:

, (5.1.2)

в - коэффициент массоотдачи от жидкости;

Rг - газовая постоянная газа;

Т - абсолютная температура;

?Рг- перепад парциальных давлений газа;

- плотность газа;

S - площадь поверхности пузыря;

С учетом выражений для объема газового пузыря

(5.1.3)

и площади его поверхности

(5.1.4)

из (2.2) получим

(5.1.5)

Коэффициент массоотдачи к поверхности пузыря определяется уравнением Буссинеска [15]

, (5.1.6)

где - число Шервуда;

- число Рейнольдса;

- число Шмидта;

- диаметр пузыря;

D - коэффициент диффузии биогаза в жидкости;

Vп - относительная скорость пузыря в жидкости.

С учетом (5.1.6) преобразуем уравнение (5.1.5) к виду:

где - коэффициент пропорциональности, зависящий от режимных параметров.

Относительная скорость газового пузыря в начальный период движения зависит от его радиуса [15]:

(5.1.8)

При достижении максимальной скорости, скорость газового пузыря остается неизменной независимо от его радиуса R.

, (5.1.9)

где

- коэффициент гидравлического сопротивления газового пузыря.

Из выражения (5.1.7) получим величину радиуса Rж, при котором достигается максимальная относительная скорость пузыря :

. (5.1.10)

С учетом выражений (5.1.8), (5.1.9) интегрируем дифференциальное уравнение (5.1.7):

при R<Rж

, (5.1.11)

где ;

при R

, (5.1.12)

- время, за которое газовый пузырь достигает максимальной скорости , находится по формуле:

Коэффициент поверхностного натяжения и кинематической вязкости реакционной смеси определяется соотношением [16]:

(5.1.14)

, (5.1.15)

где СВ - доля сухих веществ в сырье, поступающем в реактор в процентах;

Тр- абсолютная температура в реакторе.

Коэффициент пропорциональности определяется по радиусу газового пузыря на выходе из слоя реакционной массы:

, (5.1.16)

откуда следует:

(5.1.17).

Моделирование процессов теплообмена в биогазовом реакторе.

Поскольку теплофизические свойства жидкости в слоях 1,2,3 существенно отличаются, коэффициенты теплопередачи рассчитываются для каждого слоя отдельно, а затем определяется средний коэффициент теплоотдачи.

1 слой

Плотность среды:

, (5.1.18)

где Ф - объемная доля твердых взвешенных частиц;

- плотность твердых частиц;

- плотность жидкости.

Динамическая вязкость среды [4]:

Теплоемкость и теплопроводность среды:

, (5.1.20)

, (5.1.21)

Где ст, сж- теплоемкости твердых частиц и жидкости;

лт, лж- теплопроводности твердых частиц и жидкости;

- массовая доля твердых частиц, находится по формуле:

Число Рейнольдса для мешалки:

где - частота вращения мешалки, 1/с;

- диаметр мешалки, м;

- кинематический коэффициент вязкости.

Число Нуссельта:

, (5.1.24)

где -

Коэффициент теплоотдачи:

Аналогично определяются коэффициенты теплоотдачи для слоев 2,3. Критериальная формула для числа Нуссельта в этих случаях имеет вид [14]:

, (5.1.26)

где - динамическая вязкость жидкости при температуре стенки.

Средний коэффициент теплоотдачи:

(5.1.27)

Определим закон изменения температуры реакционной смеси от времени из уравнения теплового баланса:

, (5.1.28)

где - общая масса реакционной смеси, находится по формуле:

- общий объем реакционной смеси, находится по формуле:

- коэффициент теплопередачи от теплоносителя к реакционной смеси, находится по формуле:

- средняя температура теплоносителя в рубашке;

- начальная температура сырья, подаваемого в реактор;

- температура наружного воздуха.

Разделив (5.1.28) на получим:

, (5.1.32)

Где

, (5.1.33)

, (5.1.34)

, (5.1.35)

. (5.1.36)

Преобразуем (5.1.32) к виду:

, (5.1.37)

где (5.1.38)

Интегрируя (5.1.37) по времени при начальном условии

(5.1.39)

получим:

, (5.1.40)

где - температура реакционной смеси, при .

В качестве исходных данных для математической модели берутся значения:

Массовая доля метана в биогазе ;

содержание сухих веществ в жидкости СВ = 10%;

рабочая температура в реакторе ;

;

внутренний диаметр реактора D = 1м;

высота нижнего слоя жидкости ;

высота среднего слоя жидкости ;

высота верхнего слоя жидкости ;

объемная доля твердых частиц в нижнем слое Ф = 0,34;

плотность твердых частиц 3;

теплоемкость твердых частиц ;

теплопроводность твердых частиц ;

плотность жидкости в среднем слое = 992 кг/м3;

плотность жидкости в верхнем слое 868 кг/м3;

;

;

динамическая вязкость жидкости в верхнем слое Па*с;

теплопроводность жидкости в среднем слое ;

теплопроводность жидкости в верхнем слое ;

частота вращения мешалки 1/с;

диаметр мешалки ;

коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к наружной поверхности реактора Вт/м2*К;

теплопроводность материала стенки реактора 16 ;

толщина стенки реактора м;

теплоемкость сырья 3700;

расход сырья = 10-3 кг/с;

интенсивность внутренних тепловыделений Вт/м3;

коэффициент теплопередачи от теплоносителя через рубашку к окружающей среде 2*К;

диаметр рубашки средняя температура теплоносителя в рубашке ;

= 10;

начальная температура сырья на входе в реактор = 20;

начальная температура реактора с сырьем = 20 ;

коэффициент гидравлического сопротивления пузыря .

Расчеты выполняются в следующей последовательности.

1. Определяются молярная масса и плотность газовой смеси:

, (5.1.41)

где , - молярные массы газов.

где P - давление в реакторе ;

- универсальная газовая постоянная;

- абсолютная температура в реакторе.

2. По формулам (5.1.14), (5.1.15) определяются коэффициенты поверхностного натяжения и кинематической вязкости.

3. Плотность среды в нижнем слое - по (5.1.18)

4. Динамическая вязкость жидкости во втором слое:

5. Динамическая вязкость жидкости в первом слое - по (5.1.19)

6. Кинематические вязкости:

В нижнем слое

В среднем слое

В верхнем слое

7. Радиус отрыва пузырей - по формулам (5.1.1)

8. Газовыделение реактора:

где - общая высота слоя.

9. Частота выхода газовых пузырей из слоя:

10. Скорость всплывания газового пузыря - по (5.1.8), (5.1.9).

Относительная скорость газового пузыря

11. Радиус пузыря, соответствующий максимальной скорости всплывания - по (5.1.10).

12. По формуле (5.1.23) определяется число Рейнольдса для нижнего слоя.

13. Число Прандтля определяется по формуле:

, (5.1.46)

Где теплоемкость и теплопроводность среды определяются по формулам (5.1.20) и (5.1.21).

14. Число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи для нижнего слоя - по (5.1.24), (5.1.25).

15. По формуле (5.1.23) определяется число Рейнольдса для среднего слоя.

16. Число Прандтля определяется по формуле (5.1.46)

17. Число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи для среднего слоя - по формулам (5.1.26) и (5.1.25)

18. По формуле (5.1.23) определяется число Рейнольдса для верхнего слоя.

19. Число Прандтля определяется по формуле (5.1.46)

20. Число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи для верхнего слоя - по формулам (5.1.26) и (5.1.25)

21. Средний коэффициент теплоотдачи - по формуле (5.1.27).

22. Зависимость рассчитывается по формуле (5.1.40). Для этого необходимо посчитать значения , по формулам (5.1.33) и (5.1.34), а так же найти значение .

Где значения коэффициента теплопередачи от теплоносителя к реакционной смеси , общей массы реакционной смеси определяются по формулам (5.1.29) и (5.1.31).

Средняя теплоемкость реакционной смеси определяется по формуле:

Значение найдем по формуле (5.1.38). Для этого предварительно найдем значения и по формулам (5.1.35) и (5.1.36)

Где общий объем реакционной смеси найдем по формуле (5.1.30):

Рис. 5.1. Зависимость радиуса газового пузыря от координаты z

Рис. 5.2. Зависимость температуры реакционной смеси от времени

Газовый пузырь быстро, за время достигает радиуса и дальше всплывает с постоянной скоростью (рис. 5.1).

Необходимо поддерживать мягкий режим нагревания или охлаждения реакционной смеси, поскольку резкие процессы нагревания-охлаждения неблагоприятно сказываются на жизнеспособности бактерий.

На рисунок 5.3, 5.4 показано влияние числа оборотов и температура теплоносителя на характер зависимости температуры среды от времени.

Уменьшение частоты вращения мешалки в 2 раза (до 0,1 1/с) приводит к увеличению времени нагревания реакционной смеси до 40°С с 4400 до 5100 с. (Рисунок). Увеличение температур теплоносителя с 40 до 60°С уменьшает необходимое время нагревания реакционной смеси до 1200 с (Рисунок).

Рисунок- Зависимость температуры реакционной смеси от времени при n=1 1/с

Рисунок- Зависимость температуры реакционной смеси от времени при nм=1 1/с и tтн=60 0С

На рисунке показано влияние средней температуры теплоносителя на необходимое время разогрева реактора.

Рисунок - Зависимость времени нагревания реакционной смеси от температуры теплоносителя

Таким образом, разработанная программа позволяет смоделировать температурный режим реактора и разработать рекомендации по оптимальным величинам основных параметров процесса.

2.4 Выработка рекомендаций по результатам исследований

Существуют определенные требования к сырью: оно должно быть подходящим для развития бактерий, содержать биологически разлагающееся органическое вещество и воду. Необходимо, чтобы среда без веществ, мешающих действию бактерий: например, мыла, ПАВ, антибиотиков.

Для получения биогаза можно использовать растительные и хозяйственные отходы, навоз, сточные воды и т. п. В процессе сбраживания жидкость в реакторе имеет тенденцию к разделению на три фракции. Верхняя -- корка, образованная из крупных частиц, увлекаемых поднимающимися пузырьками газа, через некоторое время может стать достаточно твердой и будет мешать выделению биогаза. В средней части реактора скапливается жидкость, а нижняя, грязеобразная фракция выпадает в осадок.

Бактерии наиболее активны в средней зоне. Поэтому содержимое резервуара необходимо периодически перемешивать. Отбора проб на анализ так же рекомендуется производить из центральной части реактора по высоте. Перемешивание может осуществляться с помощью механических приспособлений, гидравлическими средствами (рециркуляция под действием насоса), под напором пневматической системы. Для перемешивающего устройства должен быть реализован контроль скорости вращения.

3 

4 Расчетная часть

Экспериментальная установка предназначена для получения биотоплива из органических отходов методом анаэробного сбраживания в лабораторных условиях. Нами так же был разработан промышленный образец установки, расчет которого приведен ниже.

4.1 Расчет мощности привода

Рисунок 10. Силы взаимодействия между мешалкой и средой

Рассмотрим силы, действующие между витком мешалки и средой. При перемешивании среда, равномерно вращаясь под действием окружной силы , приложенной по касательной к окружности среднего диаметра витка, перемещается вдоль оси мешалки под действием осевой силы F. Развернем виток мешалки в наклонную плоскость, а среду представим в виде ползуна. При равномерном перемещении по наклонной плоскости ползун находится в равновесии под действием системы сил F,, Fnи Fтр, из которых Fn - нормальная реакция наклонной плоскости, Fтр = fFn - сила трения. Результирующая сила R отклонена от силы Fn на угол трения .

Определим осевую силу F, Н:

,(4.1.1)

где - сила поступательного давления большого витка, Н;

- сила поступательного давления малого витка, Н;

- сила тяжести, Н.

Силу поступательного давления большого витка найдем по формуле:

, (4.1.2)

где P - величина давления, Па;

S1 - площадь давления большого витка мешалки, м2.

Величина давления определяется как:

, (4.1.3)

где - плотность смесикг/м3;

- средняя высота мешалки из условия, что давление будет определяться как средняя величина воздействия витков на биомассу (давление распределяется по закону треугольника - возрастает линейно по высоте), м.

Площадь давления большого витка мешалки можно найти по формуле:

, (4.1.4)

где L - длина витка мешалки, м;

b - ширина витка мешалки, м.

Длина большого витка мешалки находится по формуле:

, (4.1.5)

где - количество витков;

- радиус витка, м;

- ход витка, м.

Подставив значение формулы (4.1.5) в формулу (4.1.4) получим:

Зная значение выражения (4.1.4), можем найти силу поступательного давления большого витка из формулы (4.1.2)

Найдем угол подъема витка Ш, т.е. угол, образованный разверткой винтовой линии по среднему диаметру витка и плоскостью, перпендикулярной оси вала мешалки

, (4.1.6)

Откуда

- угол трения.

- диаметр большого витка мешалки, м.

Аналогично проведем расчет для малого витка.

Откуда

Длина малого витка мешалки находится по формуле:

, (4.1.7)

Силу поступательного давления малого витка найдем по формуле:

, (4.1.8)

, (4.1.9)

где - сила тяжести большого витка, Н;

- сила тяжести малого витка, Н;

- сила тяжести вала, Н.

, (4.1.10)

где - ширина большого витка, м;

- толщина витка, м;

- плотность материала витка, кг/м3.

Аналогично проведем расчет силы тяжести малого витка.

, (4.1.11)

где - радиус вала, м;

- длина вала, м;

- плотность материала вала, кг/м3.

Найдем окружную силу , Н

, (4.1.12)

Определим требуемый момент М,

, (4.1.13)

Найдем угловую скорость ,

, (4.1.14)

Определим требуемую мощность , Вт

, (4.1.15)

Найдем установленную мощность привода

, (4.1.16)

С учетом сил трения в подшипниках принимаем . Выбираем двигатель АИР160S4 мощностью .

Передаточное отношение найдем из выражения:

, (4.1.17)

где - число оборотов мешалки, об/мин;

- синхронная частота вращения, об/мин.

Зная передаточное число, подберем редуктор червячный одноступенчатый типа Ч-100.

4.2 Прочностной расчет

Целью данного расчета является проектирование биореактора. Для решения поставленной цели, необходимо решить ряд задач: рассчитать цилиндрическую обечайку, рубашку, плоские днище и крышку корпуса на внутреннее и внешнее избыточное давление [19].

Аппарат предназначен для анаэробного сбраживания органических отходов, имеет сварной корпус, плоские круглые днище и крышку. Корпус соединен с крышкой с помощью фланцев. Также имеет наружную рубашку, состоящую из цилиндрического корпуса. Внутри аппарата находится биомасса. В рубашке теплоноситель с температурой 40°С.

Исходя из технологического задания, руководствуясь экономичными факторами и технической целесообразностью, выбираем для элементов аппарата, непосредственно контактирующих со средой, материал 08Х18Н10Т с величиной допускаемого напряжения [у]=140 МПа при 20?С.

4.2.1 Определение геометрических параметров аппарата

По выбранному базовому диаметру аппарата D= 2,6м выбираем по ГОСТ 12623-78 плоские круглые днище и крышку с размерами:

D = 2,6 м - внутренний диаметр плоских днища и крышки;

Vд=0,317 м3- вместимость днища;

Fд = 5,69 м2 - площадь днища.

Рассчитываем объем обечайки

Vоб=Vап = 20м3 (5.3.1)

где Vапп - объем всего аппарата, м3

Диаметр рубашки:

(5.3.2)

где Dвн- внутренний диаметр аппарата, м

Высоту обечайки рассчитываем по формуле:

(5.3.3)

Тогда

, (5.3.4)

где - расстояние от кромки обечайки до уровня биомассы, м;

0,1м - рубашка должна быть ниже 50-100 мм уровня биомассы;

0,3м - рубашка от фланца, либо от шва должна быть не менее 100мм.

, (5.3.5)

где - высота биомассы.

По исходным данным из таблиц были выбраны материалы для корпуса аппарата - сталь 0Х18Н10Т - и рубашки - сталь ВСт3.

4.2.2 Расчет цилиндрической обечайки при действии избыточного внутреннего давления

Рисунок 11. Схема для расчета обечайки аппарата на внутреннее избыточное давление

Определяем толщину стенки из условия:

(5.3.6)

где R-расчетная толщина стенки, м;

c -прибавка к расчетной толщине, м.

(5.3.7)

где pR -расчетное давление, МПа;

D -внутренний диаметр аппарата, м;

ц- коэффициент сварного шва, ц =1, так как обечайка сваривается автоматической сваркой.

Так как внутри аппарата находится жидкость, следовательно, расчетное давление определяем:

(5.3.8)

где гидр - гидростатическое давление, МПа;

,(5.3.9)

где с - плотность биомассы, с=633;

g - ускорение сил тяжести, g=9,81

- высота биомассы в аппарате, м.

Учитываем гидростатическое давление, т. к. оно составляет более 5% от внутреннего давления.

Прибавка к расчетной толщине:

с = с1 + с2 + с3, (5.3.10)

где с1 - прибавка на коррозию, м

с1 = n.=1.10-3 м (5.3.11)

где n=0,1.10-3 м/год - величина коррозии в год;

ф=12 лет - время эксплуатации аппарата.

с2 - прибавка на эрозию, м

с2 =10.10-3м - поскольку в аппарате находится абразивная среда;

с3 - минусовой допуск на материал, м. Значения минусового допуска определяем по [20] в зависимости от толщины стенки.

с3=0,22.10-3 м

Подставив цифровые значения, получим:

с =1.10-3 +10.10-3+0,22 =11,2210-3 м.

Подставим полученное значение в формулу (5.3.6):

1,3·10-3+ 11,22·10-3 = 12,52·10-3 м.

По сортаменту принимаем толщину стенки цилиндрической обечайки

=14.10-3 м.

Допускаемое внутреннее избыточное давление [p], МПа, определяется по формуле:

[р]=МПа, (5.3.12)

где - толщина стенки из стандартного ряда, м;

с - сумма всех прибавок, м.

При этом должно выполняться условие прочности:

0,5 МПа > 0,24 МПа - условие выполнено.

На этом расчет обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением, заканчиваем. Предварительно без учёта наружного давления, принимаем толщину стенки обечайки s =14.10-3 м.

4.2.3 Расчет цилиндрической обечайки при действии избыточного наружного давления

Рисунок 12. Схема для расчета обечайки аппарата на внешнее избыточное давление

Определим толщину стенки обечайки S, м, нагруженной наружным давлением по формуле (5.3.6) и формуле:

R = max {K2· Dвн ·10-2; }, (5.3.13)

где K2 - коэффициент определяемый по рис. 6.3. [19] в зависимости от коэффициентов K1 и K3. Их определим по зависимостям (5.3.14) и (5.3.15):

где(5.3.14)

где - коэффициент запаса устойчивости, =2,4;

E- модуль продольной упругости, (с. 14 [19]);

, (5.3.15)

где - расчетная длина обечайки, м.

При определении расчетной длины обечайки используем конструктивные схемы (с. 101 [19])

Тогда

По расчетной номограмме на рис. 6.3 [19] принимаем К2 = 0,71. Полученное значение подставляем в формулу (5.3.13):

Принимаем максимальное из значений sR= 12·10м.

По табл. 2.15 [20] для стали марки 0Х18Н10Т с расчетной толщиной стенки 12.10-3 м находим минусовой допуск и определяем величину суммарной прибавки по формуле (5.3.10): с =11,8.10-3 м

По сортаменту принимаем толщину стенки цилиндрической обечайки

= 24·10 м.

Выбираем допускаемое давление по формуле:

, (5.3.16)

где - допускаемое давление из условия прочности, МПа. Определяется по формуле (5.3.17);

- допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости, МПа. Определяется по формуле (5.3.18).

[р]Р=, МПа (5.3.17)

,

[р]Е=,(5.3.18)

где, (5.3.19)

,

,

Принимаем минимальное из значений В1=1,0. Подставим полученное значение в формулу (5.3.18):

Тогда:

Подставим полученные значения в уравнение (5.3.16) и проверим выполнение условия:

Проверяем условия >pR: 0,24 МПа 0,25МПа - условие не выполнено.

Увеличим толщину стенки обечайки до=, тогда

0,35 МПа 0,25МПа - условие выполняется, следовательно, толщина стенки выбрана правильно = .

Были произведены расчеты толщины стенки обечайки при действии внутреннего и избыточного наружного давления. По результатам расчетов видно, что при действии наружного давления требуется большая толщина стенки. В дальнейших расчетах и при конструировании будем использовать S= .



4.2.4 Расчет рубашки при действии избыточного внутреннего давления

Рисунок 13. Схема для расчета рубашки под действием избыточного внутреннего давления

Толщина стенки определяется по формуле (5.3.6):

sR+ c

По формуле (5.3.7):

pR - расчетное внутреннее избыточное давление, МПа

pR=0,25 МПа

Находим минусовой допуск и определяем величину суммарной прибавки по формуле (5.3.10):

с = 11,22·10-3 м

Подставим полученные значения:

s=1,15·10-3 + 11,22·10-3 = 13,37·10-3 м

По сортаменту принимаем толщину стенки рубашки S =14.10-3 м.

Допускаемое внутреннее избыточное давление [p], МПа, определяется по формуле (5.3.12):

При этом должно выполняться условие прочности: >pR ,

0,46 МПа > 0,25 МПа - условие выполнено.

На этом расчет рубашки, нагруженной внутренним избыточным давлением заканчиваем. Предварительно без учёта наружного давления, принимаем толщину стенки рубашки s =14.10-3 м.

4.2.5 Расчет рубашки при действии избыточного наружного давления

Рисунок 14. Схема для расчета рубашки под действием избыточного наружного давления

Определим толщину стенки рубашки S, м, нагруженной наружным давлением по формуле (5.3.13):

Выбираем

Находим минусовой допуск и определяем величину суммарной прибавки по формуле (5.3.10): с = 11,8.10-3 м.

По сортаменту принимаем толщину стенки обечайки s = 22.10-3 м.

Допускаемое давление из условия прочности и устойчивости, МПа. Определяются по формулам (5.3.17) и (5.3.18):

,

где В1 определяется по формуле (5.3.19)

Выбираем В1 = 1.

Определяем допускаемое давление по формуле (5.3.16):

После определения и расчёта толщины стенки аппарата, стенку аппарата проверяют на допускаемое давление [p] >pR: 0,14 МПа > 0,1 МПа - условие выполняется, следовательно, s=.

Были произведены расчеты толщины стенки рубашки при действии внутреннего и избыточного наружного давления. По результатам расчетов видно, что при действии наружного давления требуется большая толщина стенки. В дальнейших расчетах и при конструировании будем использовать s=.

4.2.6 Расчет плоского круглого днища при действии избыточного внутреннего или избыточного наружного давления

Рисунок 15.Схема для расчета плоской крышки аппарата

Толщина днища или крышки рассчитывается по формуле:

, (5.3.20)

где - значение коэффициента зависит от конструкции днищ и крышек и определяется по табл. 7.15[7];

K0 - коэффициент ослабления днища или крышки отверстиями, если отверстие отсутствует, то:

, (5.3.21)

- расчетный диаметр днища таврового соединения.

Находим минусовой допуск и определяем величину суммарной прибавки по формуле (5.3.10):

с = 12,2·10-3 м

S1 = 42 ·10-3 + 12,2·10-3 = 54,2·10-3 м

По сортаменту принимаем толщину крышки S = 56.10-3 м.

Толщина днища толщины сопрягаемой с ней обечайки.

Определяем допускаемое давление по формуле:

При этом должно выполняться условие [p] ? PR: 0,26 ? 0,24 МПа - условие выполнено.

На этом расчет толщины днища заканчиваем. Принимаем толщину днища S1=56.10-3 м.

4.2.6 Расчет плоского круглой крышки при действии избыточного внутреннего или избыточного наружного давления

Рисунок 16.Схема для расчета плоской крышки аппарата

Толщина днища или крышки рассчитывается по формуле:

, (5.3.20)

где - значение коэффициента зависит от конструкции днищ и крышек и определяется по табл. 7.15[7];

K0 - коэффициент ослабления днища или крышки отверстиями, при наличии нескольких отверстий определяется по формуле:

,(5.3.23)

где - расчетный диаметр днища таврового соединения;

- диаметр отверстия.

Расчетное давление определяется по формуле:

Находим минусовой допуск и определяем величину суммарной прибавки по формуле (5.3.10):

с = 2,2·10-3 м

S1 = 47 ·10-3 + 2,2·10-3 = 49,2·10-3 м

По сортаменту принимаем толщину крышки S = 50.10-3 м.

Толщина крышки толщины сопрягаемой с ней обечайки.

Определяем допускаемое давление по формуле (5.3.22):

При этом должно выполняться условие [p] ? PR: 0,23 ? 0,22 МПа - условие выполнено.

На этом расчет толщины крышки заканчиваем. Принимаем толщину крышки S1=50.10-3 м.



5. Безопасность при выполнении НИР

5.1 Безопасность при работе в лаборатории

Исследовательская часть дипломной работы проводилась в лаборатории кафедры МАХП ВГУИТ. При работе в лаборатории могут действовать различные опасные и вредные производственные факторы (ОВПР).

5.1.1 Физические ОВПР

Факторы физической опасности являются наиболее распространенными и характерными для любого рабочего места в лаборатории. Существенное влияние на тепловое самочувствие исследователя оказывают микроклиматические условия. В лабораторном помещении необходимо поддерживать оптимальные параметры микроклимата СанПиН 2.2.4.548-96. Характеристика параметров микроклимата представлена в таблице 1. [Производственная безопасность пищевых предприятий]

Таблица 1 - Микроклиматические условия в лаборатории

Оптимальные значения параметров микроклимата
Категория тяжести работы	Температура, С	Относительная влажность воздуха, %	Скорости движения воздуха, м/с
	Теплый период	Холодный и переходный период	Теплый период	Холодный и переходный период	Теплый период	Холодный и переходный период
IIa	16-27	15-21	40-60	40-60	0,2-0,3	не более 0,2

Правильная ориентация систем вентиляции обеспечивает нормальные микроклиматические условия и чистоту воздуха на рабочих местах. Лаборатория оснащена смешанной системой вентиляции. Искусственная вентиляция представляет собой вытяжную вентиляцию. Естественная вентиляция в лаборатории осуществляется через форточки. Отопление помещений в зимний период осуществляется через центральную отопительную систему.

Одним из важнейших элементов благоприятных условий труда является рациональное освещение помещений и рабочих мест. От степени освещенности напрямую зависит не только здоровье глаз и работоспособность человека, но еще и его физическое и психоэмоциональное состояние [22].

Исследовательские работы, проводимые в лаборатории, можно отнести к 3 разряду зрительных работ.

В лаборатории используют естественное и искусственное освещение. Для защиты от слепящего действия прямых солнечных лучей используют шторы.

В лаборатории используется общее равномерное освещение люминесцентными лампами. Характеристика освещения рабочего места (СНиП 23-05-95) представлена в таблице 2.

Таблица 2 - Характеристика освещения рабочего места

Разряд зрительных работ	Естественное освещение	Искусственное освещение
	Система освещения	КЕО, %	Нормативная освещенность, лк	Тип светильника
		Нормативный
III	Боковое	1,08	300	ЛД-40

Исследовательская работа в лаборатории проводилась на установке с мешалкой и ультразвуковым генератором, работа которой сопровождается шумом и незначительной вибрацией. Так же при включении общей вытяжной вентиляции наблюдается шум. Шум, исходящий от установки вызван работой электродвигателя и генератора ультразвука. Шум может привести к снижению работоспособности, в первую очередь умственной, так как уменьшается концентрация внимания, увеличивается число ошибок, развивается утомление. Такое состояние неблагоприятно отражается на сердечно-сосудистой системе: изменяется частота сердечных сокращений, повышается или понижается артериальное давление и др. [22].

Шум, возникающий при работе установки и включении общей вентиляции в лаборатории, находится на уровне 75-85 дБА. В лаборатории уровень шума не должен быть более 70 дБА (СНиП 23-03-2003). В качестве средств индивидуальной защиты рекомендуется использовать ушные вкладыши. Снижение на 5-20 дБА. Так же к мероприятиям по снижению шума применяются средства коллективной защиты, например, использование средств звукопоглощения.

Ультразвук, при высоких мощностях, (производственных) негативно влияет на здоровье и самочувствие человека: повышение температуры, головная боль, онемение и покалывание конечностей, плохое самочувствие. При длительном и интенсивном воздействии ультразвук может вызвать разрушение клеток тканей [22].

Установлены допустимые уровни звукового давления на рабочих местах (СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96). В лаборатории, при работе оборудования уровень ультразвука составлял 20 кГц, что не превышает предельно допустимых - таблица 3.

Таблица 3- Предельно допустимые уровни ультразвука для работающих [Производственная безопасность пищевых предприятий]

Среднегеометрические частоты октавных полос, кГц	Пиковые значения виброскорости, м/с	Уровни виброскорости, дБ
16-63		100

Помещение лаборатории, согласно ГОСТ 12.1.038-82 относится ко второй категории по степени опасности поражения людей электрическим током, то есть к помещениям с повышенной опасностью. Электрические сети лаборатории работают под напряжением 220 В и 380 В. Источником электротравматизма может являться различное электрооборудование: сушильный шкаф, влагомер, весы технические и аналитические, магнитная мешалка.

Электрический ток является одним из наиболее опасных и вредных производственных факторов: он может вызвать местные поражения тканей и органов, судорожное сокращение мышц, нарушение сердечной деятельности и дыхания, потерю сознания, клиническую смерть и даже летальный исход [23]. Мероприятия по защите от электрического тока приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Основные мероприятия по защите от воздействия электрического тока [Производственная безопасность пищевых предприятий]

Наименование мероприятия	Особенность применения
Изоляция токоведущих частей	Сопротивление изоляции 0,5 Ом. Качество изоляции проверяют не реже 1 раза в год в сырых и не реже 2 раз в год в особо сырых помещениях
Защитное заземление	Все металлические конструкции оборудования соединяются с землей через малое сопротивление. Согласно ПУЭ, при напряжении сети до 1 кВ требуется обеспечить сопротивление заземления Rз?4 Ом.
Защитное зануление	В качестве максимальной токовой защиты применяют плавкие предохранители, магнитные пускатели и контакторы с тепловыми рыле.
Защитное отключение	Эта защитная мера, обеспечивающая безопасность путем быстродействующего (время действия 0,1 - 0,2 с и меньше) отключения аварийного участка от сети
Контроль за состоянием оборудования и своевременный ремонт	Согласно ПУЭ

В лаборатории так же установлен компьютер. Неправильная организация труда за компьютером может навредить здоровью: нарушение зрения и внимания, расстройство нервной системы, заболевания опорно-двигательного аппарата, кистей рук и т.д. Условия работы на рабочем месте с компьютером должны соответствовать СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.



5.1.2 Психофизиологические ОВПР

Одним из условий рациональной организации рабочего места является предупреждение или снижение преждевременного утомления работающего человека, предотвращение у него психофизиологического стресса, появления ошибочных действий. Для психологической разгрузки предусмотрена специальная комната. Более конкретные меры будут зависеть от количества и уровней психофизических факторов на конкретном рабочем месте, в данном случае в лаборатории кафедры. Так же в течении рабочего времени рекомендуется изменение рабочей позы в процессе работы, непрерывная работа должна составлять не более 1 часа. Организация труда и его безопасность должна строиться на основе учета закономерностей не только физиологических, но и психологических реакций работающего на те или иные условия окружающей его среды.

5.2 Пожарная безопасность в лаборатории

В соответствии со СНиП 21-01-97 с изм. 2002 должны быть предусмотрены конструктивные, объемно-планировочные и инженерно-технические решения, обеспечивающие пожарную безопасность. В соответствии с НПБ 105-03 помещение относится к категории В - пожароопасное.

Пожар в лаборатории так же может возникнуть при эксплуатации ЭВМ и другого оборудования, возможны возникновения короткого замыкания, перегрузки, перенапряжение. При возникновении аварийных ситуаций происходит резкое выделение тепловой энергии, которая может явиться причиной возникновения пожара. Тушить такие установки необходимо пенными огнетушителями. В помещении, где установлен компьютер, должна быть обеспечена пожарная безопасность в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91.

В целях обеспечения безопасной работы в учебной лаборатории выполняются следующие мероприятия: разработана инструкция по технике безопасности, установлен железный ящик для легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), обеспечивается очистка, обезвреживание и улавливание вредных выбросов, отходов и отбросов в атмосферный воздух, воду и почву. Отходы химических реактивов выносятся на склад.

В целях пожарной безопасности у входа в лабораторию установлен ящик с песком и имеется огнетушители ОП-1,ОУ-2 для тушения пожаров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и газов, различных растворителей и других сгораемых материалов, а также асбестовые одеяла, прилагается противогаз марки «Б».

5.3 Первая медицинская помощь

Основной целью в оказании первой медицинской помощи является умение оказать помощь человеку, получившему травму или страдающему от внезапного приступа заболевания, до момента прибытия квалифицированной медицинской помощи.

ПМП при порезах. Промыть рану антисептическим средством (например, спиртовой раствор йода или раствор перекиси водорода) или водой с мылом. Для очистки загрязненных ран использовать чистую салфетку или стерильный тампон. Очистку раны начинать с середины, двигаясь к ее краям. Наложить небольшую повязку.

ПМП при кровотечении. Наложить давящую повязку, для чего полностью забинтовать поврежденное место, накладывая бинт спирально. При наложении повязки на руку или ногу, оставлять пальцы открытыми: по пальцам можно определить, не туго ли наложена повязка - если пальцы начинают холодеть, неметь или изменять цвет, слегка ослабить повязку.

Наложение жгута является эффективным способом полной остановки артериального кровотечения. Жгут накладывается на конечность выше поврежденной части примерно на 5 см. В качестве жгута можно использовать широкую полосу материи. Завяжите жгут на один узел совершенно свободно. Затем в петлю вставьте какую-нибудь палку или дощечку, или ножницы и закрутите повязку до необходимой степени, пока кровотечение не прекратится. Зафиксируйте предмет (палку, дощечку) двойным узлом. Запомните время наложения жгута - нельзя оставлять жгут более двух часов ввиду опасности омертвления конечности.

ПМП при ожогах. Необходимо осторожно удалить одежду с поврежденной поверхности тела. Ожоговую поверхность необходимо охладить холодной водой. После охлаждения накройте пораженную область чистой влажной салфеткой, чтобы предотвратить попадание инфекции и облегчить боль. Волдыри не прокалывать.

7. 

7. Технико-экономические расчеты

7.1 Бизнес-план

Резюме

ООО «Партнер» специализируется на оказании инженерных услуг для предприятий различных отраслей промышленности. Целью организации является: проведение локальных и комплексных работ по разработке новых технологий, проектированию, изготовлению и поставке нового оборудования для предприятий различных отраслей промышленности; деятельность по проведению экспертиз существующего и разрабатываемого оборудования, подбор необходимого оборудования для как вновь организованных, так и для действующих производств, включая поставку оборудования, техническое сопровождение (надзор) при запуске в эксплуатацию; активное участие в проведении научно-исследовательских работ в области инновационных и наукоемких технологий и оборудования.

ООО «Партнер» инициирует старт проекта по организации серийного производства оборудования для получения биотоплива на арендуемых площадях в г. Воронеж.

Данное оборудование предназначено для получения биотоплива и минеральных удобрений из многокомпонентных органических отходов методом анаэробного сбраживания. Разработанная нами технология уникальна тем, что позволяет утилизировать комплекс отходов пищевой и кормовой промышленности в пропорциях производства разные по дисперсному составу и агрегатному состоянию.

Ввиду уникальности оборудования, в настоящее время конкурентов, предлагающих подобную продукцию на внутреннем и внешнем рынке нет.

Основным предполагаемым рынком сбыта будут являться предприятия пищевой и кормовой промышленности, а так же фермерские хозяйства и сельскохозяйственные угодья.

Организация провела необходимые испытания продукции и готова к производству. Проведение дополнительных исследований не требуются.

В настоящем бизнес-плане рассматривается производство оборудования для получения биотоплива и минеральных удобрений из многокомпонентных органических отходов методом анаэробного сбраживания. Из финансовых прогнозов следует, что проект окупится через 0,4 года начала реализации проекта.

Характеристика оборудования

Разработка промышленных образцов установки для переработки и утилизации отходов животноводства, растениеводства, пищевой (кормовой) промышленности и канализационных стоков с получением биотоплива и минеральных удобрений на собственном энергообеспечении обеспечивают:

- эффективную утилизацию отходов пищевых и кормовых производств;

- снижение уровня загрязнения окружающей среды и повышение степени экологической безопасности;

- потенциальную экономию расхода традиционных видов топлива (газ, мазут, бензин и др.);

- потенциальное снижение себестоимости продукции и как следствие рост эффективности промышленного производства и соответствующих ему макроэкономических показателей;

- высокий потенциал готовности к транспортировке и использованию конечного продукта;

- интенсификацию спроса на биотопливо в непромышленных секторах экономики;

- рост потенциала возобновления используемых видов топлива;

- апробированную базу для создания серийного производства биоэнергетических установок.

Развитие биогазовой энергетики способно принести существенные экономические выгоды всем заинтересованным участникам сельскохозяйственного и энергетического рынков:

- для инвестора - при условии комплексного использования продукции биогазовой станции, срок окупаемости таких проектов составляет порядка 0,5 года;

- для фермеров и сельскохозяйственных организаций - сокращение издержек за счет покупки дешевого биошлама, а так же возможность существования на собственном энергообеспечении;

- для промышленных предприятий - снижение экологических платежей, собственная генерация электроэнергии и тепла.

Внедрение биоэнергетических проектов позволит:

- для государства - снижение нагрузки на региональный и муниципальный бюджеты, увеличение налоговой базы за счет развития сельскохозяйственных предприятий;

- для российской энергетики - оптимизация энергетического баланса, высвобождение дополнительных объемов природного газа для экспорта на европейские рынки, где цены выше, снижение нагрузки на сети и генерирующие мощности, снижение затрат на развитие и ремонт сетевого хозяйства.

Обоснование рынков сбыта

86% потребляемой в мире энергии получено из традиционных источников (нефть, газ, уголь). Доля возобновляемых источников в мировом энергопотреблении -- менее 9%. С точки зрения динамики и объемов потребления основными сегментами мирового рынка альтернативной энергетики являются биотопливо (биоэтанол и биодизель), солнечная и ветряная энергетика.

Рынок биогаза на сегодняшний момент наиболее развит в Европе, что объясняется тем, что именно развитые страны ЕС первыми внедрили программы перехода к альтернативным источникам энергии и планомерно поддерживали инициативы, направленные на внедрение новых технологий.

В настоящее время европейский рынок биогазовых установок оценивается в 2 млрд долларов, по прогнозам он должен вырасти до 25 млрд к 2020 году.

В европейской практике 75% биогаза производится из отходов сельского хозяйства, 17% - из органических отходов частных домохозяйств и предприятий, еще 8% - канализации (установка в канализационно-очистных сооружениях).

Сегодня первое место по количеству действующих биогазовых заводов принадлежит Германии -- в 2010 году их насчитывается более 9 000. Только 7% производимого данными предприятиями биогаза поступает в газопроводы, остальное -- используется для нужд производителя. В перспективе 10-20% используемого в стране натурального газа может быть заменено биогазом.

С точки зрения масштабов применения биогаза лидирует Дания: данный вид топлива обеспечивает почти 20% энергопотребления страны.

Среди других европейских стран с высокими темпами развития рынка биогаза стоит выделить Великобританию, Швецию, Норвегию, Италию, Францию, Испанию, Польшу и Украину.

Рынок биогаза в США развивается значительно медленнее, чем в Европе. Например, несмотря на наличие большого числа ферм, на территории страны действует всего около 200 биогазовых заводов, работающих на сельскохозяйственных отходов.

При этом в США довольно высокий уровень утилизации биогаза свалок -- около 50%, биогаза канализационных стоков -- около 10%.

Рынок биогаза в Азии характеризуется меньшими масштабами проектов (в основном, мини-установки для индивидуального использования: для получения газа для приготовления пищи и реже обогрева одного домохозяйства) и меньшей технологичностью используемого оборудования. Тем не менее, темпы роста индустрии в Китае, Индии, Непале, Вьетнаме, некоторых африканских странах впечатляют.

Основной объем биогаза в Азии и Африки подучают из пищевых отходов и отходов жизнедеятельности человека (канализация).

Лидером по использованию биогаза среди развивающихся стран является Китай, где на постоянной основе работает более 20 млн биогазовых установок, размещенных на свалках и канализациях. Весь выработанный газ идет на частное применение, не ведется работ по подключению малых установок к газопроводу. При сохранении текущих темпов роста биогазовой индустрии (а это практически ежегодное удвоение рынка), Китай выйдет в мировые лидеры уже к 2020 году.

В африканских странах сегодня работает 2 млн биогазовых предприятий, которые обеспечивают газом около 10 млн человек. 80% твердого остатка, образуемого в результате работы установок идет на удобрения. По расчетам экспертов, емкость биогазового рынка в Африке -- 20 млн установок.

В Непале используются свыше 150 тыс. биогазовых установок, во Вьетнаме -- 25 тыс. В программах данных стран внедрение около 2 млн установок к 2020 году.

Российский рынок биогаза

На фоне того, как большинство стран мира обратило свое внимание на развитие альтернативной энергетики, Россия, напротив, продолжает наращивать темпы добычи и экспорта традиционного топлива. В структуре топливно-энергетического баланса страны ведущая роль принадлежит таким энергоресурсам, как газ (53% совокупного потребления энергии) и нефть (18,9%). Кроме того, около 18% энергобаланса приходится на долю твердого топлива (угля и пр.). Нетопливные источники энергии занимают только 10,4% спроса.

Из 1066,7 млрд кВт-ч выработанной электроэнергии в 2009 году:

· более 68% произведено тепловыми станциями;

· около 15-16% - гидроэлектростанциями;

· около 17% - атомными станциями.

С использованием возобновляемых источников энергии в России ежегодно вырабатывается не более 8,5 млрд кВт-ч электрической энергии (без учета гидроэлектростанций установленной мощностью более 25 МВт), что составляет менее 1% совокупного объема.

Общая мощность электрогенерирующих установок и электростанций, использующих возобновляемые источники энергии, не превышает 2200 МВт. Основной вклад в производство электроэнергии вносят тепловые электростанции на биомассе (62%) и малые гидроэлектростанции.

Российские электростанции на биомассе в качестве топлива используют древесину, растительные отходы, торфяные брикеты.

На биогазе работают, главным образом, тепловые станции: на них приходится 3% выработки тепловой энергии в России на базе возобновляемых источников, что эквивалентно 1,8 млн Гкал тепла.

Выбранный сегмент рынка, его объем и динамика, целевая группа потребителей

Развитию рынка биогаза, а также прочих видов альтернативной энергии, в России препятствуют низкие тарифы на газ и энергию, отсутствие современной системы управления отходами и государственной поддержки, низкая экологическая сознательность населения и предпринимателей.

Тем не существуют и положительные моменты, которые в будущем должны способствовать росту производства и потребления биогаза.

Можно выделить ряд предпосылок для развития рынка биогаза в нашей стране.

1. Истощение запасов традиционных нефти и газа и возникающий дефицит газа, увеличение стоимости разработки оставшихся месторождений, повышение тарифов на газ и электроэнергию.

Данная тенденция является общемировой, но в России проявилась относительно недавно. Сегодня можно наблюдать ежегодный рост тарифов на газ на ~ 25%, на электроэнергию от 10 до 15%. В ближайшие 5-6 лет Россия по величине цен на энергоресурсы приблизится к уровню европейских стран, что, при отсутствии культуры эффективного использования со стороны населения и недостаточном развитии российской промышленности негативно скажется на экономической обстановке в стране.

2. Наличие в России регионов, которые до сих пор не имеют газоснабжения и постоянного энергоснабжения.

Проблема низкой плотности покрытия газовых и электрических распределительных сетей традиционна для нашей страны: многие населенные пункты, даже в центральной России, не имеют газопроводов, отдаленные от центра территории иногда не имеют даже света.

Но даже на тех территориях, которые газифицированы и элетрофицированы, подключение к коммуникациям стоит очень дорого. Это, в частности, сдерживает развитие рынка малоэтажного домостроения, сельскохозяйственных частных предприятий, других небольших производств.