研究和评论:工程和技术雷竞技苹果下载杂志》上
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ISSN: 2319 - 9873
+ 44 7456 035580的过程中,能源大学技术学院,环境屈膝旋转法,Porgsrunn,挪威
收到日期:30/01/2016;接受日期:01/04/2016;发表日期:10/06/2016
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厌氧消化(广告)过程进行了研究。广告反应堆属于UASB(上流式厌氧污泥层)类型学是建造在一个典型的挪威农场(自由/开源软件的农场)在Skien本地化,挪威。核反应堆是用牛的粪便。过程分为两个不同的部分:预处理和广告、硝化和后处理。沼气和肥料是第一部分的输出,液体肥料的输出第二个。本文有两个核心部分:能量/质量流的决心和二氧化碳减排评估。研究表明,能量消耗大于生产。辐射损失代表最重要的能源消耗方面,但可以减少他们通过改变绝缘和/或反应堆的形状。飞行员植物平均能源消耗和热生产1592千瓦时/年和482千瓦时/年,分别。二氧化碳排放量相当于open-air-standing牛的粪便是值得注意的。 Two different probable situations are analyzed: processed manure and not processed manure. The reduction of carbon dioxide releases in the first case, compared to the second, is significant and goes from 32% to 83%. It could be possible to reduce energetic consumption up to 18% halving radiation losses and raise energetic production up to 250% by increasing the methane yield from 20% to 50% of the maximum value.
沼气、厌氧消化、能量、辐射。
厌氧消化(广告)是一种温室气体(GHG)储蓄工具和可再生能源载体(1]。这项工作集中在一个小规模的沼气发电厂建在Skien自由/开源软件的农场中,挪威。底物是牛的粪便。过程分为广告,UASB(上流式厌氧污泥层)反应堆类型,和硝化作用。后者允许实现高营养水平输出的肥料(2]。过程的输入是肥料(添加了25%的水),而输出是沼气从广告,堆肥从最初的分离和硝化后的最终肥料(固体和液体部分)。目前的反应堆FossLab 2012年4月以来一直在使用。这项工作的主要目标是评估能量流(生产和消费)和证明处理粪便意味着更少的公司2、装备的排放。
过程描述
初始底物的流动是60 L /天。从水库泵(P1)露天坦克(R)缓冲罐(B)。后来,这是渗(S)分离的混合(M1)和固体(vermi-composting)的30%和70%的液体。后者注入反应堆(P2)广告(广告)。这个广告对UASB反应器的值保持在平均32°C(经营范围25°C / 35°C)。平均沼气生产230天信用证含有70%的CH4。广告废水送到了硝化反应器(N),氨氮转化为硝态氮由于氧(3),进入反应通过空气注入(P4)。硝化废水混合(M2),分布在两个不同的阶段:一个漏斗形,其中一半的影响被固体和半液体,注入(P3)渗出袋。这里是filtrate-part总数的70%,其余部分是稳定的泡沫。整个过程将沼气产量和肥料(vermin-composting在第一阶段,硝化后的液体和固体肥料)。下表总结了所有组件的数据(表1)。
| R | P1 | B | M1 | 年代 | P2 | 广告 | P4 | N | 平方米 | P3 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 体积(L) | 2500年 | / gydF4y2Ba | 400年 | / gydF4y2Ba | / gydF4y2Ba | 250年 | / gydF4y2Ba | 200年 | / gydF4y2Ba | / gydF4y2Ba | |
| 输入流(L /天) | 60 | / gydF4y2Ba | / gydF4y2Ba | / gydF4y2Ba | / gydF4y2Ba | 42.5 | / gydF4y2Ba | / gydF4y2Ba | 41 | / gydF4y2Ba | / gydF4y2Ba |
| 能力(千瓦) | / gydF4y2Ba | 1.1 | / gydF4y2Ba | 0.75 | 3 | 0.4 | / gydF4y2Ba | 0.4 | / gydF4y2Ba | 0.4 | 0.55 |
表1:数据储层露天坦克(R),泵(P1)、缓冲罐(B),混合(M1),已筛(S),泵(P2),反应堆(广告),泵(P4),硝化反应器(N),混合(M2),泵(P3)。
数据收集
使用了下列工作:在线数据监控通过sensors-network每小时8倍(数据1),离线数据hand-measured通过抽样调查大约每周两次(2)数据,数据测量在实验室(3)数据和数据取自文献(4)数据。前两个类型是存在于数据库实现以前的工作(2在同一个实验室,从19日开始th2012年4月20日结束th2014年2月。下面总结了所有的数据(表2)。
| 数据1 | 数据2 | 数据3 | 数据4 |
|---|---|---|---|
| 沼气流量(L / d) | 鳕鱼在衬底(gCOD /纤维变性) | 泵能力[W],工作时间[h]和维度[m] | (4)热值的甲烷(MJ / Nm3) |
| 甲烷浓度(%) | 和在衬底(问/纤维变性) | 搅拌机的能力[W],工作时间[h]和维度[m] | (5)、(6)衬底热容和密度(kJ /公斤/ K) |
| 二氧化碳浓度(%) | TS在衬底(gTS /纤维变性) | 筛能力[W],工作时间[h]和维度[m] | (7)、(8)、(9)钢铁、绝缘和地面热导率(W / m / K) |
| 喂养广告流(L / d) | / gydF4y2Ba | 灯的能力[W]和工作时间[h] | (10)空气传热系数(W / m2 / K) |
| 进口广告反应堆温度(°C) | / gydF4y2Ba | 广告反应堆维度[m] | 热力和电力能源效率(%) |
| 室温(°C) | / gydF4y2Ba | 硝化反应器维度[m] | (11)传感器和计算机能力[W] |
| 储水箱温度(°C) | / gydF4y2Ba | 储层和缓冲罐维度[m] | / gydF4y2Ba |
表2:在线数据监控通过sensors-network每小时8倍(数据1),离线数据hand-measured通过抽样调查大约每周两次(2)数据,数据测量在实验室(3)数据和数据取自文献数据(4)。
能量平衡
为了理解如果这个实验室积极独立的能量平衡是实现的。净能量是根据(1)来计算的。
E = E生产- E损失- E消耗(1)
两个需要考虑生产例:热或电能。假设分别60%效率(气体/蒸汽轮机联合循环)和30%的效率(先进燃气轮机)。这些方程计算评估显示在附录中(2)和(3)。
在柱状图(图1)可以观察许多方面:三个红色producing-energy-terms需要考虑来自zero-value-ordinate与最后一个代表能源沼气生产效率为100%。consuming-energy-terms累积辐射损失,表示在一个浅蓝色强调与出口温度的变化。反应器温度和进料流量存在也澄清季节性能量流的变化。
图1:季节性的能量流动。
能量损失分为辐射损失(4)广告的反应堆,因为进口反应堆温度总是高于室温,衬底(8)所需的热量,使底物出口温度超过30°C的生物过程。
能源消耗FossLab是由于泵(P1, P2, P3, P4),筛,搅拌机(M1和M2),闪电系统(一个LED灯)和控制系统(传感器和计算机)。使用最大发电量计算,每个组件的工作时间(9),(10),(11)、(12)和(13)。
有限公司2排放
需要考虑两种不同的病例:处理粪便(案例1)而不是处理粪便(例2)。在第一种情况下甲烷的排放量将会由于在燃烧反应(1.1),有限公司2现在在燃烧沼气,没有反应(1.2)和有限公司2导致生产的能源消耗在实验室——假设它是由天然气(1.3)。在第二种情况下,排放量将会由于外站肥料生产CH4(2.1例)和CO的排放2产生的能源生产之前的案例(案例2.2)。
已经使用三个不同的甲烷值由牛的粪便从文献[4- - - - - -6)为了实现客观基准行动算以上(图2)。
图2:二氧化碳的排放。
质量流量分析使用鳕鱼,实现VS和TS浓度(g / L饲料)数据库值以确定为代表的生物效率收益(L甲烷/ g)由(14)和(15)计算。后者产生的化学计量值是0.35 L甲烷/ g鳕鱼根据(17)。修复鳕鱼产量(15)值等于50%,75%和100%化学计量1、生物效率(14)进行评估。如果是后者增加,产生的能量也会增长。结果提出如下与收益率的平均值和总结(数据库期间)值对能源(表3)。
| 情况下 | 鳕鱼产量 | 收益百分比 | 与产量 | 电能 | 热能量 | 甲烷与能源 | 能量比例 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (L CH4 / g鳕鱼) | (%) | (L CH4 / g VS) | (千瓦时) | (千瓦时) | (千瓦时) | (%) | |
| 1 | 0.0713 | 20. | 0.126 | 337.4 | 674.8 | 1124.7 | / gydF4y2Ba |
| 2 | 0.175 | 50 | 0.311 | 841.1 | 1682.3 | 2803.8 | 149% |
| 3 | 0.2625 | 75年 | 0.466 | 1261.7 | 2523.4 | 4205.7 | 274% |
| 4 | 0.35 | One hundred. | 0.621 | 1682.3 | 3364.6 | 5607.6 | 398% |
表3:质量流量otpimization。
另一个分析已经意识到,研究辐射损失。在现实情况下(情况下),辐射损失代表28%的能源消耗(4)。这一项降低了几个程序:
•改变广告反应器形状最小化表面的接触面积室温(B),雷竞技网页版
•减少绝缘的热导率从0.06 W / m / K为0.04 W / m / K (7)(C)情况下,
•增加绝缘的厚度从5厘米到8厘米(D)情况下,
•考虑最好的情况下的“和”之前的所有案件(案件E)。
结果总结了以下(表4)。在E辐射损失描述总消费量的12%。
| 意思是辐射损失(千瓦时/ d) | 百分比在尊重实际情况(%) | 的意思是总消耗能量(千瓦时/ d) | 百分比在尊重实际情况(%) | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 情况下 | 真实的案例 | 1.23 | / gydF4y2Ba | 4.36 | / gydF4y2Ba |
| 案例B | 改变反应器形状 | 0.88 | -28% | 4.02 | -8% |
| 案例C | 减少绝缘导热系数 | 0.85 | -30% | 3.99 | -9% |
| 例D | 增加绝缘厚度 | 0.81 | -34% | 3.94 | -10% |
| 例E | 最好的情况 | 0.44 | -64% | 3.57 | -18% |
表4:能量流的优化。
广告过程比它产生FossLab消耗更多的能量。这种差距可能会减少通过一些权宜之计为了增加能源生产等增加了鳕鱼产量和生物学效率或一些程序以降低能源消耗(辐射损失)。另一方面,这个工艺流程显示自己是最好的方法之一,以避免杰出的牲畜粪便的排放CH4,这是一种强大的温室气体(5)和全球变暖的影响。
我很感激的过程,屈膝旋转法大学能源与环境学院由教授卡洛斯Dinamarca,芬恩Haugen和符文巴克提供数据和指导。
