ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

Чтобы получить необходимую для процесса брожения температуру и по возможности поддерживать ее на постоянном уровне, следует прежде всего подогреть подаваемый в реактор субстрат до нужной температуры, дополнительный же подвод теплоты необходим для компенсации тепловых потерь. Теплоту можно подводить к субстрату в рабочем пространстве реактора или в питающем его устройстве. Поскольку перепады температуры отрицательно влияют на ход биологического процесса, необходимо по возможности сочетать подвод теплоты с интенсивным перемешиванием.

Для небольших реакторов с перемешивающими устройствами вполне подходят теплообменные нагревательные аппараты (шланги, цилиндрические или плоские теплообменники), через которые прокачивается горячая вода (более 60 ⁰С) и которые можно вынимать из реактора при его очистке.

Существуют нагреватели, встроенные в стенки реактора. Кроме того, подогрев субстрата можно осуществлять непосредственно, подавая в него горячую воду или пар. В этом методе вода служит и для разбавления, и для турбулизации субстрата.

Равномерную передачу теплоты субстрату можно обеспечивать с помощью теплообменников, расположенных вне реактора, их следует применять только в сочетании с системой принудительной циркуляции субстрата, что влечет за собою соответствующее повышение затрат, но позволяет надежно регулировать температуру брожения. Более высокая температура, которую необходимо было бы поддерживать, в частности в установках с термофильными бактериями, повышает риск налипания взвешенных твердых частиц на поверхность теплообменника.

Теплообменники, предназначенные для подогрева загружаемой в реактор массы путем вторичного использования запасенной отводимым субстратом теплоты. Этого можно добиться либо посредством теплового насоса, оснащенного конденсатором или испарителем, конструкция которого должна обусловливаться в каждом конкретном случае свойствами субстрата. Энергия, потребная для процесса брожения, расходуется на подогрев субстрата от температуры подаваемого в реактор жидкого навоза до температуры брожения, а также на компенсацию потерь, вызванных радиацией и теплопроводностью. Энергия, которой следует располагать для подогрева массы, загружаемой в реактор, до температуры процесса, зависит от массы субстрата, его средней удельной теплоемкости, разности между температурой процесса и температурой загружаемого материала. Применение изоляции может снизить на несколько процентов потребность в энергии для компенсации потерь.

Наиболее целесообразным надо признать использование биогаза как источника теплоты. Например, он может быть применен непосредственно для подогрева воды, которая тогда пропускается через теплообменник (потери энергии при этом минимальны!).

Другая возможность состоит в сжигании биогаза в двигателе внутреннего сгорания, соединенном с электрогенератором (воду из системы охлаждения этого двигателя целесообразным будет подавать в теплообменник).

Дополнительный резерв энергии - в той теплоте, которая заключена в удаляемом из реактора шламе; по возможности следует использовать эту теплоту на подогрев загружаемого субстрата и компенсации потерь в реакторе. Простейшую возможность такой утилизации энергии представляет непосредственный перенос теплоты, когда поступающий в реактор жидкий субстрат подогревается в теплообменнике (в котором теплоносителем служит удаляемая из реактора жидкая масса; последняя пропускается через трубки аппарата либо омывает их). Хороших результатов в утилизации отбросной теплоты можно достичь, подавая удаляемую жидкую массу не в промежуточный накопитель, а непосредственно в теплообменник, где удаляемая масса расстается с теплотой и понижает свою температуру до температуры загружаемого субстрата.

Производство горючего газа путем метанового брожения отходов животноводства - один из путей решения энергетической проблемы для большинства сельских районов. При вовлечении в процесс брожения коровьего навоза в газ переходит лишь четверть органического материала, однако этот газ дает на 20% больше теплоты, нежели получается при полном сгорании навоза.