,

$ 72.66 84.31

Сельское хозяйство

Обоснование применения биогаза в качестве моторного топлива в фермерских хозяйствах

Лента новостей

Путин: из 67 морских портов загружено на полную мощность менее 10% объектов

Уровень бедности в России снижен: Минфин и Счетная палата об исполнении бюджета за 2020 год

Эксперт назвал альтернативу российскому газу для ЕС

Минфин и Минэкономразвития отчитались по восстановлению экономики РФ

Мишустин: к ценам на продукты очень много вопросов

Саудиты предложили создать для рынка газа и угля аналог ОПЕК+

В Москве стартует Конгресс устойчивого развития ESG

Кабмин и Центробанк реализуют совместный план борьбы с инфляцией

Эксперты предсказали увеличение доли нефтегазовых доходов в структуре бюджета РФ

Segezha Group выкупит активы лесного фонда у Bonun Capital

ФАС проконтролировала тарифы на электроэнергию на 2022 год

Узбекистан арендует российские земли сельхозназначения

Новак: Россия способна охладить энергетические рынки Европы

Путин охарактеризовал ситуацию на энергорынке Евросоюза

Кудрин призвал «отвязывать» экономику России от нефтегазовых доходов

Исследование: «Северный поток–2» создает поводы для волнения Украины и Польши

Энергетический кризис в Европе набирает силу

Минфин спрогнозировал цены на нефть до 2050 года

Эксперты: КНР и ЕС критически нуждаются в энергоносителях России

На заседании кабмина Мишустин заявил о профиците бюджета

Цена на газ в Европе превысила 1 тыс. долларов США за 1 тыс. кубов

«Газпром» и правительство Венгрии подписали долгосрочный газовый контракт

В комитете ТПП высказались за свободные тарифы на рынке ЖКХ

Мишустин: общество ожидает от бизнеса социальной ответственности

Металлурги: акциз на сталь и НДПИ на железную руду должны быть ниже

В Минпромторге заявили об усилении борьбы с незаконным оборотом промышленной продукции

В РЖД сообщили о третьей очереди расширения БАМа и Транссиба

Эксперты рассказали, какие страны заинтересованы в запуске «Северного потока–2»

Стоимость гречки в рознице побила десятилетний рекорд

ФАС и ФНС проверят цены на стройматериалы

Эксперты: стоимость нефти Brent может взлететь из-за дефицита газа в Европе

Цена российского газа обновила исторический рекорд в Европе

ФАС инициировала антикартельные проверки в металлургической отрасли

РЖД предложили отменить госрегулирование тарифов на пассажирские перевозки

НКР: металлурги вышли в лидеры по эффективности инвестиций

В Германии раскрыли главные преимущества «Северного потока–2» для России

ВЭБ.РФ выделит 445 млрд рублей на мегапроект «Газпрома»

Японские аналитики восхитились успехами российской экономики

Россия и Китай сообщили о завершении мегапроекта

Кабмин дополнительно выделит на ремонт автодорог в регионах 16,7 млрд рублей

Экономист: 2022 год может начаться с разорения предприятий в регионах

Минсельхоз США обеспокоился урожаем российской пшеницы

РЖД разрешит перевозки грузовых контейнеров в полувагонах

Оператор «Северного потока–2» сообщил о закачке топлива в газомагистраль

ФНС отчиталась по налогам на сверхдоходы россиян в I полугодии

Мишустин: развитие национальной водородной энергетики – приоритет

ЧП на заводе «Газпрома»: цены на газ в ЕС обновили рекорд

Минпромторг сообщил о снижении стоимости «борщевого набора»

Индекс PMI: обрабатывающая отрасль РФ демонстрирует снижение показателей

Экспорт товаров из РФ в США вырос на 26%

«Газпром» отказался от наращивания поставок газа через Украину

В Общественной палате обсудили рекордный рывок экономики РФ

Кабмин увеличит Резервный фонд за счет нефтегазовых доходов бюджета

Россия заняла второе место в Европе по низкой стоимости бензина

Минэнерго ограничит экспорт бензина и дизтоплива

Росстат зафиксировал дефляцию цен

В RFP Group предложили приватизировать русский лес

Путин указал на низкие темпы реализации нацпроектов

В Госдуме предложили меры для снижения цен на продукты из «борщевого набора»

США предложили России закрыть угольные электростанции

Кабмин продлил действие пониженной ставки НДС для авиаперевозчиков

ЕС намерен ввести таможенные и климатические пошлины на импорт российской стали и алюминия

Росстат рассчитал долю доходов от продажи углеводородов в национальном ВВП

«Регуляторная гильотина» аннулировала 90% устаревших актов – Дмитрий Григоренко

Минэкономразвития вертикально повысил прогноз по росту ВВП

Донастройка налоговой системы: Минфин предложил увеличить страховые взносы

В Союзе виноградарей и виноделов РФ прокомментировали скандал с французским шампанским

В ФАС рассказали о способах стабилизации цен на социальные продукты

Страны-участники ОПЕК+ решат дальнейшую судьбу сделки

Минстрой предложил повысить плату за капитальный ремонт жилых домов

В ФАС рассказали, какие изменения ожидают россиян с 1 июля 2021 года

Прямая линия 2021: Владимир Путин пояснил, почему дорожают стройматериалы

Силуанов назвал главные вызовы для экономики России

НЛМК прокомментировал решение кабмина о введении экспортной пошлины на металл

В кабмине заявили о необходимости масштабной реструктуризации экономики РФ

Путин утвердил поручения по развитию Транссиба и БАМа

Семьям с детьми-дошкольниками кабмин дополнительно выделит 55 млрд рублей

«Совет производителей энергии»: эксперты заявили о чрезмерной энергоемкости промышленности РФ

Раньше намеченного срока: подрядчик отремонтировал 850 метров нижневартовской набережной

Одной из основных задач при эксплуатации автотранспорта является разработка мероприятий по защите окружающей среды от токсичных компонентов выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС). От ДВС на жидких топливах агрессивных выбросов получается намного больше, чем от газовых ДВС. Таким образом, использование газового топлива в ДВС является весьма актуальной задачей.

Биогаз один из наиболее экологически чистых топлив для транспортных средств, поскольку производит минимальный объем выбросов по двуокиси углерода и твердым частицам. Газовый двигатель работает тише, уменьшаются вибрации, что способствует улучшению условий труда водителей. [2, 6, 7]

Эффективность биогаза как моторного топлива зависит от содержания метана и отсутствия таких вредных примесей как: сероводород, аммиак, углекислый газ и влаги. Их наличие способствует образованию коррозии металла, засорению и быстрому износу деталей и узлов агрегата. Именно по этой причине, до начала применения в ДВС, биогаз следует подвергнуть тщательной очистке. [11, 12]

Новизна исследований заключается в том, что в качестве основного фильтрующего элемента предлагаем использовать природный минерал цеолит, добываемый на Хонгуринском месторождении Сунтарского района Республики Саха (Якутия). [3, 9, 10]

Наличие полостей и каналов в микроструктуре цеолитов, а также достаточно большая свобода движения катионов и молекул воды определяет уникальные свойства цеолитов. Обезвоженные путем нагревания цеолиты приобретают способность адсорбировать внутрь структуры молекулы различных веществ, которые по своим размерам не превышают диаметр входных пор-окон. В водной среде цеолиты легко обменивают свои катионы на другие, находящиеся в растворе. В процессах адсорбции и ионного обмена цеолиты проявляют тенденцию к избирательному поглощению одних ионов или молекул перед другими. При изменении внешних условий адсорбированные молекулы могут быть удалены из цеолитов, а обменные катионы заменены другими, в результате чего цеолиты регенерируются и могут работать в цикличном режиме. [7, 8, 15]

Для использования биогаза в ДВС следует вначале очистить его от вредных примесей. Во вторых – следует довести содержание метана в биогазе до 80% и выше.

Наиболее простым и экономичным способом очистки биогаза является сухая очистка в специальном фильтре. В качестве адсорбера в котором применяется природный цеолит. [8, 9, 10]

Минимальная стоимость материалов, простота эксплуатации фильтра и регенерация адсорбера делают этот метод надежным средством защиты газгольдера, компрессоров и двигателей внутреннего сгорания от коррозии, вызванной продолжительным воздействием вредных примесей, содержащихся в биогазе.

Для анализа сорбционных свойств образец цеолита был измельчен и отсортирован на фракции.

Рисунок 1. – Модернизированный фильтр: 1 – корпус фильтра; 2 – природный цеолит; 3 — нижняя сетчатая перегородка; 4 – верхняя сетчатая перегородка; 5 – штуцер для подвода газа; 6 – штуцер для отвода газа.

 

 

При разработке фильтров использовали корпус от фильтра грубой очистки топлива КамАЗ-740. Фильтр состоит из одного отсека наполненного природным цеолитом. С обеих сторон он оснащен входным и выходным штуцерами. [13, 14, 16]

Принцип работы модернизированного фильтра следующий. К штуцеру 5 под давлением поступает неочищенный биогаз, который проходит по центральному каналу. Затем проходит через нижнюю сетчатую перегородку 3, поступает в слой фильтровального материала – цеолита 2, после очистки биогаз проходит через верхнюю сетчатую перегородку 4 и подходит к выходному штуцеру 6.

Средний уровень газификации в России составляет менее чем 70% в городах и не более 50% в сельской местности. Отмечают, что в ряде регионов страны степень газификации и вовсе составляет менее 10%. По данным имеющимся у «Межрегионгаза», такая ситуация с газификацией не редкость для многих субъектов Северо-Западного, Дальневосточного, Уральского и Сибирского федеральных округов.

Для России, которая является энергетической сверхдержавой в мире, складывается довольно уникальная ситуация, при которой применение современных биогазовых технологий становится не только выгодным, но и единственно возможным способом обеспечить свои энергетические потребности. [5, 19]

Постоянный рост цен на газ, а также полное его отсутствие во многих сельских местностях также подталкивают к развитию биогазовой индустрии.

В настоящее время в Якутии имеются трудности с доставкой традиционных видов топлив (уголь, нефтепродукты и т. п.) в отдаленные районы республики, а использование биогаза, частично может, обеспечит потребности сельских жителей, хотя бы в период распутицы – весной и осенью.

В сельской местности РС (Я) основным потребителем жидких топлив нефтяного происхождения является сельскохозяйственная техника. Даже частичный перевод этой техники на биогаз позволил бы снизить потребление жидких нефтяных топлив в отдалённых районах. Использование биогаза уменьшит затраты на традиционное нефтяное топливо. Основной экономический эффект от биогаза обуславливается возможностью перехода фермерских хозяйств на автономное энергообеспечение, что, снизит себестоимость сельхозпродукции.

Таким образом, перечисленные выше особенности биогаза позволяют сделать вывод о необходимости перевода парка сельскохозяйственной техники Республики Саха (Якутия) на биогаз.

Расчеты среднего объема вредных выбросов автотранспорта в атмосферу при работе на нефтяном топливе относительно СО показывают, исходя из парка сельскохозяйственной техники с бензиновыми ДВС Якутии, числа рабочих дней в году Драб.дней г – 305 [4] и среднесуточного пробега автомобилей, Lcc [3] 15857.938 кг/год.

Акцент ставится на автомобили «УАЗ», которые составляют 40 % парка сельскохозяйственной техники с бензиновыми ДВС Якутии. При их переводе на биогазовое топливо теоретический объем вредных выбросов СО, снизится на 5 969. 386 т/год.

Таблица 1.  Ожидаемый эффект при переводе на биогаз

Расчетные параметры

При работе на нефтяном топливе

При переводе 40% парка на биогаз

Количество автопарка, шт.

10 439

6257

Среднегодовой пробег, км/год.

487 936 560

304 263 120

Выбросы в атмосферу при работе на нефтяном топливе относительно СО, т/ год

15 857.938

9888.551

 

Биогаз содержит следующие компоненты: метан — СН4, водород — Н2, кислород — О2, оксид углерода — СО, сероводород — Н2S и др. [5]

Согласно ГОСТ 27577-2000 по физико-химическим показателям газ должен соответствовать требованиям и нормам, приведенным в таблице 2.

 

Таблица 2. Физико-химические показатели природного газа

Наименование показателя

Значения природного газа

Значения биогаза

Метод испытания

1 Объемная теплота сгорания низшая, кДж/м3, не менее

31800

32260

По ГОСТ 22667

2 Относительная плотность к воздуху

0.55-0.70

0.72

По ГОСТ 22667

3 Расчетное октановое число газа моторному методу), не менее

105

110

По п. 6.4

4 Концентрация сероводорода, г/м3, не более

0.02

0

По ГОСТ 22387.2

5 Концентрация меркаптановой серы, г/м3, не более

0.036

0

По ГОСТ 22387.2

6 Масса механических примесей в 1 м3, более

1.0

1.0

По ГОСТ 22387.4

7 Суммарная объемная доля негорючих компонентов, %, не более

7.0

6.6646

По ГОСТ 23781

8 Объемная доля кислорода, %, не более

1.0

0

По ГОСТ 23781

9 Концентрация паров воды, мг/м3, не более

9.0

0

По ГОСТ 20060, раздел 2

Примечание — Значения показателей установлены при температуре 293 К (20 °С) и давлении 0.1013 МПа.

 

Отсутствие химических связей между горючими компонентами в биогазовом топливе позволяет рассчитывать теплоту сгорания газового топлива по принципу аддитивности. Низшую теплотворную способность при нормальных условиях (273.16 К и 101 кПа) можно определить с помощью эмпирической формулы Д.И. Менделеева [1]

Следовательно, исходя из состава полученного биогаза (таблица 1) определим низшую теплоту сгорания по формуле:

Подставляя объемные доли компонентов биогаза, получаем низшую теплоту сгорания до очистки:

  

Относительная плотность смеси биогаза вычисляется по формуле [4]:

Поскольку биогаз получается из органических отходов, то его химический состав сильно отличается. Для сравнения теплотворной способности природного газа с разными видами горючих газов введено Число Воббе (Wobbe index). Природный газ с различным химическим составом и того же значения числа дает такое же количество тепла при сгорании в определенных условиях. [18] Определим число Воббе, характеризующее постоянство теплового потока, получаемого при сжигании биогаза разных содержаний метана:

Таблица 3. Расчетные характеристики биогаза

Концентрация метана и примесей

при соотношениях, %

Низшая теплота сгорания, МДж/м3

Плотность смеси биогаза,

кг/м3

Число Воббе, МДж/м3

50:50

21.18

1.237

21.06

60:40

21.56

0.916

21.45

70:30

25.13

0.855

26.73

80:20

28.69

0.79

32.60

90:10

32.26

0.72

39.83

 

Таким образом, из расчета видно, что после очистки биофильтром до содержания метана 80 и более % низшая теплота сгорания увеличивается на 11.077 МДж/м3.

По требованиям, предъявляемым к природным газам (ГОСТ 5542-87) установлено номинальное значение числа Воббе с отклонением от него не более ±5%, чтобы учесть неоднородность и непостоянство состава природных газов 39400–52000 МДж/м3. [5, 20]

Расчетные характеристики очищенного биогаза до содержания метана 80 и более % соответствуют требованиям, предъявляемым к природным газам. Следовательно, после очистки биогаза природным цеолитом можно использовать его, как моторное топливо.