Оборудование для утилизации жидких отходов

В наше время на судах речного транспорта в основном используются прессы для уменьшения объемов отходов для последующей их утилизации непосредственно на берегу или же оборудование для частичной фильтрации жидких отходов и последующей сдачи их на берег для полной утилизации. И необходимо сделать вывод, что реки России серьезно замусорены.

В отличие от рек на море ведется серьезный контроль по утилизации отходов, поэтому на морском транспорте устанавливается громоздкое оборудование для фильтрации жидких отходов и сжиганию твердых.

Можно ли превратить жидкие отходы человека на судне в электроэнергию [1]?

Рассмотрим процесс утилизации жидких отходов на заводах США и подтвердим возможность установки подобного оборудования на судах.

Утилизация в США происходит по следующему алгоритму:

1. Отстаивание жидких отходов для удаления воды.

2. Выбраживание сырья под давлением и при высокой температуре.

3. Добавление в получившуюся массу бактерий, которые начинают разложение жидких отходов и выделение газа метана.

4. Фильтрация оставшегося материала и сброс в водоем [2].

Конструирование оборудования для утилизации жидких отходов

Как отмечалось ранее, утилизационное оборудование, устанавливаемое на предприятиях, имеет довольно крупные размеры. Конструирование подобного оборудования для судов потребует уменьшения размеров, но его качество и характеристики не должны при этом пострадать.

Преимуществом работы этой установки является выделение метана, который при сжатии и накоплении можно использовать для подогрева воды на судне или для работы дизельных агрегатов (основных и дополнительных). Таким образом, полученный при утилизации отходов метан может быть использован для выработки электроэнергии.

Основным недостатком подобной установки можно считать необходимость большого помещения (пространства). Однако конструкция крупных судов еще на стадии проектирования предусматривает помещение для фильтрации жидких отходов, поэтому остается произвести модернизацию существующего оборудования.

Для выработки электроэнергии также потребуется установка газотурбинного агрегата, обеспечивающего дополнительное электропитание для различных систем судна.

До начала установки необходимо определиться с комплектом оборудования: для различных типов судов он может варьироваться.

Установка такого оборудования на суда с малой численностью экипажа и пассажиров нерациональна, так как вырабатываемого количества жидких отходов будет недостаточно для функционирования системы на полную мощность. Лучшим вариантом модернизации является туристический лайнер, так как на нем сосредоточено огромное количество людей. Даже на небольших морских лайнерах работает и путешествует 4–6 тысяч человек. На речном водном транспорте установку нового утилизационного оборудования целесообразно производить на пассажирские суда.

На рис. 1 представлена схема утилизационного оборудования переработки жидких отходов жизнедеятельности человека, совмещенная с газотурбинной установкой, предназначенной для выработки электроэнергии. Тепловая энергия, получаемая с выхода газотурбинной установкой, может быть повторно использована, например, в теплообменнике для подогрева воды.

 

Рис. 1. Оборудование для утилизации жидких отходов

Емкости для отстоя жидких отходов и трубопроводы для их подачи на судах имеются, поэтому финансовые затраты на их покупку и установку не потребуются.

Возникнет необходимость проведения трубопровода для отвода выделенных газов в баллоны для последующего использования, например, в газовой турбине. Полученное тепло, как отмечалось, можно расходовать на систему отопления судна.

Микротурбины Capstone

В качестве примера установки можно рассмотреть линейку микротурбин Capstone, которые производятся в США. На рис. 2 представлен пример турбины. Существуют российские аналоги микротурбин, например, МГТУ-100.

 

Рис. 2. Микротурбина Capstone

Линейка газотурбин Capstone является довольно дорогостоящим оборудованием, но на крупных лайнерах, приносящих их владельцу большую прибыль, оно быстро окупится. На речных судах, в небольших и некрупных компаниях целесообразно устанавливать российский аналог.

Характеристики газотурбины Capstone [3]:

– мощность электрическая 30 кВт … 1 МВт (возможно объединение нескольких блоков в единый электроэнергетический кластер, управляемый мастер-машиной);

– выходное напряжение 400…480 В, 3 фазы;

– сила тока от 40 А;

– выходная частота тока 50…60 Гц;

– электрический КПД 27…35 %;

– диапазон электрической нагрузки 1…100 %;

– входная температура теплоносителя (вода) 40 °С для ГВС и 70 °С для отопления;

– выходная температура теплоносителя (вода) 95 °С;

– температура выхлопных газов – от 275 °С.

Для турбины потребуется реализовать захват воздуха с верхних палуб судна, а также фильтрацию этого воздуха во избежание попадания мельчайших частиц в лопасти газотурбины.

После установки всего оборудования не потребуется проведение дополнительных мероприятий для запуска утилизационной установки.

Заключение

В настоящее время в мире нефтяная продукция потребляется в огромных количествах, в связи с этим ухудшается экологическая обстановка как на суше, так и на воде [4]. Установка на суда оборудования, утилизирующего жидкие отходы жизнедеятельности человека, и модернизация его с целью выработки электроэнергии позволит снизить потребление дизельного топлива и тем самым уменьшить выбросы тепла и вредных выхлопных газов в атмосферу, что благоприятно скажется на климате и экологии в целом.

Кроме того, рассмотренная в статье установка позволит снизить нагрузку (разгрузить оборудование определенных систем на судне) не только на энергетическое оборудование судна, но и на отопительную систему, систему обогревания воды, а также на главные двигатели судна.

 

Список литературы

1. Все о переработке навоза КРС. URL: https://vtorothody.ru/pererabotka/
navoza.html (дата обращения: 31.03.2020).

2. Когенерация. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Когенерация (дата обращения: 28.03.2020).

3. Микротурбины Capstone – газовые микротурбинные установки – специальные электростанции для особых проектов. URL: https://manbw.ru/analitycs/
elliott.html (дата обращения: 31.03.2020).

4. Федоров, Р. С. Способы переработки отходов на судах и их модернизация / Р. С. Федоров, Е. А. Чабанов // Транспорт: проблемы, цели, перспективы («ТРАНСПОРТ-2020»): материалы Всерос. науч.-техн. конф. (Пермь, 15 февраля 2020 г.) / под ред. канд. пед. наук., доц. Е. В. Чабановой. Пермь: Пермский филиал ВГУВТ, 2020. С. 125–128.

 

УДК 629.014

 

Н. М. Филькин ¹, д-р техн. наук; С. Н. Зыков ², канд. техн. наук

¹ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, Ижевск, [email protected]

²Удмуртский государственный университет, Ижевск

[email protected]

 

Обоснование прочностных характеристик
грузовой платформы транспортной технологической машины
с применением численного эксперимента

 

Задачей прикладных численных экспериментов в ходе разработки грузовой платформы транспортной технологической машины являлась необходимость удостовериться в обоснованности предлагаемых конструкторско-технологиче­ских решений. Проведенная серия экспериментов показала, что разработанная грузовая платформа с алюминиевыми бортами технологической машины в целом соответствует критериям оптимальности конструкции. Рассматривается ход проведения эксперимента и некоторые полученные результаты, хорошо согласующиеся с заявленными характеристиками платформы.

Ключевые слова: унифицированная машина технологического транспорта, прочностной анализ, численный эксперимент.

 

Введение

В рамках крупных промышленных предприятий формирование эффективной цеховой и межцеховой транспортной логистики является одной из основных проблематик обеспечения эффективности производственного процесса. В силу этого существует постоянный коммерческий запрос на проектирование различных специализированных транспортных систем, составляющих важную часть инфраструктуры предприятий. Помимо разнообразных автоматизированных транспортных линий конвейерного, роторного и иных типов, обеспечивающих материальное коммуникационное взаимодействие в производственном цикле, имеется потребность в унифицированных технологических машинах. Эти машины должны быть способны выполнять широкий спектр вспомогательных производственных и хозяйственных операций и при этом обладать высокой маневренностью и мобильностью в ограниченном, свободном от оборудования, цеховом пространстве. Большой набор эксплуатационных требований к таким машинам определяет сложность проектных задач при их разработке и необходимость поиска оригинальных инженерных решений.

В настоящее время успех поставленных задач в этой области лежит в плоскости широкого использования возможностей создания предварительного трехмерного электронного образа и его численного инженерного анализа, серии численных экспериментов, позволяющих в оперативном режиме вносить коррективы в разработку. Рассмотрим это на примере созданной унифицированной машины технологического электротранспорта [1–3], ее отдельных элементов (грузовая платформа с бортами).