Аннотация 2
Введение 4
1 Литературный обзор 6
1.1 Материалы для биореактора 6
1.2 Схема установки 6
1.3 Горизонтальный метантенк 8
1.4 Коррозионная активность сырья в отношении внутренней
поверхности метантенка и трубопровода 10
1.5 Коррозионная активность окружающей среды в отношении
внешней поверхности метантенка и трубопровода 15
2 Предлагаемые решения для продления срока эксплуатации оборудования,
используемого в процессе бескислородного брожения при помощи антикоррозионного покрытия 21
2.1 Методы увеличения стойкости к коррозии аппаратов 21
2.2 Обоснование использования покрытия на основе расчетов 25
2.3 Патентный поиск 30
2.4 Покрытие внутренней поверхности метантенка 33
2.5 Антикоррозийное покрытие внешней поверхности метантенка 41
2.6 Экономическая целесообразность использования покрытия 48
Заключение 62
Список используемых источников 63
Глобальный интерес к развитию биогазовых технологий обусловлен возможностью получения аналога природного газа при использовании технологии бескислородного брожения.
«Немаловажным аспектом, говорящим в поддержку развития биогазовых технологий, является то, что с их помощью решается еще одна глобальная проблема человечества - накопление огромного количества отходов. Согласно статистическим данным, количество производимых отходов на территории РФ постоянно увеличивается, за последнее десятилетие в отдельных федеральных округах этот прирост составил до 130%» [1]. Количество отходов растет и это сопровождается увеличением числа свалок. Большая часть отходов на полигонах является полезным энергетическим ресурсом.
Биогазовые технологии открывают возможности получения полезного энергетического ресурса и сокращения количества свалок под отходы, что в свою очередь влияет на экологическую ситуацию в целом.
Капитальные и эксплуатационные затраты являются основными проблемами применения биогазовых технологий. Коррозионная активность перерабатываемого сырья со временем разрушает материалы, части и узлы резервуаров метанореакторов при воздействии свиного навоза и навоза КРС, помёта птицы и прочих отходов органического происхождения.
Для улучшения устойчивости к коррозии установок можно применять антикоррозионные покрытия с уникальными свойствами, которые сдерживают влияние отдельных составляющих обрабатываемого субстрата и выдерживают воздействие высоких температур.
Целью данной работы является поиск наилучшего решения для предотвращения коррозии отдельных элементов оборудования бескислородного брожения.
Для достижения поставленной цели нужно:
• рассмотреть опыт организации процессов бескислородного брожения и возникающих проблем при эксплуатации;
• выявить целесообразность применения покрытий для предотвращения коррозии и увеличения срока службы трубопровода;
• выяснить актуальность и целесообразность применения покрытий с антикоррозионными свойствами.
Предмет исследования - защита от коррозии материалов при бескислородном брожении органического сырья.
Объект исследования - антикоррозионные покрытия, защищающие поверхность резервуаров и оборудования в агрессивной обрабатываемой среде.
В ходе работы были решены множественные задачи, включая изучение специальной литературы и патентного поиска для получения информации по теме исследования, анализ технологий бескислородного брожения для определения эффективных методов, оценка объемов накопления отходов, рассмотрение проблем коррозионного воздействия на органические отходы и проведение экономического анализа проекта технологии нанесения защитных покрытий. В отрасли столкнулись с проблемами коррозии оборудования и уменьшения КПД работы реакторов бескислородного брожения из-за значительных теплопотерь. При выборе покрытий учитывались критерии устойчивости к агрессивной среде, безопасности для функционирующих в реакторе микроорганизмов и способности сохранять свои свойства при перепадах температур.
Проведено теоретическое и экономическое обоснование применения гибридного покрытия заместо дорогих легированных сталей. Был выполнен расчет, который показал годовую экономическую выгоду на сумму 3625811,12 рублей в год.
Исследование показало теоретическую целесообразность применения покрытий для улучшения теплового баланса метантенка. Увеличение срока службы установок бескислородного брожения при применении покрытий минимизирует негативные изменения в функционировании реактора на долгом отрезке времени.
С глобальной точки зрения, получение биогаза путем бескислородного брожения органических отходов является экологически чистым источником получения энергии. Развитие биогазовых технологий затрагивает тему устойчивого развития и сопутствующих отраслей науки и промышленности. Это значит, что при дальнейшем развитии данных технологий мы сможем улучшить экологическую обстановку в мире и найти дополнительный источник получения чистой энергии.
