کتاب-اصول طراحی و ساخت دستگاه های بیوگاز

دسته: نفت و گاز
بازدید: 45 بار
فرمت فایل: docx
حجم فایل: 7572 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 299

این کتاب در مورد اصول طراحی و ساخت دستگاه های بیوگاز در 299 صفحه در قالب ورد و قابل ویرایش می باشد

قیمت فایل فقط 10,000 تومان

این کتاب در مورد اصول طراحی و ساخت دستگاه های بیوگاز در 299 صفحه در قالب ورد و قابل ویرایش می باشد.

        در ده سال اخیر بعلت كمبود انرژی و افزایش قیمت آن در كشورهای وارد كننده مواد سوختی مورد توجه خاص قرار گرفته است. در حال حاضر رشد مصرف انرژی در جهان سه برابر رشد جمعیت است. بشر برای بدست آوردن رفاه بیشتر، نیاز به انرژی بیشتری دارد. افزایش قیمت منابع انرژی تجدید­ناپذیر (فسیلی) از دهه 1970 به بعد، همچنین محدودیت و مخاطرات زیست محیطی (برهم زدن تعادل گرمایی جو زمین و ...)، توجه بسیاری از محققان در سراسر جهان را به منابع انرژی تازه معطوف كرده است. منابعی که احیا­پذیر بوده و مخاطرات زیست­محیطی كمتری را داشته باشند. انرژی­های نوین با ساختاری متفاوت از انرژی­های فسیلی، باعث تحولی عظیم در استفاده از انرژی شده­اند. در این میان، با توجه به رشد فزاینده نیاز و تقاضا برای انرژی (هر ده سال دو برابر می­شود)، تلاش برای یافتن منابع جانشین انرژی امری ضروری است. بیوگاز حاصل از زیست­توده از مهم­ترین انرژی­های نوین می­باشد. امروزه ازدیاد روز­افزون مواد زائد و تولید انرژی از این مواد با توجه به سهولت فناوری و اقتصادی بودن این منابع سبب گردیده است تا توسعه آنها در بسیاری از كشورهای جهان، به صورت یك فناوری صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. در خصوص تخریب لایه ازن كه اكنون مسئله روز جهانی شده است، گفته می‌شود كه در سطح جهان سالیانه حدود 40 میلیون تن گاز متان تنها از زباله‌های شهری خود به خود تولید شده و در جو زمین پراكنده می‌گردد كه جمع‌آوری و سوخت آنها به صورت مناسب به خوبی امكان­پذیر است. بعضی از کشورهای جهان برای حل مشکل یاد شده و نیز برای توزیع نوین سوخت به مناطق روستایی به استفاده علمی از انرژی زیستی از طریق تولید بیوگاز از مواد مختلف اقداماتی انجام داده اند. از جمله این کشورها می توان هلند، ایتالیا، چین، کره شمالی، پاکستان، هندوستان و نپال را نام برد.به دنبال اهداف فوق، بیشتر کشورهای جهان­سوم و همچنین، اغلب کشورهای صنعتی به بهره­برداری از سیستم­های بیوگاز بر­آمده­اند. در این مقاله روند پیشرفت بیوگاز در قرن اخیر مورد مطالعه قرار گرفته است.

     در طی قرن دهم قبل از میلاد مسیح در آشور و در قرن شانزدهم در ایران از بیوگاز برای گرم كردن آب جهت حمام و شستشوی بدن استفاده می‎شد. در سال 1776 میلادی الكساندر ولتا نتیجه گرفت كه بین مقدار مواد آلی فساد­پذیر و میزان گاز قابل اشتعال رابطه مستقیمی وجود دارد (عبدلی، 1364). در سال 1859 اولین واحد تخمیر بی­هوازی در بمبئی هند ساخته شد. در سال 1860 میلادی ‌اولین واحد استفاده شده برای تصفیه مواد جامد فاضلاب بوسیله شخصی به نام اچ ـ موراس بكار گرفته شد (نجف­پور، 1374). در اروپا برخی واحدهای بیوگاز بیشتر از‌20 سال است كه مشغول به كار هستند. در حال حاضر بیش از600 واحد هاضم در اروپا مشغول بكار می‌باشند و تنها در كشور آلمان در حدود250 واحد بیوگاز، طی پنج سال گذشته نصب شده است. از نیمه اول قرن بیستم در بسیاری از كشورها ساخت دستگاه­های تولید كننده بیوگاز و استفاده از گاز حاصله آن به منظور پخت و پز، تأمین روشنایی و بكار انداختن موتورهای احتراقی وسایل نقلیه به سرعت توسعه یافت (ثقفی، 1382). در این بین كشورهای چین و هند بیش از سایر كشورهای دیگر به ساخت و بهره­‎برداری از دستگاه­های تولید­كننده بیوگاز پرداخته‎اند (سالک، 1373). بیش از نیم­قرن پیش در تصفیه­خانه‎های فاضلاب­های شهری در اروپا استفاده از گاز متان حاصل از تخمیر مواد بیولوژیكی مطرح بود؛ اما استفاده از بیوگاز بصورت متداول از جنگ جهانی دوم به بعد مطرح شد. اهمیت و توسعه بیوگاز در جهان طی سال­های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به عنوان مثال تعداد این دستگاه­ها در چین از سال 1920 تا سال 1985 بالغ بر هفت میلیون برآورد­گردیده كه نیازهای انرژی پنجاه میلیون روستایی را بر طرف می­نماید. دركشور امریكا بیش از 400 ژنراتور بزرگ و كوچك بیوگاز برای مصارف خانگی و صنعتی از انرژی بیوگاز استفاده می­نماید (عمرانی، 1375).

تعداد هاضم­های كوچك و متوسط مورد استفاده در سطح جهان در سال 2005 از 25 میلیون واحد فراتر رفته و ده­ها هزار واحد بزرگ بویژه در اروپا و آمریكا نصب شده است. دامداری­ها، مجتمع­های كشاورزی و تقریباً تمام تصفیه­خانه­های فاضلاب كشورهای اروپای غربی موظف به استفاده از هاضم­های بی­هوازی و واحدهای بیوگازی شده­اند (جدول 1).

جدول 1- تعداد واحدهای بیوگاز ساخته شده در کشورهای مختلف

 راندمان مناسب فرآیند هضم بی­هوازی در حل معضل زباله­ها و تولید انرژی باعث توجه كشورهای اروپایی نظیر دانمارك، سوئد، فرانسه، آلمان، هلند، ایتالیا، انگلستان و ... به استفاده و توسعة این فناوری شده است (ثقفی، 1382). علاوه بر كشورهای اروپایی، كشورهای آمریكایی و آفریقایی هم به منظور تأمین بخشی از انرژی خود، استفاده از فرآیند هضم بی­هوازی را مد نظر قرارداده­اند. آمریكا از جمله كشورهایی است كه تمایل زیادی به استفاده از نیروگاه­های بیوگازی صنعتی نشان داده است. هاضم­های موجود در آمریكا اكثراً دارای حجم­های بالا با قابلیت­های كاربرد متنوع برای استفاده از فاضلاب و زباله­های شهری، فاضلاب صنعتی، فضولات دامی و زائدات كشاورزی ساخته شده­اند. آمریكا علاوه بر توجه به كاربرد بیوگاز، در مبحث تحقیقات بیوگازی نیز از كشورهای پیشتاز در جهان می­باشد. در سا ل 2003 پروژه (MEAD) توسعه بیوگاز در آمریكا را شتاب قابل توجهی بخشید (سالک، 1373). افزایش مواد زائد در جهان اعم از مایع یا جامد و تولید بیوگاز از این مواد، با توجه به سهولت فناوری و ساخت دستگاه تولید بیوگاز در شرایط بی­هوازی سبب شده است که تولید و مصرف آن در بسیاری ازکشورها به دو صورت (صنعتی وسنتی) مورد توجه قرار گیرد. کشورهای هند و چین در دهه 1930 میلادی، به طور وسیع به ساخت دستگاه­های بیوگاز اقدام نمودند (نجف­پور، 1374).

در كشورهاى اروپاى غربى و جنوب شرقى آسیا فناورى تولید انرژى از بیوگاز بسیار قابل توجه است. در میان كشورهاى اروپایى به كشور سوئد مى­توان اشاره كرد كه در زمره بهترین مصرف كنندگان این نوع از انرژى در صنعت حمل و نقل به حساب مى­آید. صنعت بیوگاز در کشورهای آسیای جنوب شرقی، در سطح بسیار وسیعی پیاده شده است و موفقیت­های چشمگیری نیز داشته است (ثقفی، 1382).

       اغلب کشورهای پیشرفته طرح­های بزرگی در زمینه استفاده از بیوگاز در مناطق روستایی به مرحله اجرا گذاشته­اند. به عنوان مثال، در کشور چین800 میلیون روستایی80 % انرژی مورد نیاز روزانه خود را از منابع زیستی به دست می­آورند؛ در غیر این صورت طبق برآوردها سالانه باید حدود500-400 میلیون تن چوب و شاخ و برگ در مناطق روستایی سوزانده شود. ذکر این نکته ضروری است که انرژی حرارتی ناشی از سوختن بیوگاز تولید شده از منابعی همچون چوب و... در مقایسه با سوزاندن مستقیم آنها30-40% افزایش نشان می­دهد. امروزه نصف جمعیت جهان برای استفاده­های گرمایی و آشپزی از چوب استفاده می­کنند و مصرف چوب سالانه حدود۲ الی ۳ درصد افزایش می­یابد (نجف­پور، 1374). درسال۱۹۹۰ مصرف چوب، درحدود ۲ میلیارد متر مکعب (حدود۱۰ میلیون بشکه در روز معادل نفت) بوده است. منابع انرژی بیومس (زیست­توده) را می­توان با استفاده از روش­های جدید مهندسی ژنتیک گسترش داد. راه­هایی نیز وجود دارد که از آنها می­توان برای بالابردن کیفیت سوخت استفاده کرد، مانند تبدیل چوب به زغال، زباله چوب و خاک اره را هم از طریق فشردن و شکل دادن، به صورت قالب(Pellet)  در می­آورند. درآمریکای شمالی و اروپا از این قبیل سوخت­های جامد در صنایع استفاده می­شود (سالک، 1373).

بیشتر کشورهای دنیا برنامه­ریزی گسترده­ای برای تأمین انرژی مورد نیاز خود از طریق انرژی­های نو انجام داده­اند. با توجه به روند کنونی، کشورهای اروپایی به دنبال توصیه اتحادیه اروپا، به سمت استفاده از انرژی­های جانشین و تجدیدپذیر، تا سال۲۰۳۰ میلادی حدود ۱۵ درصد از مجموع انرژی مورد نیاز خود را از طریق انرژی­های تجدید­پذیر، تأمین خواهند کرد. دنیای امروز نیاز مبرم می داند که توجه زیادی برای تولید و استفاده از بیوگاز نشان دهد. اغلب کشورهای پیشرفته طرح­های بزرگی در این زمینه به مرحله اجرا گذاشته­اند، درکشورهای اسکاندیناوی طرح­های بزرگ صنعتی با استفاده از بیوگاز، راه­اندازی شده است. کشور سوئد تا سال۲۰۵۰ میلادی، ۴۰% از بازار خودرو خود را به استفاده از بیوگاز مجهز می­کند که آن را از فرایند سینیتیک بر روی چوب تأمین می­کند. در کشور انگلیس آیین­نامه کاربرد سوخت­های تجدیدپذیر در ترابری این کشور، برای شرکت­های دست­اندر کار فعالیت­های انرژی مانند، شرکت­های نفتی، مؤسسات وارد­کننده نفت و گاز و دیگر نهاد­های عرضه کننده سوخت، لازم­الاجرا خواهد بود. استفاده از بیوگاز در اغلب کشورهای جنوب شرقی آسیا که با مشکل سوخت فسیلی مواجه هستند، وجود دارد (نجف­پور، 1374). از این سیستم برای سه منظور استفاده می­کنند: تولید انرژی برای روستاها با قیمت ارزان، به­سازی محیط زیست و جلوگیری از آلودگی آن و تهیه کود حیوانی غنی­تر برای کشاورزان. كمبود و افزایش قیمت روز افزون سوخت­های فسیلی از یك­سو، وفور مواد فسادپذیر و سادگی عمل با توجه به هزینه­های كم از سوی دیگر، سبب گردیده تا ساختمان دستگاه تخمیر و تولید بیوگاز در بسیاری از كشورهای اروپایی و حتی آمریكا بصورت یك تكنولوژی ساده و سنتی مورد استفاده قرار بگیرد (عبدلی، 1364). كشورهای اروپایی عمدتاً با توجه به نداشتن ذخائر نفتی كافی و یا محدودیت آن، آغازگر حركت به سمت استحصال انرژی از منابع تجدید­پذیر بوده­اند و مطالعاتی را جهت یافتن كلیه منابع موجود در تبدیل به سوخت و انرژی نموده­اند.

در كشورهای اروپایی نظیر بلژیك، دانمارك، فرانسه، یونان، هلند، انگلستان، ایتالیا و ایرلند تا سال 1982 نزدیك به 600 هاضم وجود داشته كه از پسماندهای كشاورزی، فضولات انسانی و فاضلاب­های صنعتی تغذیه می­نموده­اند. 20% انرژی اروپا تا سال 2020 از طریق بیوگاز تامین خواهد شد. بیوگاز یك روش تأمین انرژی است كه كربنی تولید نمی­كند. مواد منتج شده از گیاهان و حیوانات ( نظیر فضولات حیوانی یا ضایعات گیاهی ) در طول دوره ماند (ماندگاری) خود، تا زمانی كه تجزیه شوند تنها دی­اكسید كربن تولید می­كنند و هیچ گونه انرژی تولید نمی­نمایند، در حالی كه برق تولید شده از بیوگاز نسبت به انرژی­های معمول انتشار دی­اكسید كربن بسیار كمتری دارد (عمرانی، 1375). 1كیلووات تولید برق با بیوگاز از تولید 7000 كیلوگرم دی­اكسید كربن در هر سال جلوگیری می­كند. با توجه به این که امروزه واردات بنزین، بودجه زیادی لازم دارد، می­توان با بهره­گیری از بیوگاز به عنوان منبعی پاک و در دسترس علاوه بر کاهش وابستگی به واردات بنزین و همچنین آلودگی­های ناشی از مصرف بنزین در حمل­و­نقل، به حفظ منابع نفت و گاز به عنوان سرمایه­های ملی کوشید (ثقفی، 1382).

            آشنایی با نحوه تولید و استفاده از بیوگاز در کشورهای دیگر به منظور استفاده ازنکات مثبت تجربیات آنها بسیار مفید است. در ادامه نحوه تولید و استفاده از بیوگاز در چند کشور به اجمال مورد بررسی قرارمی­گیرد (عمرانی، 1375):

 کره

       در كره اهمیت تولید بیوگاز به صورت جدی مورد توجه قرار گرفته است؛ به­طوری­كه تا سال1975 حدود 30000 واحد بیوگاز در این كشور فعال بوده است.

چین

اهمیت و توسعه بیوگاز در جهان طی سال­های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است؛ به­طوری­كه تعداد این دستگاه­ها در چین از سال 1920 تا 1972 تنها 1300 و بعد از آن تا سال 1985 بالغ بر هفت میلیون بر­آورد گردیده است (عبدلی، 1364). در این كشور بیش از 400 ژنراتور بزرگ و كوچك بیوگاز برای مصارف خانگی و صنعتی از انرژی بیوگاز استفاده می­نمایند. کشور چین با ابداع نوعی سیستم زراعی همراه با دام توانسته است گیاه و دام را در یك سیستم، در ارتباط با زنجیره ریزه­خواری قرار دهد. در این سیستم­ها برنج محصول زراعی اصلی است، زمانی­که دانه برداشت می­شود کاه وکلش، همراه با کود دامی در یک دستگاه هضم کننده بیوگاز به صورت کمپوست در می­آید كه متان حاصل از این فرایند برای پخت­وپز و روشنایی و لجن باقی­مانده در دستگاه هضم کننده، برای تولید قارچ خوراکی مورد استفاده قرار می­گیرد. بعد از اینکه قارچ برداشت شد، بقایای ماده آلی هم به عنوان کود آلی به مزارع برنج برگردانده می­شود (نجف­پور، 1374). این سیستم، از نظر مصرف انرژی و چرخش عناصر غذایی بسیار کارآمد است (شکل 1و2).

       وضعیت انرژی هند در مقایسه با سایر كشورهای توسعه یافته تفاوت بسیاری دارد كه حكایت از مجموعه­ای از منابع متعدد انرژی، برای تأمین نیازهای مردم این كشور دارد. در گذشته، اقدام­های هند به دلیل فعالیت های پراكنده و مجزا موفق نبوده است. روند حركت به سمت انرژی های نو در هندوستان سه مرحله را پشت سر گذاشته است (عبدلی، 1364):

مرحله اول: در اواخر دهه 1970 و اوایل دهه 1980 بیشتر تلاش­ها در زمینه بیوگاز، ساخت اجاق­های مدرن­تر و استفاده از انرژی خورشیدی و تلاش برای افزایش آگاهی مردم بود.

مرحله دوم: تأسیس وزارت انرژی­های غیرمرسوم در سال 1992 بود كه پس از آن مؤسسات و سازمان­های زیادی درخصوص تأمین سوخت­های مناطق مختلف و با هدف افزایش اشتغال در مراكز روستایی و محلی مشغول فعالیت شدند.

مرحله سوم: فعالیت­های جاری به صورت منسجم­تری انجام شد و بر توسعه فناوری­ها برای تولید برق از باد، ایجاد نیروگاه­های كوچك آبی، توسعه سیستم­های تركیبی تولید انرژی از بیوگاز و بیومس تأكید شد. مجموعه این تلاش­ها سبب شد كه از بار مشكلات و سختی­های تأمین انرژی برای روستائیان و همچنین آلودگی­های زیست­محیطی در كشور هند به نحو مؤثری کاسته شود. از اقدام­های مهم انجام شده در حوزه­های مختلف انرژ ی­های تجدیدپذیر در هند می­توان موارد زیر را نام برد (عدل، 1378):

در سال 200 در هندوستان انرژی بیومس حدود یك­سوم كل انرژی مصرفی كشور را به خود اختصاص می­داد، كه 90 درصد آن در مراكز روستایی و 10 درصد در مراكز شهری به مصرف می­رسید. واحدهای تولید بیوگاز در كشور هند رواج زیادی پیدا كرده است، به طوری كه هم­اكنون برای روشنایی منازل و یا معابر نیز در روستاها مصرف می-شود. پسماندهای گیاهی نیشكر از منابع تولید انرژی است كه نوعی انرژ­ی بیومس بوده و می­توان تولید انرژی برق حاصل از آن را تا 340 مگاوات در هند افزایش داد. دولت هند در صدد است تا طرح­های استفاده از این نوع انرژی را در نواحی مختلف كشور گسترش دهد. از سال 2000 تا سال 2010 میزان مصر

منابع

ثقفی، محمود (1382) " انرژی­های تجدید پذیر نوین". انتشارات امیر­کبیر، چاپ دوم.

عدل، مهرداد (1378) "برآورد قابلیت­های تولید انرژی از زائدات زیستی". پایان نامه كارشناسی ارشد، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران.

قارداشی، ابوالقاسم علی و مهرداد، عدل (1379)""گزارش بررسی اقتصادی پروژه زیست توده" .گروه انرژی‌های نو، پژوهشگاه نیرو.

قارداشی، ابوالقاسم­علی و عدل، مهرداد (1380) "بیوگاز در ایران". سومین همایش ملی انرژی

قیمت فایل فقط 10,000 تومان

برچسب ها : اصول طراحی و ساخت دستگاه های بیوگاز , دستگاههای بیوگاز , لندفیل , تولید بیوگاز , بیومس , زیست گاز , گاز زیستی , biogas , بیوگاز