Коваленко В. Л. Електрофізичні методи підвищення ефективності біогазових технологій

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.14.08 – Перетворювання відновлюваних видів енергії. Інститут відновлюваної енергетики НАН України. - Київ, 2019. У дисертаційній роботі вирішено важливу науково-технічну проблему підвищення енергетичної ефективності виробництва та спалювання біогазових сумішей шляхом використання електрофізичного впливу на перебіг зазначених процесів. Мета дисертаційної роботи полягає у розробці основних наукових положень щодо підвищення енергетичної ефективності процесів виробництва та спалювання біогазових сумішей відповідним обладнанням в умовах промислових підприємств шляхом застосування електрофізичних методів впливу. Розроблено наукові основи та обґрунтовано принципові положення процесу електрофізичного впливу на біогазові технології в частині виробництва та використання біогазових сумішей, що дозволило підвищити їх енергетичну ефективність. Запропоновано та підтверджено вплив полів різного роду на процес інтенсифікації виділення біогазу при різних температурах субстрату, режимах перемішування та значеннях величини поля, що призвело до підвищення загальної ефективності роботи біогазових установок. Встановлено оптимальний рівень напруженості постійного електричного поля, при якій спостерігається максимізація газовиділення, та запропоновано спеціальний пристрій, який виконує функцію ефективного перемішування субстрату, забезпечує рівномірність поля в об’ємі біореактору та створює оптимальні умови для розвитку мікроорганізмів, що дозволило скоротити тривалість циклу біометаногенезу, призвело до підвищення ступеня деструкції сухої органічної речовини та збільшення питомого виходу метану на одиницю субстрату. Розроблено теоретичні основи застосування електричних полів для управління процесами формування теплових потоків та розподілу теплоти всередині камери нагрівальних пристроїв, що дозволило використовувати низькокалорійні біогазові суміші в якості первинного палива при дотриманні заданого температурного режиму та не виходячи за межі економічної доцільності переходу на альтернативне джерело енергії. Розроблено методику та схему багатоступінчастої обробки біогазової суміші за паралельним принципом, що відкриває можливість одержання необхідної якості палива шляхом керування витратою біогазу на кожному етапі очищення та збагачення при мінімально-необхідній потужності відповідного обладнання, та можливості регулювання хімічного складу біогазу в широких межах, залежно від конкретних умов. Створено математичну модель розподілу теплоти всередині нагрівальної установки під впливом просторового електричного поля, що дало можливість запропонувати спосіб термічної обробки металу у камерних печах періодичної дії з використанням електричних полів та розроблено алгоритм, що дозволяє визначати доцільність використання біогазових сумішей для певного кола споживачів в умовах промислових підприємств з урахуванням екологічних вимог та режимних обмежень. Ключові слова: біогаз, субстрат, біореактор, електричне поле, енергетична ефективність, нагрівальна установка, промислове підприємство