Модернізація системи теплопостачання молочного заводу з переходом на використання біогазу в м. Кременець

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorВласенко, Ольга Володимирівна
dc.contributor.authorКовальчук, Ірина Олександрівна
dc.date.accessioned2026-06-19T13:26:20Z
dc.date.available2026-06-19T13:26:20Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractДипломний проєкт на здобуття ступеня бакалавра за спеціальністю 144 «Теплоенергетика», освітньо-професійна програма «Теплоенергетика та теплоенергетичні установки електростанцій». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Навчально-науковий інститут атомної та теплової енергетики, Кафедра теплової та альтернативної енергетики, Київ, 2026 р. Об'єкт дослідження: термодинамічні, теплообмінні та екологічні процеси спалювання альтернативного палива, а також технологічні параметри систем анаеробного зброджування та сепарації біомаси. Предмет дослідження: складники теплового балансу, ККД котельного агрегату, валові викиди забруднюючих речовин, капіталомісткість та термін окупності біогазового комплексу. Мета роботи: теоретичне, інженерне та фінансово-економічне обґрунтування доцільності модернізації системи паливозабезпечення парового котла «Invest» молочного заводу в м. Кременець шляхом інтеграції біогазової установки. Методи дослідження: числове моделювання регулярних теплових режимів, стехіометричні розрахунки процесів горіння багатокомпонентних газів, балансовий аналіз біотермічних реакторів та методи простої окупності інвестиційних проєктів. Основні результати роботи:- Виконано комплексний порівняльний аналіз роботи парового котла «Invest» (номінальна паропродуктивність 13,5 т/год) при переході з природного газу на неочищений ко-ферментований біогаз (60% CH4, 37% CO2). Доведено, що через баластну дію діоксиду вуглецю ККД котла знижується на 4–5 %, а номінальна годинна витрата палива зростає з 1080 м3/год до 1620 м3/год. - Розраховано матеріальний баланс мезофільного метантенка безперервної дії типу CSTR для суміші 29,7 т/добу гною ВРХ та 2,09 т/добу кукурудзяного силосу. Визначено необхідний корисний об'єм бродильної камери (541,1 м3), підібрано два реактори моделі HR-500 (потужність мішалок по 37 кВт) та обчислено річний вихід товарного біогазу за вирахуванням власних потреб опалення реакторів (77 695,92 м3/рік). - Встановлено, що річний обсяг товарного біогазу дозволяє замістити 51 797,28 м3/рік природного газу. За промислової вартості газу 28 грн/м3 та собівартості біогазу 8,5 грн/м3, чисте річне заощадження на паливі становить 789 908,52 грн/рік. - Проведено агрохімічний розрахунок виходу продуктів сепарації дигестату (1894,4 т/рік твердого шламу та 9709,05 т/рік рідкої фракції). Доведено, що повернення у цикли сільського господарства поживних макроелементів заміщує купівлю мінеральних добрив і приносить додатковий комерційний дохід у розмірі 4 683 494,6 грн/рік. - На основі питомих інвестиційних індикаторів ринку (2,5 тис. євро/кВт) визначено загальну капіталомісткість будівництва біогазової станції генераційною потужністю 50 кВт на рівні 5,625 млн грн. З урахуванням інтегрального річного доходу ( 5 473 403,18 грн/рік) простий термін окупності проєкту становить 1,03 року.
dc.description.abstractotherDiploma project for obtaining a bachelor's degree in specialty 144 "Heat Power Engineering", educational and professional program "Heat Power Engineering and Thermal Power Plants of Power Plants" . - National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Educational and Scientific Institute of Atomic and Thermal Power Engineering, Department of Thermal and Alternative Energy, Kyiv, 2026. Object of research: thermodynamic, heat exchange and environmental processes of alternative fuel combustion, as well as technological parameters of anaerobic digestion and biomass separation systems . Subject of research: components of the heat balance, boiler unit efficiency, gross emissions of pollutants, capital intensity and payback period of the biogas complex . Purpose of the work: theoretical, engineering and financial and economic justification of the feasibility of modernizing the fuel supply system of the steam boiler " Invest " of the dairy plant in the city of Kremenets by integrating a biogas plant . Research methods: numerical modeling of regular thermal regimes, stoichiometric calculations of combustion processes of multicomponent gases, balance analysis of biothermal reactors, and methods of simple payback of investment projects . Main results of the work:  A comprehensive comparative analysis of the operation of the steam boiler " Invest " (nominal steam capacity 13.5 t/ h ) was performed when switching from natural gas to untreated co-fermented biogas ( 60% CH 4 , 37 % CO 2 ) . It was proven that due to the ballast effect of carbon dioxide , the boiler efficiency decreases by 4–5%, and the nominal hourly fuel consumption increases from 1080 m 3 / h to 1620 m 3 /h .  The material balance of a continuous mesophilic CSTR digester was calculated for a mixture of 29.7 t/day of cattle manure and 2.09 t/day of corn silage . The required useful volume of the fermentation chamber was determined ( 541.1 m 3 ), two HR-500 model reactors were selected (mixer power 37 kW each ) and the annual yield of commercial biogas was calculated, minus the reactors' own heating needs ( 77,695.92 m 3 /year ) .  It has been established that the annual volume of commercial biogas allows replacing 51,797.28 m3 /year of natural gas . With an industrial gas price of 28 UAH/m3 and a biogas cost price of 8.5 UAH /m3 , the net annual fuel savings are 789,908.52 UAH / year.  An agrochemical calculation of the yield of digestate separation products ( 1894.4 t/year of solid sludge and 9709.05 t/year of liquid fraction) was carried out . It was proven that the return of macronutrients to agricultural cycles replaces the purchase of mineral fertilizers and brings additional commercial income in the amount of 4,683,494.6 UAH / year .  Based on specific investment indicators of the market ( 2.5 thousand euros/kW ), the total capital intensity of the construction of a biogas plant with a generation capacity of 50 kW was determined at the level of 5.625 million UAH . Taking into account the integral annual income ( 5 473,403.18 UAH / year ) the simple payback period of the project is 1.03 years
dc.format.extent100 с.
dc.identifier.citationКовальчук, І. О. Модернізація системи теплопостачання молочного заводу з переходом на використання біогазу в м. Кременець : дипломний проєкт ... бакалавра : 144 Теплоенергетика / Ковальчук Ірина Олександрівна. – Київ, 2026. – 100 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/81854
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectбіогаз
dc.subjectко-ферментація
dc.subjectметантенк CSTR
dc.subjectкотел Invest
dc.subjectматеріальний баланс
dc.subjectдигестат
dc.subjectвалоризація відходів
dc.subjectфінансова економія
dc.subjectкапітальні інвестиції
dc.subjectтермін окупності
dc.subjectциркулярна економіка
dc.subjectbiogas
dc.subjectco-fermentation
dc.subjectCSTR methane tank
dc.subjectInvest boiler
dc.subjectmaterial balance
dc.subjectdigestate
dc.subjectwaste valorization
dc.subjectfinancial savings
dc.subjectcapital investments
dc.subjectpayback period
dc.subjectcircular economy
dc.titleМодернізація системи теплопостачання молочного заводу з переходом на використання біогазу в м. Кременець
dc.typeBachelor Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Kovalchuk_bakalavr.pdf
Розмір:
2.07 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Бакалаврські роботи (ТАЕ)
Бакалаврські роботи