Возможность внедрения на птицефабрике инновационной технологии получения энергии и тепла

Возможность внедрения на птицефабрике инновационной технологии получения энергии и тепла

Введение

Во многих странах мира энергетика на биомассе становится эффективной самоокупаемой отраслью, конкурентоспособной по отношению к энергетике на ископаемом топливе. В настоящее время в Дании, например, на долю биомассы приходится около 7 % всей вырабатываемой энергии в стране, в Австрии она составляет 12 %, в Швеции 21 %, в Финляндии - 23 %. В целом в странах Европейского Союза в среднем около 14 % общей энергии получено из биомассы, а в мире этот показатель равен 15 %. И эти цифры с каждым годом растут.

На фоне того, как большинство стран мира обратило свое внимание на развитие альтернативной энергетики, Россия, напротив, продолжает наращивать темпы добычи и экспорта традиционного топлива. В структуре топливно-энергетического баланса страны ведущая роль принадлежит таким энергоресурсам, как газ (53% совокупного потребления энергии) и нефть (18,9%). Кроме того, около 18% энергобаланса приходится на долю твердого топлива (угля и пр.). Нетопливные источники энергии занимают только 10,4% спроса. С использованием возобновляемых источников энергии в России ежегодно вырабатывается не более 8,5 млрд кВт-ч электрической энергии (без учета гидроэлектростанций установленной мощностью более 25 МВт), что составляет менее 1% совокупного объема.

Общая мощность электрогенерирующих установок и электростанций, использующих возобновляемые источники энергии, не превышает 2200 МВт. Основной вклад в производство электроэнергии вносят тепловые электростанции на биомассе (62%) и малые гидроэлектростанции.

Российские электростанции на биомассе в качестве топлива используют древесину, растительные отходы, торфяные брикеты.

На биогазе работают, главным образом, тепловые станции: на них приходится 3% выработки тепловой энергии в России на базе возобновляемых источников, что эквивалентно 1,8 млн Гкал тепла. [1]

Развитию рынка биогаза, а также прочих видов альтернативной энергии, в России препятствуют низкие тарифы на газ и энергию, отсутствие современной системы управления отходами и государственной поддержки, низкая экологическая сознательность населения и предпринимателей.

Тем не существуют и положительные моменты, которые в будущем должны способствовать росту производства и потребления биогаза.

Основные предпосылки для развития рынка биогаза в России

¾  истощение запасов традиционных нефти и газа и возникающий дефицит газа, увеличение стоимости разработки оставшихся месторождений, повышение тарифов на газ и электроэнергию. Данная тенденция является общемировой, но в России проявилась относительно недавно. Сегодня можно наблюдать ежегодный рост тарифов на газ на ~ 25%, на электроэнергию от 10 до 15%. В ближайшие 5-6 лет Россия по величине цен на энергоресурсы приблизится к уровню европейских стран, что, при отсутствии культуры эффективного использования со стороны населения и недостаточном развитии российской промышленности негативно скажется на экономической обстановке в стране.

¾           наличие в России регионов, которые до сих пор не имеют газоснабжения и постоянного энергоснабжениям. Проблема низкой плотности покрытия газовых и электрических распределительных сетей традиционна для нашей страны: многие населенные пункты, даже в центральной России, не имеют газопроводов, отдаленные от центра территории иногда не имеют даже света.

¾           даже на тех территориях, которые газифицированы и элетрофицированы, подключение к коммуникациям стоит очень дорого. Это, в частности, сдерживает развитие рынка малоэтажного домостроения, сельскохозяйственных частных предприятий, других небольших производств.

¾           веяние времени

России трудно игнорировать общемировые тенденции к увеличению использования альтернативных источников энергии. Конечно, развитие рынка идет заметно медленнее, чем в других странах, лишенных запасов традиционного топлива, однако, государство все же наметило ориентиры развития отрасли - альтернативные источники энергии должны вырабатывать 2% потребляемой энергии к 2014 году. [2]

По данным Всероссийского научно-исследовательского, конструкторского и проектно-технологического института органических удобрений и торфа (ВНИПТИОУ) в России функционирует более 1600 крупных животноводческих предприятий, свинокомплексов и птицефабрик с бесподстилочным содержанием. По данным ВНИПТИОУ сегодня более 2 млн. га земли занято под хранение навоза. Этот ресурс представляет реальную экологическую угрозу вместо того, чтобы работать на плодородие почв и высокие урожаи.

По результатам исследований Института энергетической стратегии РФ общее количество органических отходов агропромышленного комплекса (АПК) России в 2011 г. составило 265 млн. т (в расчете на сухое вещество), включая:

-   птицеводство - 8,6 млн. т;

-       животноводство - 72,4 млн. т;

-       растениеводство - 169 млн. т;

-       перерабатывающая промышленность - 14 млн. т.

Количество ТБО городов составило 18 млн. т, осадки коммунальных стоков - 6 млн. т.

Как свидетельствуют приведенные выше данные, Россия обладает огромным ресурсным потенциалом для производства биогаза. Динамично развитие прогресса совершенствования и реализации технологии производства биогаза на территории страны.

Одно из наиболее перспективных направлений энергетического использования биомассы - производство из нее биогаза, состоящего на 50-80 % из метана и на 20-50 % из углекислоты. Производство биогаза из органических отходов дает возможность решать одновременно три задачи: энергетическую, агрохимическую (получение удобрений) и экологическую.

Получая из биомассы биогаз, появляется возможность использовать его на нужды предприятия. Так, из 1 м³ биогаза, в зависимости от содержания метана, можно выработать от 1,5 до 2,2 кВт электроэнергии. При производстве электрической энергии получается и тепловая энергия, которую также можно направить на нужды предприятия.

В процессе сбраживания получается не только биогаз, но и ценное, высококонцентрированное, лишенное нитритов, семян сорняков, болезнетворной микрофлоры органическое удобрение. Испытания показывают, что использование данного удобрения увеличивает урожайность в 2-4 раза.

Производство биогаза позволяет так же предотвратить выбросы метана в атмосферу, снизить применение химических удобрений, сократить нагрузку на грунтовые воды. [3]

В выпускной квалификационной работе рассматривается возможность внедрение на птицефабрике инновационной технологии получения энергии и тепла посредством биогазовой установки из биоотходов предприятия. Что позволит решить проблему утилизации органических отходов предприятия, сократить затраты на электроэнергию и получить дополнительную прибыль при реализации полученного органического удобрения.

1. Технологическая часть. Актуальность темы

.1 Характеристика применяемой технологии

.1.1 Продукт

Биогаз - газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы. Метановое разложение биомассы происходит под воздействием трех видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид - бактерии гидролизные, второй - кислотообразующие, третий - метанобразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида. Биогаз состоит из метана, углекислого газа, незначительных примесей водорода и сероводорода, возможный химический состав приведен в таблице 1. После очистки биогаза от углекислого газа получается биометан. Биометан - полный аналог природного газа, отличие только в происхождении.

Таблица 1 - Химический состав биогаза

Газ	Химическая формула	Объемная доля, %
Метан	CH4	40 - 70
Углекислый газ	CO2	30 - 60
Другие газы	-	1 - 5
Водород	H2	0 - 1
Сероводород	H2S	0 - 3

Теплотворная способность одного кубометра биогаза составляет в зависимости от содержания метана от 20 до 25 МДж/м³, что эквивалентно сгоранию 0,6 - 0,8 литра бензина, 1,3 - 1,7 кг дров или использованию 5 - 7 кВт электроэнергии.

Поскольку только метан поставляет энергию из биогаза, целесообразно для описания качества газа, выхода газа и количества газа все относить к метану с его нормируемыми показателями. Объем газов зависит от температуры и давления. Высокие температуры приводят к расширению газа и к уменьшаемому вместе с объемом уровню калорийности и наоборот. Кроме того, при возрастании влажности калорийность газа также снижается. Чтобы выходы газа можно было сравнить между собой, необходимо их соотносить с нормальным состоянием (температура 0 °C, атмосферное давление 101325 Па, относительная влажность газа 0 %). В целом, данные о производстве газа выражают в литрах (л) или кубических метрах (м³) метана на килограмм (кг) органического сухого вещества (ОСВ). [4]

.1.2 Сырье для получения

Перечень органических отходов, пригодных для производства биогаза:

-   навоз;

-       птичий помет;

-       зерновая и меласная послеспиртовая барда;

-       пивная дробина;

-       свекольный жом;

-       фекальные осадки;

-       отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки, каныга);

-       трава;

-       бытовые отходы;

-       отходы молокозаводов - соленая и сладкая молочная сыворотка;

-       отходы производства биодизеля - технический глицерин от производства биодизеля из рапса;

-       отходы от производства соков - жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, водоросли;

-       отходы производства крахмала и патоки - мезга и сироп;

-       отходы переработки картофеля, производства чипсов - очистки, шкурки, гнилые клубни, кофейная пульпа.

Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья. Из тонны навоза крупного рогатого скота получается от 50 до 65 м³ биогаза с содержанием метана 60 %, от 150 до 500 м³ биогаза из различных видов растений с содержанием метана до 70 %. Максимальное количество биогаза - это 1300 м³ с содержанием метана до 87 % - можно получить из жира. Кроме отходов биогаз можно производить из специально выращенных энергетических культур, например, из силосной кукурузы или сильфия, а также водорослей. Выход газа может достигать до 300 м³ из 1 тонны.

Различают теоретический (физически возможный) и технически-реализуемый выход газа. В 1950 - 70-х годах технически возможный выход газа составлял всего от 20 до 30 % от теоретического. Сегодня применение энзимов, бустеров для искусственной деградации сырья (например, ультразвуковых или жидкостных кавитаторов) и других приспособлений, позволяет увеличивать выход биогаза на самой обычно установке с 60 % до 95 %.

В биогазовых расчетах используется понятие сухого вещества (СВ или английское TS) или сухого остатка (СО). Вода, содержащаяся в биомассе, не дает газа. На практике из 1 кг CB получают от 300 до 500 литров биогаза. [5]

.1.3 Технология производства биогаза из отходов птицефабрики

Существуют промышленные и кустарные установки. Промышленные установки отличаются от кустарных наличием механизации, систем подогрева, гомогенизации, автоматики. Наиболее распространенный промышленный метод - анаэробное сбраживание в метантенках (рис. 1).

В ходе процесса производства, биомасса периодически подаются с помощью насосной станции или загрузчика в реактор. Реактор представляет собой подогреваемый и утепленный резервуар, оборудованный миксерами. Стройматериалом для промышленного резервуара чаще всего служит железобетон или сталь с покрытием. В малых установках иногда используются композиционные материалы. В реакторе живут полезные бактерии, питающиеся биомассой. Продуктом жизнедеятельности бактерий является биогаз. Для поддержания жизни бактерий требуется подача корма, подогрев до 35-38 °С и периодическое перемешивание. Образующийся биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), затем проходит систему очистки и подается к потребителям (котел или электрогенератор). Реактор работает без доступа воздуха, герметичен и неопасен.

Рисунок 1. Общая схема производства биогаза

Для сбраживания птичьего помета по одностадийной технологии, необходима коферментация (смешивание) с другими видами сырья, например, с отходами забойного цеха, с силосом, травой, бытовыми отходами. [6]

Факторы, влияющие на процесс брожения:

-   Температура

-       Влажность среды

-       Уровень рН

-       Соотношение C : N : P

-       Площадь поверхности частиц сырья

-       Частота подачи субстрата

-       Замедляющие вещества

-       Стимулирующие добавки

Метановые бактерии проявляют свою жизнедеятельность в пределах температуры от 0 до 70 ºС. Если температура выше они начинают гибнуть, за исключением нескольких штаммов, которые могут жить при температуре среды до 90 ºС. При минусовой температуре они выживают, но прекращают свою жизнедеятельность. В литературе как нижнюю границу температуры указывают от 3 до 4 ºС.

Принципиальным является, что чем меньше частички субстрата, тем лучше. Чем больше площадь взаимодействия для бактерий и чем более волокнистый субстрат, тем легче и быстрее бактериям разлагать субстрат. Кроме того, его проще перемешивать, смешивать и подогревать без образования плавающей корки или осадка. Измельченное сырье имеет влияние на количество произведенного газа через длительность периода брожения. Чем короче период брожения, тем лучше должен быть измельчен материал.

При достаточно длительном периоде брожения количество выработанного газа снова увеличится. При использовании измельченного зерна этого уже удалось достичь через 15 дней. [7]

.1.4 Сфера применение продукта

Биогаз используют в качестве:

-   топлива для производства электроэнергии как для покрытия нужд самой птицефабрики, так и на реализацию сторонним потребителям;

-       тепла или пара для отопления самой производственной линии по получению биогаза, для нужд предприятия и на продажу;

-       топлива для автомобильных двигателей (работающих на метане).

Биогазовые установки могут:

-   использоваться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах;

-       заменять ветеринарно-санитарный завод, т. е. падаль может утилизироваться в биогаз вместо производства мясокостной муки.

При использовании биогаза в качестве топлива для автомобильных двигателей, его эффективность зависит от содержания метана и наличия примесей. На метане могут работать как карбюраторные, так и дизельные двигатели. Однако так как биогаз является высокооктановым топливом, более эффективно его использование в дизельных двигателях. Для работы двигателей необходимо большое количество биогаза и установка на двигатели внутреннего сгорания дополнительных устройств, которые позволяют им работать как на бензине, так и на метане.

Эффективность использования биогаза составляет 55 % для газовых плит, 24 % для двигателей внутреннего сгорания. Наиболее эффективный путь использования биогаза - в качестве комбинации тепла и энергии, при котором можно достичь 88 % эффективности. Опыт показывает, что биогаз экономически целесообразно использовать в газоэлектрогенераторах, при этом сжигание 1 м³ биогаза позволяет вырабатывать от 1,6 до 2,3 кВт электроэнергии. Эффективность такого использования биогаза повышается за счет использования тепловой энергии, образующейся при охлаждении мотора электрогенератора, для обогрева реактора биогазовой установки.

В случае излишка, вырабатываемого установкой биогаза, рекомендуется не выбрасывать его в атмосферу - это приведет к неблагоприятному влиянию на климат, а сжигать. Для этого в газораспределительную систему устанавливается факельное устройство, которое должно находиться на безопасном расстоянии от строений.

Среди промышленно развитых стран ведущее место в производстве и использовании биогаза по относительным показателям принадлежит Дании - биогаз занимает до 18 % в ее общем энергобалансе. По абсолютным показателям по количеству средних и крупных установок ведущее место занимает Германия - 8000 тыс. шт. В Западной Европе не менее половины всех птицеферм отапливаются биогазом. [6]

.1.5 Побочные продукты проекта

Применение технологии переработки навоза в реакторах биоэнергетических установок сдерживалось определенными обстоятельствами, в частности большими капвложениями, когда специалисты относили данную технологию только к способам получения биогаза. Однако в процессе анаэробной переработки навоза стали получать не только новый энергоноситель, но и экологически чистое органическое биоудобрение по своим свойствам более высокого качества, чем исходная масса. В процессе биологической, термофильной, метаногенерирующей обработки органических отходов образуются экологически чистые, жидкие, высокоэффективные органические удобрения.

Эти удобрения содержат минерализованный азот в виде солей аммония (наиболее легко усваиваемая форма азота), минерализованные фосфор, калий и другие необходимые для растения биогенные макро- и микроэлементы, биологически активные вещества, витамины, аминокислоты, гуминоподобные соединения, структурирующие почву. Одна тонна таких удобрений по своему эффекту на растение эквивалентна от 80 до 100 т исходного навоза или других органических веществ. Удобрения, получаемые в виде переброженной массы - это экологически чистые, жидкие удобрения, лишенные нитритов, семян сорников, болезнетворной микрофлоры, специфических запахов. Расход этих удобрений составляет от 1 до 5 т вместо 60 т необработанного навоза для обработки 1 га земли. [8]

.2 Актуальность реализации технологии на территории РФ

По данным Всероссийского научно-исследовательского, конструкторского и проектно-технологического института органических удобрений и торфа (ВНИПТИОУ) в России функционирует более 1600 крупных животноводческих предприятий, свинокомплексов и птицефабрик с бесподстилочным содержанием. Каждая корова ежедневно производит в среднем 5 кг навоза, свинья - 3 кг, бройлер - 100 г. В общей сложности каждый день в стране производится более 450 тыс. тонн помета, навоза и стоков, из которых почти половина никак не используется. По данным ВНИПТИОУ сегодня более 2 млн. га земли занято под хранение навоза. То есть отходами животноводства покрыта площадь равная почти половине территории Московской области. И этот ресурс представляет реальную экологическую угрозу вместо того, чтобы работать на плодородие почв и высокие урожаи.

По результатам исследований Института энергетической стратегии РФ общее количество органических отходов агропромышленного комплекса (АПК) России в 2009 г. составило 265 млн. т (в расчете на сухое вещество; по энергосодержанию эквивалентно 101,6 млн. т н.э.), включая:

-   птицеводство - 8,6 млн. т;

-       животноводство - 72,4 млн. т;

-       растениеводство - 169 млн. т;

-       перерабатывающая промышленность - 14 млн. т.

Количество ТБО городов составило 18 млн. т, осадки коммунальных стоков - 6 млн. т.

Как свидетельствуют приведенные выше данные, Россия обладает огромным ресурсным потенциалом для производства биогаза. Динамично развитие прогресса совершенствования и реализации технологии производства биогаза на территории страны.

Анализ отечественной опыта в области биогазовых технологий следует начать с освещения работ, проведенных в начале 60-х гг. прошлого столетия в Институте биохимии им. А.Н.Баха АН СССР. Именно эти исследования и их промышленное воплощение явились точкой отсчета в создании отечественной промышленной биоэнергетики и активного фундаментального исследования процессов биосинтеза метана и биогазификации.

С 1961 г. по 1964 г. на Грозненском ацетонобутиловом заводе (г. Грозный) проводились исследования по разработке технического регламента промышленной технологии и подбору оборудования для производства кормового витамина В-12 и биогаза методом термофильного метанового брожения ацетоно-бутиловый барды на специально созданной опытно-промышленной установке с объемом опытного метантенка 200 м3. [9]

В дальнейшем эта технология была внедрена на двух ацетонобутиловых заводах. Каждый цех, перерабатывая до 3000 м3 барды в сутки, производил до 30 тыс. м³ биогаза, который использовался как топливо в основном производстве и экономил до 25% природного газа.

Три критерия, определившие создание и развитие биогазовой промышленности в России (и ранее в СССР):

- разработка технологии и создание крупномасштабного производства витамина В-12 и биогаза;

-       теория о биологическом происхождении природного газа;

-       огромная сырьевая база.

Идея была разработана и просчитана в 1972-1973 гг. и воплотилась в проект в 1979 г. Этот проект был поддержан руководством СССР и в 1980 г. включен в программу Государственного Комитета СССР по науке и технике.

По этой программе в период с 1980 г. по 1990 г. было построено три крупных биогазовых станции:

- г. Пярну бывшей Эстонской ССР (свинокомплекс на 30 тыс. голов);

-       совхоз «Огре» Рижского района бывшей Латвийской ССР (свинокомплекс на 5 тыс. голов);

-       колхоз «Большевик» Нижнегорского района Крымской обл. (свинокомплекс на 24 тыс. голов).

Вне проекта, но при поддержке государства, была построена опытно-промышленная биоэнергетическая станция на 50 тыс. голов птицы (Октябрьская птицефабрика, Истринский район, Московская обл.). Также вне проекта силами завода Химического машиностроения им. М.Фрунзе в г. Сумы была разработана и создана биогазовая установка «БИОГАЗ-1» на 3 тыс. голов свиней.

Развитие рыночной экономики и появление новых форм собственности в сельскохозяйственном производстве потребовали разработки высокорентабельных технологий и оборудования, работающих в любой климатической зоне и в любой российской глубинке, удаленной от централизованного энергообеспечения. Такие технологии и оборудование были созданы в 1992 г. ЗАО Центр «ЭкоРос»: индивидуальная биогазовая установка для крестьянской семьи (ИБГУ-1) и автономный биоэнергетический блок-модуль (мини-теплоэлектростанция - БИОЭН-1).

Рисунок 2 - Схема-разрез биореактора-метантенка ИБГУ-1 1 - корпус биореактора; 2 - диафрагма; 3 - рукоятка; 4,8 - затвор; 5 - шлюз выгрузки; 6 - корпус тепловой рубашки; 7 - ТЭН; 9 - загрузочный люк; 10 - газовый штуцер; 11- гребенка; 12 - вал мешалки; 13 - шнек; 14,15 - теплоизоляция

Установка ИБГУ-1 (рис. 2) перерабатывает до 200 кг отходов крупного рогатого скота и производит в сутки до 10-12 м³ биогаза и до 200 л жидких удобрений.

Успешная эксплуатация ИБГУ-1 в разных районах России способствовала переходу к разработке и созданию более совершенных биогазовых установок большей мощности с автономным энергообеспечением. Автономность этих установок может быть достигнута при условии ежедневной переработки не менее 500 кг отходов с влажностью 85%.

Сравнительный анализ выхлопных газов, полученных на работающем с номинальной мощностью биогазбензоэлектрогенераторе при сжигании в нем последовательно бензина и биогаза, показал, что при сжигании биогаза содержание СО в 45 раз меньше, углеводородов в 30 раз меньше, оксидов азота в 1,5 раза меньше, чем при сжигании бензина. С 1992 по 2000 гг. было создано и установлено 85 комплектов ИБГУ-1 (79 - в России, 4 - в Казахстане, 3 - в Беларуси). В 1997 г. создано совместное китайско-российское объединение по производству таких установок в Китае.

Более мощная «фермерская» система БИОЭН-1 перерабатывает до 1 т отходов в сутки и производит до 40 м³ биогаза, который используется для получения электрической (80 кВт·ч/сут.) или тепловой энергии (0,14 Гкал/сут.) и до 1 т жидких удобрений. Стоимость исходных отходов крупного рогатого скота в Московской области составляет 100-200 руб./т, а рыночная цена произведенных удобрений (по месту производства) - уже 9 тыс. руб./т (в 2007 г.). Расход удобрений на 1 га в зависимости от выращиваемых культур составляет от 1 до 3 т. Собственные потребности в энергии на поддержание термофильного процесса составляют 30%. Срок эксплуатации модуля - не менее 10 лет.

Такая теплоэлектростанция работает, например, при животноводческой ферме Агроплем-фирмы «Искра» (д. Поярково Солнечногорского района Московской области) (рис. 3). Модуль БИОЭН-1 может также собираться в батареи из 2-х, 3-х и 4-х комплектов для обработки отходов.

Рисунок 3 - Биоэнергетическая система на основе блок-модуля БИОЭН-1

Рисунок 4 - Биореактор-метантенк и газгольдер теплоэлектростанции АБЭУ-20

В настоящее время эстафету по разработке новых биогазовых технологий и серийному производству биоэнергетических (биогазовых) систем ЗАО Центр «ЭкоРос» передало ЗАО «Сигнал», которое начало производство автономных биоэнергетических установок (АБЭУ) (рис. 4) с объемом биореакторов-метантенков от 7 до 480 м3 и более с производством в год от 4 до 254 тыс. м3 биогаза и установочной электрической мощностью - от 0,83 до 54 кВт, тепловой - от 2,5 до 152 кВт.

Биогазовые технологии могут эффективно эксплуатироваться в любом климатическом регионе огромной России. Сама природа дает в руки человека инструмент, с одной стороны, для удержания баланса углекислоты на безопасном уровне («парниковый эффект»), с другой - для повышения урожая зеленой массы - источника энергии.

При интенсивном подъеме сельскохозяйственного производства России через несколько лет общий объем производимых органических отходов может составить 675 млн. т (по сухому веществу), а потенциальное производство биогаза - 225 млрд. м³/год.

Исследование современного АПК России, проведенное Институтом энергетической стратегии, показало, что до 50 % производимой основной продукции приходится на индивидуальные крестьянские хозяйства. Поэтому развитие биогазовой промышленности должно идти по двум направлениям: создание крупных биоэнергетических станций и создание фермерских и крестьянских биогазовых установок.

Рентабельность отечественных биогазовых технологий обеспечивается одновременным производством высокоэффективных органических удобрений, 1 т которых (по эффекту «на урожай») равноценна от 70 до 80 т естественных отходов животноводства и птицеводства. Этим объясняется быстрая (от 1 до 2 лет) окупаемость биогазовых установок и биотеплоэлектростанций.

Россия находится в зоне рискованного земледелия. И по климатическим условиям, и по характеристике большая часть почв - малоурожайные подзолистые почвы, требующие постоянного внесения органических удобрений. Поэтому в средних и северных регионах Европейской России, в земледельческих районах Сибири потребность в органических удобрениях будет постоянной и она будет определяющей в развитии биогазовых технологий. Использование таких технологий и созданного на их основе оборудования позволит в ближайшие годы:

- полностью решить в сельской местности проблему всех органических отходов, включая коммунальные стоки и ТБО;

-       обустроить дома сельских жителей современными санитарно-гигиеническими системами европейского типа;

-       оказать существенную помощь в решении проблем энергосбережения. [10]

.3 Актуальность реализации проекта на территории Воронежской области

По информации агентства бизнес информации (ABIREG.RU) в хозяйствах АПК Воронежской области содержится 371,3 тыс. голов крупного рогатого скота, в том числе коров - 147,4 тыс. голов, а также свиней - 478,8 тыс. голов. Заместитель председателя правительства - руководитель департамента аграрной политики области Анатолий Спиваков отметил, что в регионе поставлена задача увеличить объем производства продукции животноводства как минимум в два раза. Мясное поголовье крупного рогатого скота планируется увеличить до 300 тыс. голов к 2020 году.

"ЛИСКо Бройлер" является единственным крупным производителем куриного мяса в регионе. Сейчас "ЛИСКо Бройлер" выпускает 65 тыс. тонн мяса птицы в год, это максимальные мощности производства. Но в 2011 году планируется за счет модернизации и улучшения технологического процесса произвести 85 тыс. тонн продукции. Сейчас строится дополнительная линия по убою родительского стада - 3 тыс. голов в час, расширяется мощности инкубатора на 20 млн. яиц: сейчас 60 млн. яиц, а будет 80.

В связи с активной динамикой роста ресурсного потенциала для технологии производства биогаза и необходимостью утилизации растущих объемов отходов фермерских хозяйств и производителей сельскохозяйственной продукции, развитие биоэнергетики в Воронежской области является весьма актуальной задачей. ЕЕ реализация позволит:

-   снизить энергозависимость сельскохозяйственного производства;

-       обеспечить утилизацию отходов сельхозпроизводителей;

-       обеспечить животноводство кормовым белком;

-       создать дополнительные рабочие места;

-       увеличить конкурентоспособность продукции за счет снижения себестоимости.

Обсуждая актуальность данной темы с председателем Центрально-Черноземного банка Сбербанка РФ Александром Соловьевым, генеральным директором ООО "Газпром межрегионгаз Воронеж", ОАО "Воронежоблгаз" Николаем Карасиковым и президентом группы компаний «ЭкоНива» Штефаном Дюрром, Алексей Гордеев отметил, что Воронежская область заинтересована в производстве биогаза, и подчеркнул, что «пилотный проект в этой сфере должен быть реализован именно на территории нашего региона». Таким образом, губернатор вступил в заочную конкуренцию со своим белгородским коллегой Евгением Савченко, который днем ранее выразил большую заинтересованность в установке биогазовых станций по немецкой технологии на свинокомплексах своего региона.

Получение биогаза возможно в установках разных размеров, но особенно эффективно в агропромышленных комплексах, в которых осуществляется полный экологический цикл. Технология отличается высокой рентабельностью, так как позволяет утилизировать стоки животноводческих ферм, сельскохозяйственные и бытовые отходы.

2. Биогазовая установка

.1 Конструктивное решение

Биогазовая установка - устройство, осуществляющее переработку органических отходов в биогаз и органические удобрения (простейшая схема приведена на рис.5).

Рисунок 5 - Технологическая схема биогазовой установки для переработки жидкого навоза: 1- животноводческое помещение; 2- навозопреемник; 3- насос; 4- метантенк; 5- газгольдер; 6- теплообменник; 7- котел; 8- бункер-отстойник.

Общая схема промышленного производства биогаза довольно проста. Сырье смешивается и измельчается до получения полужидкой гомогенной массы в приемном танке - 2. Далее масса нагревается до 70 °С не менее 1 часа с целью уничтожения бактерий. После охлаждения сырье перекачивается в автоклав - 4 (биореактор-метантанк, ферментатор), где подвергается анаэробному брожению при температуре 38 °С, с помощью насоса - 3. Процесс получения биогаза длится обычно около месяца. Применяются два режима брожения: мезофильный (25-38 °С, оптимум 37 °С, используются мезофильные бактерии) и термофильный (45-60 °С, оптимум 56 °С, термофильные бактерии). Для интенсификации брожения добавляются катализаторы (глюкоза и целлюлоза). Биогаз под собственным давлением (не более 0,5 атм) через газовый штуцер и конденсатор (для удаления влаги) идет в газгольдер - 5, откуда подается либо для сжигания в отопительных приборах, либо для производства электрической и тепловой энергии в когенерационной энергоустановке. Полностью автономный, энергонезависимый биореактор потребляет 10-25 % вырабатываемого газа для своих нужд (осуществления термостатирования и перемешивания). Твердый остаток накапливается в бункере-отстойнике - 8 и является хорошим обеззараженным удобрением (содержание азота - 3,5 кг/т, фосфора - 0,8 кг/т, калия - 1,4 кг/т). При оптимальном режиме сбраживания этот остаток не превышает 30 % от массы исходного сырья.

В процессе загрузки сырье может либо подвозиться и загружаться механически в шнековый загрузчик (как,например, в случае с соломой и мякиной ), либо самотеком попадать в емкость сбора и гомогенизации сырья, откуда насосом перекачиваться в биореактор (в случае с навозом КРС и канализационными стоками). Некоторые виды сырья (например, птичий помет) требуют двухстадийной обработки - отделения процесса гидролиза от последующих, а, следовательно, наличие двух последовательно соединенных биореакторов.

Биореактор (метантенк) является своеобразным прибором, который осуществляет перемешивание культурной среды во время синтеза (микробиологического). Метантенки могут быть цилиндрическими, прямоугольными, шарообразными резервуарами. Для производства биогаза применяют аэробно-анаэробный биореактор (его называют комбинированным). В таком случае тепловыделение в аэробном процессе применяется для разогрева анаэробной среды. Главный принцип работы заключается в создании наиболее оптимальных условий для дыхания, подвода питания, а также отвода метаболитов. В бродильных камерах необходимо проводить энергичное перемешивание для предупреждения образования в верхней части слоя всплывающего вещества. Это значительно ускоряет процесс брожения и выход биогаза. Без перемешивания для получения такой же производительности объем реакторов должен быть значительно увеличен. Отсюда следствие - большие затраты и удорожание установки.

Перемешивание осуществляется:

механическими мешалками различной формы или погружными насосами с приводом от электродвигателя,

гидравлическими насадками за счет энергии струи, перекачиваемого насосом сбраживаемого навоза, или рециркуляцией,

избыточным давлением биогаза, пропускаемого через барботер или трубку, расположенную в нижней части редуктора.

Газгольдер - необходимый компонент для эффективной работы биогазовых установок. Он компенсирует колебания в процессе производства и потребления биогаза, а также связанное с температурой изменение объема.

От правильного выбора конструкции и размеров газгольдера зависит эффективность и безопасность работы биогазовой установки. Газгольдер обеспечивает сбор газа, сокращает его потери, одновременно способствуя безопасности и надежность всей биогазовой установки. Объем газгольдера зависит от диаметра ферментера и наклона крыши. Во время нормальной работы есть небольшое избыточное давление газа внутри камеры, которая вызвана весом плавающей внутренней мембраны. Давление в газогольдере поддерживается клапаном избыточного давления. [11]

В зависимости от способа загружения выделяют три системы, применяемые в производстве.

В проточной системе (при непрерывном или квазинепрерывном процессе) субстрат загружают в реактор непрерывно или через, короткие отрезки времени (например, ежесуточно), удаляя соответствующий объем шлама. Всегда постоянный объем субстрата рассчитывается в соответствии с заданным гидравлическими расчетами временем пребывания массы в реакторе. Если обеспечивается постоянство условий производства, а именно подачи массы, концентрации сухого вещества и загрузки рабочего пространства, т. е. концентрация способного к брожению органического вещества при загрузке, оптимальная температура брожения и равномерное перемешивание массы, то этот вид производства позволяет получить максимальный выход газа при непрерывном процессе газообразования.

Система с попеременным использованием реакторов характеризуется прерывистым процессом, протекающим не менее чем в двух одинаковых по размерам и форме реакторах. В случае (например) ежесуточной загрузки свежего субстрата реакторы при образовании определенного количества шлама (так называемого затравочного шлама) попеременно заполняются свежим субстратом и по истечении заданного срока брожения опорожняются так, что в них остается только затравочный шлам. Поскольку при постоянном количестве подаваемого в реактор материала загрузка рабочего пространства во время процесса заполнения будет постоянно снижаться по сравнению с оптимальным значением, соответствующим исходному количеству шлама, потенциальная производительность этой системы будет использоваться не полностью. Кроме того, если учитывать наличие порожнего объема реактора во время процесса заполнения, то эта система требует большего рабочего объема, чем проточная; по американским исследованиям, он должен быть вдвое больше

Еще одна особенность рассматриваемой системы заключается в том, что ее нельзя использовать без газового аккумулятора (газгольдера) с постоянным запасом газа, достаточным для заполнения освобождающегося при выгрузке шлама объема реактора. [6]

Существуют промышленные и кустарные установки. Промышленные установки отличаются от кустарных наличием механизации, систем подогрева, гомогенизации, автоматики. Наиболее распространённый промышленный метод - анаэробное сбраживание в метантенках.

Хорошая биогазовая установка должна иметь необходимые части:

Емкость гомогенизации

Загрузчик твердого (жидкого) сырья

Реактор

Мешалки

Газгольдер

Система смешивания воды и отопления

Газовая система

Насосная станция

Сепаратор

Приборы контроля

КИПиА с визуализацией

Система безопасности

.2 Реактор

Реактор может быть изготовлен из строительных материалов, таких как кирпич, камень, бетон, а также из металлической цистерны, бывшей в употреблении.

Объем реактора в зависимости от количества навоза, получаемого от одного животного (виды животных - объемы реактора, м³)

КРС

Теленок до года 0,45-0,75

Теленок одного - двух лет 1,05-1,75

Теленок старше двух лет, корова 1,5-2,5

Вол, племенной бык 1,8-3,0

СВИНЬИ

Поросенок до 12 кг 0,02-0,03

Поросенок 12-20 кг 0,03-0,05

Поросенок 20-45 кг 0,09-0,15

Свинья 45-60 кг (откорм)0,24-0,4

Племенная свинья более 60 кг 0,5-0,83

ЛОШАДИ

Жеребенок и лошадь до трех лет 1,05-1,75

Лошадь старше трех лет 1,65-2,75

КУРЫ

Цыпленок-бройлер, цыпленок (1-я возрастная гр, вес до 1200 г.) 0,004-0,006

Цыпленок-бройлер, цыпленок (2-я возрастная гр, вес до 800 г.) 0,002-0,004

Курица-несушка (1, 2-й категории вес 1 500-1 600 г.) 0,005-0,008

Ферментатор можно расположить либо в стоящем положении (вертикально) либо в лежащем (горизонтально).

.2.1 Горизонтальная конструкция

Горзонтальное расположение имеет то большое преимущество, что можно применять мощные, надежные в эксплуатации и энергосберегающие механические мешалки. Таким образом достигается хороший эффект перемешивания, направленный вертикально по отношению к течению, без четкого перемешивания в направлении течения. Благодаря пробочному проталкиванию с точки зрения биологии процесса складываются благоприятные условия. Возможной является большая загрузка ферментатора. Существуют данные, согласно которым загруженность ферментатора может достигать от 7 до 10 кг органического сухого вещества/м³. Недостатком является большая потребность в площади, занимаемой резервуаром. Лежащие ферментаторы на сегодняшний день ограничены в своем объеме до 1000 м³. Большая площадь поверхности по сравнению с объемом (с соответственно высокими теплопотерями) и недостающая „прививка” для свежего субстрата бактериями переброженного шлама является также недостатком. Для жидкого или твердого навоза скота это не играет никакой роли, поскольку в таком субстрату изначально содержится достаточное количество метанообразующих бактерий. Навоз свиней, энергетические растения или рганические отходы, не содержащие или содержащие небольшое количество анаэреобных бактерий, при использовании пробочного проталкивания должны быть привиты переброженным субстратом. Это можно произвести в резервуаре предварительного хранения или при помощи автоматической системы подачи прививочного материала. Лежащие ферментаторы изготовляются преимущественно в виде цилиндрических железных баков и размещаются над поверхностью грунта. Если это бетонный вариант, то он может иметь либо квадратную либо прямоугольную форму поперечного сечения.

.2.2 Стоящая (вертикальная) конструкция

Ферментаторы в виде вертикального строения из соображений статики преимущественно имеют круглую форму поперечного сечения. По сравнению с горизонтальным вариантом они имеют то преимущество, что они более компактны, имеют более выгодное соотношение площади поверхности к объему, что уменьшает затраты материалов и теплопотери. Они не ограничены в своих объемах, на сегодняшний день можно строить ферментаторы объемом до 6000 м³. Требования к смесительной технике высоки, поскольку в этом случае она должна создавать сильное течение, необходимое для достижения гомогенизации. По мере возрастания высоты строений и вместе с тем тенденции к расслоению бродильного субстрата, смешивающая техника должна обеспечивать достаточное вертикальное перемешивание. Недостатком является то, что нельзя достичь пробочного проталкивания. В зависимости от размеров резервуара, от типа мешалок и их мощности, а также от вида субстрата зависит уровень возможной загрузки ферментатора. Возможна загрузка ферментатора до 4 кг органического СВ/м³.

2.2.3 Наземное или подземное размещение

Наземное размещение избирают как правило при высоком уровне грунтовых вод. Кроме того оно имеет то преимущество, что можно сэкономить на земляных работах и позволяет использовать дорогие материалы для внешней теплоизоляции

Недостатком являются высокие теплопотери в зимний период и повышенные инвестиционные затраты при высоте резервуара свыше 6 м. Неполное погружение, надземное или подземное размещение вертикальных резервуаров избирают в зависимости от уровня грунтовых вод.

Полностью подземные резервуары с крышей, на которую можно заезжать имеют то большое преимущество, что они не меняют общего вида ландшафта, не занимают места и таким образом могут располагаться в центре архитектурного комплекса. Кроме того из-за своего пребывании в грунте они защищены от резких внешних температурных колебаний, что особенно становится заметным в холодные зимы благодаря низким затратам энергии на поддержание процесса. Для использования такого варианта всегда необходимо учитывать движения грунта, а весь контур резервуара должен быть заизолирован дорогими, устойчивыми к влаге изоляционными материалами.

.3 Устройство загрузки и выгрузки

Работа БГУ предполагает ежедневную загрузку сырья и выгрузку сброженного навоза.

Наиболее простым способом загрузки и выгрузки является способ перелива, заключающийся в том, что при загрузке свежего навоза уровень сырья в реакторе поднимается и через сообщающуюся с ним переливную трубу такое же количество сброженного сырья выгружается в емкость для сбора. Для обеспечения герметичности реактора в процессе загрузки и выгрузки входная и выходная трубы располагаются под наклоном к вертикальной оси таким образом, чтобы нижний конец трубы был расположен ниже уровня жидкости. Благодаря этому создается гидравлический затвор, препятствующий проникновению воздуха в реактор. Для равномерного распределения свежего сырья по всему объему реактора и эффективности удаления переработанного шлама трубы загрузки и выгрузки располагаются на противоположных сторонах реактора.

Загружаемая масса может содержать твердые частицы достаточно крупного размера, например, подстилочный материал (солому, опилки), стебли растений, а также посторонние предметы. Для того чтобы трубы не забивались, их диаметр должен быть не менее 300 мм. Загрузочная труба имеет бункер для предварительной подготовки сырья.

Сброженная масса удаляется из реактора автоматически переливом через выгрузочную трубу в момент загрузки свежего сырья. Из реактора сброженная масса попадает в специальную емкость, которая служит для временного хранения переработанного сырья. Та и другая емкости могут быть изготовлены из бетона или металла.

Другой способ загрузки - пневматический, когда подготовленное сырье загружается в реактор под давлением биогаза.

.4 Устройство подогрева сырья

Наиболее распространенной схемой является система отопления и водонагревательного котла, работающего на биогазе, электричестве и твердом топливе. В качестве нагревательных элементов применяют теплообменники в виде змеевиков, секций радиаторов или параллельно сваренных труб, где теплоносителем служит горячая вода температурой около 60º С. Более высокая температура повышает риск налипания взвешенных частиц на поверхности теплообменника. Теплообменники рекомендуется располагать в зоне действия перемешивающего устройства, что помогает избежать осаждения твердых частиц на его внешней поверхности. При монтаже системы отопления важно обеспечить условия, необходимые для естественной циркуляции жидкости в системе. Для этой цели нужно обеспечить подачу горячей воды в верхнюю точку системы и возврат охлажденной воды в нижнюю точку.На трубопроводах отопления должны быть установлены вентили для выпуска воздуха из верхних точек, а на системе обогрева оборудования - расширительный бачок для компенсации изменения объема воды. Для контроля температуры внутри реактора должен быть установлен термометр или термостат.

.4.1 Внешние теплообменники

При использовании внешних, расположенных вне ферментатора теплообменников, субстрат и горячая вода в противотоке прокачиваются через теплообменники. Принцип противотока очень эффективен с точки зрения термодинамики. На практике себя хорошо зарекомендовали теплообменники с двойной трубой и спиралью

В теплообменниках с двойной трубой субстрат протекает по центральной трубе. В трубе-оболочке течет горячая либо холодная вода. Чтобы передать тепло от горячего субстрата напрямую в противотоке, такие теплообменники не подходят.

В прошлом себя хорошо зарекомендовала конструкция с прямыми трубами, которые в больших установках собирают в пучки. Интересным вариантом являются завитые спиралью теплообменники. При одинаковой мощности они занимают меньшую площадь, но их мощность ограниченна. Работы по очистке теплообменников с двойными трубами являются затратными. Более широкий спектр применения имеют спиральные теплообменники, отличающиеся очень компактной и экономящей место конструкцией при высокой теплообменной мощности. Для них в качестве субстрата может выступать также горячая либо холодная среда. По причине принципа конструирования они могут иметь модульное построение и легко дополняться, а кроме того они легки в обслуживании и мало забиваются. Дальнейшими качественными характеристиками является долговечность в эксплуатации и сохранение высоких еплообменных качеств и сравнительно небольшие потери давления.

Внешние теплообменники имеют решающее преимущество, что они незевисимы от ферментатора. Из-за незначительных инвестиций их применяют в первую очередь на больших установках - от 10 000 м³/год.

.4.2 Внутренние теплообменники

Внутренние, то есть расположенные в ферментаторе либо на нем теплообменники работают по иному принципу. При этом перекачивается лишь горячая вода, но не субстрат.

Отопление, вмонтированное в днище.

Для вертикальных ферментаторов в плите основания закладывают отопительные трубы с искусственных материалов (а именно такие, которые имеют защиту от проникновения кислорода). Теплоизоляция из плит с экструдированной полистирольной твердой пены в этом случае располагается под плитой основания. Как и при обогреве пола жилых помещений при строительстве домов, трубы прокладывают кругами одинаковой длинны и паралельно подключают к распределителю для поддержания низкого гидродинамического сопротивления.

Если система отопления работает как открытая не под давлением, то можно использовать недорогие трубы из полиэтилена и в зависимости от площади поверхности пола выбирать диаметр ½, ¾ или 1”. Открытая система применяется лишь тогда, когда горячей водой будет обслуживаться только биогазовая установка, но не жилые помещения. Отопление жилых помещений имеет закрытую систему и пребывает под давлением 2-3 бара. Для него также применяются существенно более дорогие трубы для отопления пола.

Если трубы отопления закладывают в железобетонные плиты, то необходимо получить подтверждение о статической устойчивости бетонной плиты. Кроме того для отопления в днище необходимо убедиться, что не образовывается толстого осадочного шара, который будет препятствовать теплообмену. Мощная мешалка, таким образом, является важным компонентом.

Отопление, вмонтированное в стену.

При использовании отопления, вмонтированного в стену, в настоящее время преимущественно распространено два варианта, а именно трубы отопления в стене резервуара или трубы отопления перед стеной резервуара.

Трубы отопления в стене резервуара. Для круглых, вертикальных резервуаров часто применяют стенное отопление с трубами из искусственных материалов Для резервуаров с монолитного бетона, трубы из сетчатого полиэтилена - диаметром от 22 до 25 мм - аналогично с отоплением в днище, заливаются в стену. Устанавливают шесть и более отопительных колец, чтобы удовлетворить необходимые потребности в отоплении. Одно отдельное отопительное кольцо имеет длину около 100 м. Необходимо также предоставлять доказательства статики.

.5 Устройство перемешивания сырья

Перемешивание сырья в реакторе повышает эффективность работы БГУ, предотвращает осаждение твердых частиц на теплообменники и дно реактора. Препятствует образованию корки на поверхности.

Перемешивание может быть постоянным или периодическим в зависимости от режима работы реактора. Варианты перемешивания для вертикальных и горизонтальных реакторов приведены на рисунках 6 и 5.

Рис. 5 - Способы перемешивания сырья в вертикальных реакторах а, б - механическая мешалка; в,г - перемешивание с помощью насоса; д - перемешивание биогазом и жидкостью; е - перемешивание биогазом.

Рис. 6 - Способы перемешивания сырья в горизонтальных реакторах а - перемешивание биогазом; б - перемешивание механическими лопастями; в - перемешивание механическими мешалками с электродвигателями; г - перемешивание с помощью насоса; д - перемешивание механическими мешалками от ветряного двигателя.

Перемешивание в основном может быть сведено к следующим способам: механическими мешалками, биогазом (пропускаемым через толщу сырья) и перекачиванием сырья из верхний зоны в нижнюю.

Рабочими органами механических мешалок являются шнеки, лопасти и планки. Приводиться в действие они могут вручную, от электродвигателей или от ветряного двигателя.

Механические мешалки с ручным приводом наиболее просты в изготовлении и эксплуатации при использовании в реакторах небольших установок с незначительным выходом биогаза.

Конструктивно они представляют собой горизонтально или вертикально установленный вал внутри реактора параллельно или соосно центральной оси. На валу закреплены лопасти или другие элементы с винтовой поверхностью, обеспечивающие перемещение сырья, обогащенного метановыми бактериями, от места выгрузки к месту загрузки. Это позволяет увеличить скорость образования метана и сократить время пребывания сырья в реакторе.

Перемешивание путем пропускания биогаза через толщу сырья дает хорошие результаты только в случае, если в конструкции биогазовой установки присутствует компрессор, при помощи которого производится откачка вырабатываемого биогаза в газгольдер, из которого часть сжатого биогаза периодически направляется на перемешивание сырья в реакторе.

3. Специальная часть

.1 Сырьевой потенциал проекта

Перечень органических отходов, пригодных для производства биогаза: навоз <#"653349.files/image008.gif">

Рисунок 7 - Совместное производство тепла и электроэнергии в процессе когенерации.

Наиболее зарекомендовавшими в мире производителями оборудования по выбранной технологии являются компании Anlagen- und Apparatebau Lüthe GmbH, Choren Industries GmbH, G+R Technology Group, HAASE Energietechnik AG & Co. KG, Petrotec AG, Zorg Biogas. Перечень и характеристика поставляемого и устанавливаемого ими оборудование эксклюзивно для каждого случая. Zorg Biogas - инжиниринговая компания со специализацией на строительстве биогазовых установок с собственными офисами в нескольких странах. Конструкторское и инженерное бюро Zorg Biogas выполняет полный комплекс работ по проектированию, строительству, поставке оборудования, наладке и эксплуатации биогазовых установок по всему миру. В качестве потенциального поставщика оборудования определена компания Zorg Biogas, данный вывод продиктован следующим:

наличием большого практического опыта строительства промышленных (не опытных) биогазовых установок, в т. ч. в станах СНГ;

положительные отзывы предприятий и хозяйств в процессе функционирования данных установок;

членство компании в Немецкой Биогазовой Ассоциации, сертификация качества производимой компанией продукции.

Схема выпускаемой компанией биогазовой установки традиционна. Биогазовая станция представляет собой строительный объект, в котором доля оборудования составляет 70-80%. Конструкция модульная с диаметром 24 метра и высотой 6 метров. При увеличении мощности увеличивается количество реакторов. Биогазовая установка (рис. 8) состоит из следующих элементов:

-   загрузчика твердого (жидкого) сырья (рисунок 9);

-       емкости гомогенизации и насоса (рисунок 10)

-       реактора (рисунок 11);

-       мешалок (рисунок 12, 13);

-       газгольдера (рисунок 14);

-       теплопункта (рисунок 15);

-       сепаратора (рисунок 16);

-       приборов контроля (рисунок 17);

-       КИПиА с визуализацией (рисунок 17);

-       электростанции (рисунок 18);

-       факельной установки (рисунок 19).

Рисунок 8 - Биогазовая установка в сборе

Рисунок 9 - Загрузчик

Рисунок 10 - Емкость для гомогенизации и насос

Рисунок 11 - Реактор

Рисунок 12 - Наклонная мешалка

Рисунок 13 - Мешалка погружная

 

Рисунок 14 - Газгольдер

Рисунок 15 - Теплоузел

Рисунок 16 - Сепаратор

Рисунок 17 - Блок автоматики

Рисунок 18 - Электростанция

Рисунок 19 - Факельная установка

В процессе производства биогаза, силос или другое твердое сырье подается непосредственно в биогазовый реактор шнековым загрузчиком. Бункер укомплектовывается двумя турбошнеками, которые имеют систему плавного пуска, благодаря чему происходит экономия электроэнергии и гарантируется надежная работа привода в течение 24 часов в день. Особо прочная конструкция из легированной стали со стойким к кислотному воздействию покрытием позволяет агрегатам работать при больших нагрузках. Использование специальных скребков с регулируемыми ножами увеличивает производительность. Привод с надежными планетарными редукторами гарантирует стабильность работы при максимальных нагрузках и вращающих моментах, а гидравлическое управление заслонкой обеспечивает очистку турбошнека и транспортера.

Из емкости гомогенизации и загрузчика твердых отходов биомасса поступает в реактор.

Биогазовый реактор состоит из панелей, выполненных из стали с высококачественным покрытием по технологии высокотемпературного спекания "elamel". Это покрытие является долговечным, стойким к химическим воздействиям, коррозии и ударо-прочным. Конструкция предусматривает быструю сборку и разборку. Преимущество биогазовых реакторов из стали с покрытием по сравнению с бетонными состоит в долговечности, отсутствии необходимости в опалубке, сокращении сроков, возможности круглогодичного строительства. Важным преимуществом металлического реактора по сравнению с ж.б. является то, что он легко демонтируется и признается банками лучшим залогом.

Наклонные мешалки разработаны специально для работы в агрессивных условиях внутри биогазового реактора. Винты изготовлены при помощи специального оборудования, которое обеспечивает миллиметровую точность в наклоне лопастей. Мешалка с электрическим приводом разработана для работы во взрывоопасной среде класса 1 и класса 2. Все детали мешалки, включая изоляционную мембрану для трубки привода, защищены от ультрафиолетового излучения. Винтовая мешалка монтируется с внешней стороны стены ферментатора. Мешалка поддерживается при помощи двух верхних реек либо опционально на реечной передаче, что позволяет устанавливать любой угол наклона. Карданный вал, винт, и пластина изготовлены из нержавеющей стали.

Погружные мешалки биогазовых станций с электрическим приводом сконструированы для работы во взрывоопасной и одновременно агрессивной среде. Мешалка устанавливается на мачту с помощью крепления двигателя для регулировки высоты устройства. Благодаря роликовым направляющим мешалка может плавно погружаться и подниматься без трения, даже если кабель тянется под небольшим углом. Мотор-редуктор изготовлен из чугуна с шаровидным графитом и сверху окрашен. Винт оцинкован, а крепление двигателя изготовлено из нержавеющей стали. Погружная мешалка выполнена в виде водонепроницаемого моноблока, приводящего в движение трехлопастной винт.

Внутри биогазового реактора поддерживается фиксированная для микроорганизмов температура. Температура в реакторе мезофильная около +37°С. Подогрев реактора ведется теплоносителем. Температура теплоносителя на входе в реактор +80°С. Температура носителя после реактора около +55°С. Система подогрева - это котлы, насосы, теплообменники, гребенки. Сеть трубок для подогрева находится внутри стенки реактора, либо на ее внутренней поверхности. Если биогазовая установка комплектуется когенерационной установкой, то теплоноситель от охлаждения генератора используется для подогрева реактора. Источниками теплоснабжения сооружений биогазовой установки могут быть газовые котлы, которые работают на биогазе, на природном газе и на смеси, а также электрические котлы.

Автоматизация управления и регулирования биогазовой установки реализована на базе промышленного контроллера фирмы Siemens CPU315-DP2 с использованием системы распределенной периферии Simatic ET200S и панели оператора OP277 Touch с сенсорным управлением совместно с датчиками и исполнительными механизмами. Обеспечивает автоматическое управление процессами биогазовой установки, защиту и регулирование технологических параметров. Взаимодействие между всеми узлами происходит по сетям PROFIBUS и MPI с использованием физического интерфейса RS-485. Управляющая программа создана с применением системы разработки Simatic Step7 и записана на флэш-карту памяти.

Автоматизация обеспечивает:

контроль уровня с помощью гидростатических и аварийных электродных датчиков;

контроль загрузки и выгрузки резервуаров с помощью весоизмерителя, расходомера, датчиков уровня, реле превышения давления субстрата;

управление перемешиванием субстрата с помощью контроллера;

контроль давления в системе обогрева с помощью клапана подпитки системы;

контроль и управление температурой в ферментаторах;

контроль качества биогаза на газоанализаторе;

контроль давления биогаза датчиком давления газа, датчиком высоты купола, предохранительным клапаном;

количество вырабатываемого биогаза с помощью расходомера биогаза.

Газгольдер - хранилище биогаза. Он герметично крепится сверху реактора. Система газгольдера имеет двухслойную конструкцию. Внешний купол-чехол из PVC со специальными добавками имеет стойкость к ультрафиолетовому излучению и атмосферным осадкам. Внутренняя мембрана, которая непосредственно контактирует с биогазом, выполнена из материала PELD. Внутренний купол натягивается под действием вырабатываемого биогаза. Между внешним и внутренним куполами закачивается воздух для создания давления на нижний купол, а также для придания формы внешнему. Давление биогаза внутри газгольдера составляет от 200 до 500 Па. Запас газгольдера на 2-3 часа хранения биогаза.

Мембраны рассчитываются и кроятся на станках с ЧПУ. Сварка осуществляется токами высокой частоты. Это дает существенные преимущества по качеству в сравнении с мембранами, которые изготавливаются вручную и склеиваются или свариваются тенами. Герметичность в узле крепления купола и газгольдера к стене ферментатора обеспечивает пневматический замок. Для безопасной работы газгольдера установлен предохранительный клапан избыточного давления. В комплект поставки газгольдера входят смотровые акриловые окна и патрубки для отвода биогаза.

Сепаратор предназначен для разделения переброженной массы на твердую и жидкую фракции и входит в базовую комплектацию установки получения биогаза. Детали сепаратора выполнены из коррозионно- и износостойкой стали. Смесь поступает произвольно или подается при помощи насоса через патрубок подачи смеси в загрузочную камеру. Из загрузочной камеры с помощью шнека переменного шага, выполненного из износостойкой стали, смесь подается в камеру сепарирования. Камера сепарирования представляет собой цилиндрическое сито, также выполненное из износостойкой стали. В камере сепарирования посредством отжима происходит разделение жидкой и твердой фракций. Жидкая фракция сливается через сливной парубок в накопительный резервуар. Твердая фракция через разгрузочное устройство покидает сепаратор и скапливается в накопительном контейнере.

Электростанция - главная деталь биогазовой станции, в ней больше всего подвижных частей. От этого агрегата напрямую зависит выручка и это то, на чем не стоит экономить.

Производство электрической и тепловой энергии в установках на базе двигателя внутреннего сгорания - наиболее распространенный способ извлечения выгоды от биогазовой станции. Электроэнергия может круглогодично использоваться как для собственных нужд, так и для подачи в сеть по нерегулируемому или зеленому тарифу.

Из 1 м³ биогаза вырабатывается одновременно 2,4 кВтч электрической +2,5 кВтч тепловой энергии.

Факельная установка предназначена для временного или периодического полного сжигания биогаза, вырабатываемого биогазовыми установками или полигонами ТБО при отсутствии возможности его полезного использования в качестве энергоносителя. Сжигающая система состоит из горелки и дополнительных узлов. Горелка сконструирована по принципу инжекционного сжигания и состоит из сопла, инжектора с системой контроля подачи воздуха, трубы защиты пламени, штуцера и системы управления горелкой. Система сжигания биогаза сделана из нержавеющей стали. Несущая конструкция держит горелку и вертикально установленный штуцер. Система управления горелки установлена в шкафу, который монтируется на несущей конструкции системы сжигания, и содержит все элементы для контроля и управления зажиганием и пламенем.

Представленная традиционная компоновка комплекса производства биогаза когенерационным способом: полностью соответствует экологическим требованиям российского законодательства; максимально автоматизирована и, за счет своей модульности (возможности добавки дополнительных реакторов), оптимальна для динамично растущего сырьевого потенциала реализации проекта (увеличения производственной мощности предприятия - сырьевой базы проекта).

4. Оценка финансово-экономической эффективности внедрения технологии

.1 Общий объем необходимого финансирования проекта, подтвержденные источники финансирования, график финансирования проекта

Необходимый для реализации инвестиционного проекта объем финансирования составляет 240 млн. рублей.

В качестве источников инвестиций предполагается использовать собственные средства инициатора проекта - прибыль, полученную от осуществляемой деятельности.

Кроме того, рассматривается возможность получения государственной поддержки в виде субсидии на компенсацию инвестиционных затрат проекта. Привлечение заемных средств не планируется

Предполагается, что инвестиционная стадия проекта будет реализована в течение 1 года с момента начала финансирования.

График осуществления инвестиционных затрат представлен в табл. 3.

Таблица 3 - График осуществления инвестиционных затрат на строительство комплекса по генерации биогаза из биоотходов в тыс. рублей

Статья затрат	1кв.	2 кв.	3 кв.	4 кв.	Итого
Изготовление оборудования	60 000	70 000	30 000	20 000	180 000
Монтаж и поставка оборудования			24 000		24 000
Закупка дополнительного оборудования и КИП		7 200		7 200
Пусконаладочные расходы			12 000	12 000	24 000
Непредвиденные расходы	1 200	1 200	1 200	1 200	4 800
Итого	61 200	71 200	74 400	33 200	240 000

4.2 Планируемая выручка от реализации

Поскольку концепция реализации проекта предполагает сокращение расходов инициатора проекта на электро- и теплоэнергию, следовательно, положительный эффект будет представлять собой размер экономии последних в процессе хозяйственной деятельности. В таком случае величина экономии расходов в денежном выражении определяется как разница между рыночной стоимостью производимой энергией и затратами на эксплуатацию биогазовой установки.

Кроме того, к размеру положительного эффекта реализации проекта отнесена рыночная стоимость получаемых в процессе работы установки органических удобрений, которые могут быть, как использованы для нужд инициатора проекта, так и реализованы на сторону.

Таким образом, потенциальные доходы от эксплуатации установки сформированы на основании плана выработки энергии для использования объемов и рыночных цен на энергию.

Тариф на электроэнергию на 2013 г. принят на уровне среднерыночного для юридических лиц в размере 2,8 руб. за кВт (с НДС). Рост тарифа на 2014-2017 гг. заложен на уровне 6 % в год в соответствии с решением правления Федеральной службы по тарифам (согласно которому среднегодовой рост предельных уровней тарифов на электроэнергию составит 5,4-6,4%).

Тариф теплоэнергии на 2013 г. принят на уровне 2,6 руб. за кВт (с НДС). Рост тарифа на 2014-2017 гг. заложен на уровне 4,5 % в год (в соответствии с решением правления Федеральной службы по тарифам на тарифы на теплоэнергию, вырабатываемую в комбинированном режиме, закладывается рост на 4-6% в год).

Потенциальный доход от реализации удобрений рассчитан исходя из среднерыночной цены на высокоэффективные биоудобрения (сухие и гранулированные отходы) на уровне 350-500 руб. за тонну на 2013-2017 гг.

Исходя из вышесказанного сформирована плановая величина потенциального дохода от реализации (табл. 4).

Таблица 4 - Потенциальный доход от реализации проекта

Показатели	2013	2014	2015	2016	2017
Электроэнергия
Объем реализации, ГВтч.	40	80	121	161	161
Цена реализации, руб. за кВт*ч	2,8	3,0	3,1	3,3	3,5
Выручка от реализации, тыс. руб.	112 000	237 440	380 676	536 910	569 125
Теплоэнергия
Объем реализации, ГВтч.	50	94	141	187	187
Цена реализации, руб. за за кВт*ч	2,6	2,7	2,8	3,0	3,1
Выручка от реализации, тыс. руб.	130 000	255 398	400 336	554 835	579 803
Удобрения
Объем реализации, тонн	825	1 238	1 650	1 650	1 650
Цена реализации, тыс. руб. за т	400	424	449	476	505
Выручка от реализации, тыс. руб.	330	525	742	786	833
Итого	242 330	493 363	781 754	1 092 531	1 149 760

.3 Планирование издержек проекта, маржинальный анализ затрат, расчет точки безубыточности

Прогноз эксплуатационных расходов проекта сформирован на основе плана выработки энергии и удобрений и планируемого уровня расхода ресурсов для эксплуатации установки.

Потребность в персонале для реализации проекта сформирована на основе данных функционирующих производств и разрабатываемых проектов.

Реализация проекта предполагает формирование штата работников из персонала организации, на территории которого будет размещено производство, (непроизводственный персонал - бухгалтер, водитель, охранник и т.д.) для работы по совместительству, а также привлеченного на постоянной основе производственного персонала, согласно плана

Расходы на оплату труда и страховые взносы спланированы в соответствии с предполагаемым уровнем оплаты труда на момент запуски установки - 2 год реализации проекта. Страховые взносы во внебюджетные фонды рассчитаны исходя из ставки 34 %. Затраты на оплату труда производственного персонала и на социальные нужды в течение срока реализации проекта представлены в табл. 4.3. Расходы на оплату труда непроизводственного персонала и на социальные нужды отражены по статье прочие расходы.

Таблица 4 - Затраты на оплату труда производственного персонала и отчисления на социальные нужды

Показатели	Ед. изм.	2013	2014	2015	2016	2017
Основной производственный персонал
Производственный персонал
- численность	чел.	6	6	6	6	6
- норма времени	час	1500	1800	2200	2200	2200
- тариф	руб./час	80	86	92	98	105
- расходы на заработную плату основного производственного персонала	руб.	720 000	924480	1209014	1293645	1384201
- отчисления на социальные нужды	руб.	244800	314323	411065	439839	470628
Административно-управленческий персонал
Аппарат управления
- численность	чел.	1	1	1	1	1
- расходы на заработную плату административно-управленческого персонала	руб.	324000	346680	370948	396914	424698
- отчисления на социальные нужды	руб.	110160	117871	126122	134951	144397
Непроизводственный персонал
- численность	чел.	3	3	3	3	3
- расходы на заработную плату административно-управленческого персонала	руб.	165000	171600	178464	185603	193027
- отчисления на социальные нужды	руб.	56100	58344	60678	63105	65629
Итого численность	чел.	10	10	10	10	10
Итого расходы на оплату труда	руб.	1209000	1442760	1758426	1876162	2001925
Итого отчисления на социальные нужды	руб.	411060	490538	597865	637895	680655

Амортизационные отчисления в течение реализации проекта рассчитаны линейным способом на основе первоначальной стоимости приобретаемого оборудования исходя из срока полезного использования 15 лет.

Совокупные расходы, связанные с эксплуатацией установки, на период реализации проекта представлены в табл. 5.

Таблица 5 - Валовые затраты проекта В тыс. рублей

Статья расходов	2013	2014	2015	2016	2017
Сырье и материалы	100	100	100	100	100
Зарплата основного производственного персонала	360	462	605	647	692
Отчисления на социальные нужды	245	314	411	440	471
Общепроизводственные расходы
Зарплата вспомогательного производственного персонала	360	462	605	647	692
Отчисления на социальные нужды	245	314	411	440	471
Топливо и энергия	0	0	0	0	0
Аренда оборудования	0	0	0	0	0
Итого общепроизводственных расходов	605	777	1016	1087	1163
Общехозяйственные расходы
Зарплата административно-управленческого персонала	324	347	371	397	425
Отчисления на социальные нужды	110	118	126	135	144
Арендная плата	0	0	0	0	0
Итого общехозяйственных расходов	434	465	497	532	569
Эксплуатационные расходы	1744	2118	2628	2805	2995
Амортизационные отчисления	7680	7680	7680	7680	7680
Налоги, относимые на себестоимость	0	0	0	0	9424	9798	10308	10485	10675
Прочие расходы	221	230	239	249	259
Зарплата непроизводственного персонала и отчисления на социальные нужды	221	230	239	249	259
Полная себестоимость	9645	10028	10547	10734	10933
в том числе
переменные	705	877	1116	1187	1263
постоянные	8940	9151	9432	9547	9670

Налоговое окружение проекта сформировано на основании федерального и регионального налогового законодательства.

Расчет налога на имущество основан на требованиях гл. 30 Налогового кодекса РФ "Налог на имущество организаций" и Закона Воронежской области "О налоге на имущество организаций" от 27.11.2003 № 62-ОЗ. Ставка налога на имущество организаций установлена в размере 2,2 % от налоговой базы.

Расчет налога на прибыль организаций произведен исходя из ставки налога, подлежащего к зачислению в федеральный бюджет - 2 %, в областной бюджет в размере 18 %.

Планируемая величина налоговых поступлений в бюджеты всех уровней представлена в табл. 6

Таблица 6 - Налоговые поступления от реализации проекта в бюджеты В тыс. руб.

Налоги и взносы	2013 г.	2014 г.	2015 г.	2016 г.	2017 г.
Федеральный бюджет	3897	8154	13043	18313	19286
Налог на прибыль организаций	3866	8116	12997	18264	19234
Налог на доходы физических лиц	31	38	46	49	52
Региональный бюджет	37351	75458	119247	166492	175059
Налог на прибыль организаций	34791	73046	116975	164378	173103
Налог на доходы физических лиц	110	131	160	171	182
Налог на имущество организаций	2450	2281	2112	1943	1774
Местный бюджет	16	19	23	24	26
Налог на доходы физических лиц	16	19	23	24	26
Итого налоговые отчисления	41264	83631	132312	184829	194371
Страховые взносы во внебюджетные фонды	411	491	598	638	681
Итого отчисления в бюджет и внебюджетные фонды	41675	84121	132910	185467	195051

Маржинальный анализ затрат и определение точки безубыточности реализации проекта представлен в табл. 7.

Таблица 7 - Маржинальный анализ и расчет точки безубыточности проекта

Год	2013	2014	2015	2016	2017
Коэффициент переменных затрат	0,003	0,002	0,002	0,001	0,001
Коэффициент маржинальных поступлений	0,997	0,998	0,998	0,999	0,999
Маржинальный доход	204660	417228	661387	924687	973110
Точка безубыточности в денежном выражении, тыс. руб.	9 000	9 190	9 459	9 561	9 674
Точка безубыточности в натуральном выражении, ГВт	3,35	3,24	3,17	3,05	2,93
Запас финансовой прочности, %	96,3	98,1	98,8	99,1	99,2

Для обеспечения безубыточной деятельности в рамках проекта объем потребления энергии при выходе на полную производственную мощность должен составлять не менее 9561 тыс. руб. При этом объем выработки энергии не должен быть ниже 2,97 ГВт/час. Таким образом, запас финансовой прочности проекта при выходе на полную производственную мощность составит 99,1 %.

.4 Прогноз финансовых результатов проекта

Финансовые результаты деятельности в рамках проекта рассчитаны на основании потенциальных доходов, эксплуатационных расходов проекта и платежей в бюджет (табл. 8.)

Таблица 8 - План доходов и расходов проекта от текущей деятельности В тыс. рублей

Показатели	2013 г.	2014 г.	2015 г.	2016 г.	2017 г.
1. Общая выручка от реализации продукции	242 330	493 363	781 754	1 092 531	1 149 760
Выручка от реализации продукции	242 330	493 363	781 754	1 092 531	1 149 760
Прочие доходы
2. НДС, акцизы, экспортные пошлины	36 966	75 259	119 251	166 657	175 387
3. Выручка от реализации продукции за вычетом НДС	205 364	418 104	662 503	925 874	974 373
4. Общие расходы на производство, в т.ч.	9 645	10 028	10 547	10 734	10 933
в т.ч. НДС, акцизы, экспортные пошлины, уплачиваемые из затрат на материалы, топливо, энергию	15	15	15	15	15
4.1. Переменные затраты	705	877	1 116	1 187	1 263
4.2. Постоянные затраты	8 940	9 151	9 432	9 547	9 670
5. Финансовый результат (прибыль) от операционной деятельности	195 735	408 092	651 971	915 155	963 455
6. Налог на имущество организаций, всего	2 450	2 281	2 112	1 943	1 774
7. Выплата процентов за кредиты	0	0	0	0	0
8. Налогооблагаемая прибыль	193 285	405 811	649 859	913 212	961 681
9. Налог на прибыль	38 657	81 162	129 972	182 642	192 336
10. Чистая прибыль (убыток)	154 628	324 649	519 887	730 570	769 345
11. Погашение основного долга по кредиту	0	0	0	0	0
12. Чистая прибыль после всех выплат	154 628	324 649	519 887	730 570	769 345
13. Остаток средств на счете	163 568	333 800	529 319	740 117	779 015

.5 Прогноз денежных потоков проекта и баланса проекта

В качестве горизонта прогнозирования для формирования финансовой модели проекта выбран период 6 лет с начала реализации, на котором проект выходит на устойчивые показатели самоокупаемости, а специфика российской бизнес-среды допускает относительно надежное прогнозирование основных ценовых и объемных показателей.

План финансовых потоков проекта, сформированный в соответствии с планом-графиком освоения инвестиций, представлен в табл. 9.

Таблица 9 - Прогноз денежных потоков проекта В тыс. рублей

Показатели	Значение
	2012 г.	2013 г.	2014 г.	2015 г.	2016 г.	2017 г.
Текущая деятельность
1. Денежные поступления, всего	0	242330	493363	781754	1092531	1149760
в том числе:
а) поступления от продажи продукции	0	242330	493363	781754	1092531	1149760
б) прочие доходы от производственной деятельности	0	0	0	0	0	0
2. Денежные выплаты, всего	0	50752	93471	142631	195319	205044
в том числе:
а) расходы на производство и реализацию продукции (услуг), в том числе:	0	9645	10028	10547	10734	10933
б) платежи в бюджеты, всего	0	41107	83443	132084	184585	194110
Итого денежный поток от текущей деятельности	0	191578	399892	639122	897212	944717
Инвестиционная деятельность
4. Поступление средств, всего
в том числе:
а) денежные средства организации-заявителя на начало реализации проекта	0	0	0	0	0	0
б) продажа основных средств	0	0	0	0	0	0
в) продажа финансовых активов (паи, ценные бумаги других эмитентов)
5. Выплаты, всего	240000	0	0	0	0	0
в том числе:
Изготовление оборудования	180000	0	0	0	0	0
Монтаж и поставка оборудования	24000	0	0	0	0	0
Закупка дополнительного оборудования и КИП	7200	0	0	0	0	0
Пусконаладочные расходы	24000	0	0	0	0	0
Непредвиденные расходы	4800	0	0	0	0	0
6. Итого денежный поток от инвестиционной деятельности	-240000	0	0	0	0	0
7. Сальдо потока от текущей и инвестиционной деятельности	-240000	191578	399892	639122	897212	944717
Финансовая деятельность
8. Поступление средств, всего	240000	0	0	0	0	0
в том числе:
а) капитал и резервы	240000	0	0	0	0	0
б) кредиты коммерческих банков	0	0	0	0	0	0
в) государственная поддержка	0	0	0	0	0	0
9. Выплата средств, всего	0	0	0	0	0	0
в том числе:
а) уплата процентов по кредитам коммерческих банков	0	0	0	0	0	0
б) погашение основного долга по кредитам коммерческих банков	0	0	0	0	0	0
в) размещение средств на депозитах	0	0	0	0	0	0
г) выплата дивидендов	0	0	0	0	0	0
Итого денежный поток от финансовой деятельности	240000	0	0	0	0	0
Совокупный денежный поток	0	191578	399892	639122	897212	944717
Итого нарастающим итогом	0	191578	591470	1230593	2127805	3072521

.6 Оценка рисков проекта, обоснование поправки на риск при расчете ставки дисконтирования

При реализации проекта всегда существует некоторая вероятность того, что реальный доход будет отличаться от прогнозируемого, т. е. существуют инвестиционные риски.

Общий инвестиционный риск является суммой: систематического (не диверсифицируемого) и несистематического (подлежащего диверсификации) рисков.

Систематический риск возникает из-за внешних событий (война, инфляция, стагнация и т.д.), его действие не ограничивается рамками одного проекта и его не возможно устранить путем диверсификации. По поводу этого риска можно только отметить, что он составляет от 25 до 50 % по любым инвестиционным проектам.

Несистематический риск (риск, который можно устранить или сократить посредством диверсификации), связанный с реализацией предлагаемого проекта, можно поделить на следующие основные группы:

Риск несоблюдения расчетных сроков реализации проекта;

Риск, связанный со степенью доступности сырья;

Технологический риск;

Риск отсутствия или падения спроса;

Риск неплатежей;

Экологический риск;

Политический риск.

Перечень потенциальных рисков реализации проекта и индивидуальная качественная оценка наиболее значимых рисков приведена в табл. 10.

Таблица 10 - Перечень рисков по проекту

Вид риска	Характеристика риска для данного проекта
Риск несоблюдения расчетных сроков реализации проекта	Данный риск сводится до минимальных размеров в следствии:  • Детальных предпроектных проработок по каждому разделу инвестиционной программы;  • Предварительных договоренностей с предприятиями, участвующими в изготовлении и поставки оборудования и реализации проекта;  • Штат дирекции проекта укомплектован специалистами требуемой квалификации.
Риск, связанный со степенью доступности сырья	Этот вид риска можно считать незначительным в связи с тем, что:  • животноводческие комплексы-производители сырья (навоза, помета); заинтересованы в поставках сырья и с тем участвуют в реализации проекта;  • навоз (помет) является бросовым продуктом, утилизация которого в России является серьезной и дорогостоящей проблемой.
Технологический риск	При инвестировании средств в основные фонды любой отрасли возникает неопределенность, вызванная характером используемого технологического процесса. Однако в рамках данного проекта технологический риск можно считать незначительным по причинам:  • Технология и оборудование процесса отличается простотой и надежностью, что подтверждается успешной работой опытного комплекта.  • Технология и обслуживание оборудования не требует квалификации, и обеспечиваются соблюдением параметров режима, подробно изложенных в технологической инструкции.
Риск отсутствия или падения спроса на биогаз, биоудобрения и электроэнергию	Этим видом риска можно пренебречь, т.к. планируемые виды новой продукции (биогаз, биоудобрения и электроэнергия) при реализации данного продукта в стране практически не используются и являются эксклюзивными. Емкость рынка для этих продуктов практически не исчерпаем.  Отсутствие такого рынка подтверждает и растущий спрос на натуральные экологически безопасные продукты на рынке, а также потребность в восстановлении плодородия почвы, используемой в хозяйственном обороте.
Риск неплатежей	В условиях предоставления кредита на приобретение оборудования и технологий под заказ имущества, величина такого рынка нулевая.
Экологический риск	Предлагаемые авторами проекта оборудование и технология по переработке органических веществ в биогаз и биоудобрения по своей сути является инструментом для сокращения или полной ликвидации экологического ущерба от функционирования животноводческих предприятий и восстановления экологического баланса в земледелии.  В связи с незначительными величинами составляющих рассмотренных рисков, величина интеграционного риска в реализации предлагаемого проекта составит не более 3-5 %. Такая величина рисков является гарантией успешной реализации проекта.
Риск повышения цен на энергоносители	В связи с тем, что оборудование отличается небольшим энергопотреблением, даже существенное удорожание электроэнергии, ГСМ не приведет к возрастанию себестоимости получаемых продуктов, т. к. в основе обслуживания рабочего процесса заложено использование (на 80 %) ручного неквалифицированного труда.
Политический риск	На данный момент административных барьеров не существует.

Обоснование ставки дисконтирования

. Оценка требуемой доходности проекта за соответствующий риск (модель оценки финансовых проектов)

Модель ценообразования финансовых активов (capital asset pricing model - capm) позволяет рассчитать требуемую доходность инвестиционного проекта за соответствующих риск. В модели capm требуемая доходность является функцией систематического риска, доходности рыночного портфеля и безрисковой ставки доходности. Систематический риск проекта измеряется с помощью бета-коэффициентов, формально определяемых как отношение ковариации доходностей данного финансового актива и рыночного портфеля к дисперсии доходности рыночного портфеля. Требуемая доходность проекта определяется по формуле:

                                                     (1)

где r_i - требуемая доходность i-того финансового актива;

r_f - безрисковая ставка;

r_M - доходность рыночного портфеля;

b_i - бета-коэффициент i-того инвестиционного проекта;

Бета-коэффициент рассчитывается по формуле:

,                                                                          (2)

где cov i,m - ковариация доходности i-того финансового актива и рыночного портфеля;

σ_M - стандартное отклонение рыночного портфеля.

Если b>0, то инвестиция имеет риск выше среднерыночного, при b<0 - ниже среднерыночного, если b=0, то риск совпадает с риском рыночного портфеля.

Коэффициент b измеряет систематический риск для инвестиций, финансируемых полностью за счет собственных средств. Для оценки проекта, предусматривающего использование заемных средств, применяется бета-коэффициент, скорректированный на финансовый рычаг, который рассчитывается следующим образом:

,                                                                (3)

где b* - бета скорректированная на финансовый рычаг;

b       - бета при отсутствии финансового рычага;

D/E - соотношение заемного капитала и собственного;

t - ставка налога на прибыль.

По причине значительной сложности проведения точных расчетов бета коэффициентов, в данной работе использован один из приближенных методов установления b, базирующийся на экспертных методах оценки. Показатель b рассчитывается исходя из значений основных рисков, которые могут быть связаны с реализацией проектов на уровне предприятия и экономики в целом.

Поскольку социально-политический риск включает в себя целый ряд рисков, производится его балльная оценка. Эксперты дают приведенным факторам оценку в интервале от 0 до 1 в зависимости от вероятности их проявления.

В табл. 11 приведены оценки, данные экспертами каждому из выделенных факторов риска, соответствующие количеству экспертов, давших соответствующую оценку.

Таблица 11- Расчет b-коэффициента методом экспертной оценки

Фактор риска	Всего	Степень риска
		Низкая			Средняя			Высокая
		Класс риска
		1.1	1.2	1.3	2.1	2.2	2.3	3.1	3.2	3.3
Соответствующее значение ß		0	0,25	0,5	0,75	1	1,25	1,5	1,75	2
Риск отсутствия или падения спроса на биогаз, биоудобрения и электроэнергию		1	1	3	-	-	-	-	-	-
Риск неплатежей			3	1	1	-	-	-	-	-
Риск несоблюдения расчетных сроков реализации проекта		2	2	1	-	-	-	-	-	-
Риск повышения цен на энергоносители		-	-	3	2	-	-	-	-	-
Риск, связанный со степенью доступности сырья		1	1	3	-	-	-	-	-	-
Технологический риск		-	1	1	3	-	-	-	-	-
Экологический риск		-	-	1	3	1	-	-	-
Итого число наблюдений	35	4	8	13	9	1	0	0	0	0
Расчет средневзвешенного β	16,25	0	2,0	6,5	6,75	1	0	0	0	0

В соответствии с данными табл. 11:

ß =16,25/35 = 0,4642

По основаниям, приведенным в пункте обоснования ставки дисконта, в качестве безрисковой доходности инвестиций в РФ использована доходность государственных ценных бумаг (облигаций в свободной конвертируемой валюте), - 8,29%. Среднерыночный уровень доходности, скорректированный на инфляцию, составит 13,99%. На основе этих данных произведен расчет требуемой нормы доходности проекта за соответствующий риск для условий:

= 8,29 + (13,99 - 8,29) * 0,4642 = 10,94 %.

Т.е. при осуществлении данного проекта инвесторы оценив риск, связанный с проектом, согласились бы вложить в него свои средства не менее, чем под 10,94 % годовых без учета инфляции.

. Оценка риска по методу, предлагаемому в Постановлении Правительства РФ № 1470 от 22.11.1997 г.

В приложение 1 к Положению об оценке эффективности инвестиционных проектов при размещении на конкурсной основе централизованных инвестиционных ресурсов Бюджета развития Российской Федерации расчет ставки дисконта осуществляется по следующей методике:

Коэффициент дисконтирования (di) без учета риска проекта i определяется как отношение ставки рефинансирования (r), установленной Центральным Банком Российской Федерации, и объявленного Правительством Российской Федерации на текущий год темпа инфляции (i)

                                                                         (4)

где di - коэффициент дисконтирования без учета риска проекта i;

r - ставка рефинансирования;

i - темп инфляции.

Действующая с 03.05.2011 г. ставка рефинансирования равна 8,25% (Указание Банка России от 29.04.2011 № 2618-У "О размере ставки рефинансирования Банка России").

Прогноз темпа инфляции на 2012 год составляет 6,5 %.

Таким образом, коэффициент дисконтирования без учета риска проекта составит:

+ d_i = (1 +0,0825) / (1 + 0,065) = 1,0164 или 1,64 %.

Поправку на риск проекта определим исходя из классификации рисков (табл. 12).

Таблица 12 - Ранжирование рисков

Величина риска	Пример цели проекта	Р, %
Низкий	вложения при интенсификации производства на базе освоенной техники	3-5
Средний	увеличение объема продаж существующей продукции	8-10
Высокий	производство и продвижение на рынок нового продукта	13-15
Очень высокий	вложения в исследования и инновации	18-20

Величина риска оценивается как низкая, что продиктовано экспертной оценкой рисков. Поправка на риск составит P = 12 %.

Средневзвешенный коэффициент дисконтирования с учетом рисков вложения в данный проект составляет: D = 12,64 %.

. Определение премии за риск и ставки дисконтирования

Премия за риск, используемая при определении ставки дисконта, определена двумя методами: по методу, предлагаемому в Постановлении Правительства РФ №1470 от 22.11.97 г. и с использованием модели оценки финансовых активов (carm). В качестве безрисковой доходности инвестиций в РФ использована доходность государственных ценных бумаг (облигаций в свободной конвертируемой валюте), - 8,29% и ставки рефинансирования ЦБ РФ, скорректированной на индекс инфляции, заложенный в бюджете РФ на 2012 год. В результате средняя ставка дисконтирования проекта принята в размере 12%, без учета инфляции.

4.7 Оценка показателей коммерческой эффективности проекта

Ставка дисконтирования для расчета динамических (дисконтных) критериев эффективности реализации проекта принята на уровне 12 %.

Коммерческая эффективность проекта, характеризующую его инвестиционную привлекательность, оценена на основе денежных потоков по операционной, инвестиционной и финансовой деятельности.

В качестве основных показателей оценки коммерческой эффективности инвестиционного проекта рассчитаны следующие показатели:

чистая текущая стоимость проекта;

внутренняя норма рентабельности;

модифицированная внутренняя норма рентабельности;

индекс прибыльности проекта;

срок окупаемости;

дисконтированный срок окупаемости.

Необходимые для оценки коммерческой эффективности проекта показатели рассчитаны в табл. 13.

Таблица 13 - Расчет показателей эффективности реализации проекта

Период	Денежные потоки, тыс. руб.	Коэффициент дисконтирования	Текущий денежный поток, тыс. руб.
0	-240 000	1,0000	-240 000
1	191 555	0,8929	171 052
2	399 876	0,7972	318 792
3	639 114	0,7118	454 915
4	897 211	0,6355	570 194
5	944 724	0,5674	536 058
NPV			1 811 010
IRR			137,0%
MIRR			76%
Срок окупаемости			1,121
Дисконтированный срок окупаемости			1,216
PI			8,5

4.8 Оценка чувствительности проекта

Для объективной оценки рисков, на основе рассчитанных денежных потоков, проведен анализ чувствительности рисков по проекту.

Целью анализа чувствительности явился сравнительный анализ влияния различных факторов инвестиционного проекта на ключевой показатель эффективности проекта - чистую текущую стоимость.

К основным рискам проекта относятся риски снижения объема переработки сырья и снижение объема инвестиций. При этом проект является наиболее чувствительным к объему инвестиций.

Таким образом, анализ чувствительности показателей коммерческой эффективности проекта к внешним параметрам проекта показал, что проект устойчив к изменениям внешних параметров в пределах +10% всех параметров. Наиболее критичным является параметр - инвестиции. При снижении инвестиций лишь на 20% NPV снижается на 40 %. При росте инвестиций реализации лишь на 10% NPV возрастает в 2 раза.

По результатам анализа чувствительности можно сделать вывод, что проект будет являться экономически эффективным для реализации даже при снижении объема инвестиций.

биогаз отходы птицефабрика

5. Безопасность и экологичность

.1 Анализ и оценка факторов профессиональных рисков на проектируемом объекте

.1.1 Анализ рисков

Так как на данном теплоэнергетическом проектируемом объекте используются теплоэнергетические установки, то на организм человека воздействуют ряд специфических данной области неблагоприятных факторов, таких как:

) избыточное давление;

) повышенный уровень пожаро- и взрывоопасности;

) повышенная температура.

.1.2 Избыточное давление

На самом предприятии имеются сосуды, работающие под давлением. Для обеспечения безопасных условий эксплуатации, они снабжены приборами для измерения давления и температуры.

На маховике запорной арматуры указано направление его вращения при открывании или закрывании арматуры

Газовые трубопроводы имеют на подводящей линии обратный отсечной клапан, автоматически закрывающийся давлением из сосуда.

Каждый сосуд и самостоятельные полости с разными давлениями снабжены манометрами прямого действия. Манометр установлен на штуцере сосуда или трубопроводе между сосудом и запорной арматурой.

Биореакторы снабжены предохранительными устройствами от повышения давления выше допустимого значения, а так же указателями уровня жидкости. На каждом указателе уровня жидкости отмечены допустимые верхний и нижний уровни.

5.1.3 Повышенный уровень пожаро- и взрывоопасности

Так как когерентная установка работает на биогазе, то существует угроза взрыва. Поэтому, проектирование осуществлено в соответствии с Правилами безопасности в газовом хозяйстве ПБ 12-368-00. На подводящих газопроводах предусмотрены электромагнитные клапана, сблокированные с сигнализаторами загазованности. При заполнении газом газопроводы должны продуваться им через сбросные свечи до вытеснения всего воздуха, а при освобождении от газа должны продуваться воздухом до вытеснения всего газа. Эти требования обусловлены тем, что при объемной концентрации биогаза в воздухе 0,06 - 0,12 (6-12%) образуется взрывоопасная смесь. Из сбросных свечей газ выбрасывается в тех местах, где он не может попасть в здания и где исключена возможность его воспламенения от какого-либо источника огня. На газопроводах устанавливается только стальная арматура .

На биогазовом заводе устанавливаются молниеотводы, для исключения возможности удара молнии в элементы установки (газгольдер, ферментаторы), что может привести к возникновению пожара.

.1.4 Повышенная температура

В помещении с когерентной установкой имеются поверхности, имеющие высокую температуру (водопроводы, паропроводы, дымоходы). Все участки элементов, доступные для обслуживающего персонала, покрыты тепловой изоляцией, обеспечивающей температуру наружной поверхности не более 45 °С, при температуре окружающей среды не более 25 °С. Персонал в свою очередь обязан перед приемом смены привести в порядок спецодежду. Рукава и полы спецодежды следует застегнуть на все пуговицы, волосы убрать под каску. Запрещается засучивать рукава спецодежды во избежание получения ожогов.

5.2 Меры по защите рабочего места и предупреждения профессиональных рисков

Правила техники безопасности для биогазовых установок дают обширное и детальное описание техники безопасности при обращении с отдельными строительными элементами, комплектации технических помещений по сжиганию газа и размещению генератора, приему выполненных работ, эксплуатации и отключению установки, организации зон повышенной опасности (взрывоопасных участков), предотвращению несчастных случаев, получению разрешения на строительство и строительному законодательству.

К этому добавляются требования по охране труда, поскольку на установках работает отдельный персонал. Работодатель должен предоставить документ со взрывоопасными зонами, по которому можно было бы определить:

Где могут образовываться взрывоопасные газовые смеси и насколько велика их опасность

Какие меры предпринимаются для уменьшения этой опасности

Схематическое изображение взрывоопасных зон (рис. 20).

Рисунок 20 - Пример расположения взрывоопасных зон.

Стандартные требования по технике безопасности:

Надежное основание, хорошая доступность и достаточная устойчивость наземных частей установки.

Избегать разницы в потенциале путем соединения всех электропроводящих компонентов установки через выравнивающую электропроводку и общее заземление.

Теплоизоляция бродильных резервуаров должна как минимум быть на уровне средней воспламеняемости (В2), в радиусе 1 м вокруг отверстия вытекания биогаза она должна быть из тяжеловоспламеняемых материалов (В1).

Для электроприборов внутри бродильного резервуара необходимо использовать защищающий от взрыва материал.

Газгольдеры должны согласно требованиям быть непроницаемыми, устойчивыми к воздействию давления, ультрафиолета, температуры. Неустойчивые в форме пленочные накопители должны быть защищены защитной пленкой от неблагоприятных погодных условий. Если рабочее давление превышает 100 мбар, то в силу вступают нормы по работе с резервуарами под давлением.

Вокруг газовых накопителей и бродильных резервуаров необходимо предусмотреть защитные зоны, с действующим запретом разжигания огня, курения и искрения. На это должны указывать желтые таблички с черным шрифтом. Размеры защитной зоны колеблются между 1,5 и 20 м, в зависимости от объема накапливаемого газа, типа строения резервуара и использованных строительных материалов.

Защитные дистанции ориентируются на безопасность при взрыве:

Зона 0 принадлежит к такой, в которой постоянно существует опасность взрыва (при нормальном рабочем режиме обычно не возникает на биогазовых установках).

Зона 1 охватывает территорию, на которой время от времени возникает взрывоопасная среда из разных газов (напр. вокруг горловины продувочного трубопровода, газовых факелов).

Зона 2 охватывает территорию, на которой не может образоваться взрывоопасная среда из газов.

Взрывоопасные зоны (Зоны 1 и 2) необходимо документировать на плане взрывоопасных зон. Этот план необходимо подавать вместе с документами планирования строительства в органы, выдающие разрешения.

Газопроводы и арматура должны быть выполнены согласно общепризнанным правилам техники, соответственно должна проходить и проверка непроницаемости. Они должны быть устойчивыми к коррозии и рабочей среде (железо, оцинкованная сталь, нержавеющая сталь, полиэтилен, выдерживающий высокое давление, поливинилхлорид). Цветные металлы неустойчивы к воздействию биогаза.

Трубопроводы из искусственных материалов допускается применять лишь для прокладывания в грунте и в качестве соединительных линий ферментатора и газгольдера. Трубопроводы и арматура предназначены для уровня номинального давления и должны находиться в непромерзаемой зоне. Газопроводы должны быть маркированы желтым цветом и соответствующими обозначениями направления потока движения.

Арматура должна иметь безопасный доступ для обслуживания. Вентили для газозабора должны быть оснащены предохранителями от несанкционированного открывания. Шиберы в насосных шахтах (напр. в резервуаре предварительного хранения) необходимо делать таким образом, чтобы их можно было обслуживать без захождения в шахту. Сепараторы для конденсата и предохранительные устройства должны пребывать в постоянно доступном месте и не должны располагаться в шахтах. Устройства, работающие под давлением и с запорной жидкостью должны быть легкоконтролируемы и доступными для обслуживания, а также иметь защиту от вытекания жидкости и промерзания.

Все подземные помещения, которые необходимо регулярно посещать при обслуживании и в которых может накапливаться газ (контрольные шахты, расположенные в толще грунта предохранители предельного давления, сепараторы конденсата и т.д.) должны проходить принудительное проветривание (автоматическое включение при открытии перекрытия). Для шахт в качестве альтернативы можно устанавливать газовый сенсор.

Газовые резервуары и газгольдеры должны иметь предохранители граничного давления газа, которые бы не запирались. Гидрозапоры должны быть защищены от вытекания и промерзания. Сливной трубопровод предохранителя граничного давления должен выходить в окружающую среду. Территория, на расстоянии 1 м вокруг горловины является защитной зоной 1.

Помещения для генераторов в соседствующих зданиях должны иметь такие размеры, чтобы каждый генератор имел доступ с 3 сторон. Двери должны открываться по направлению выхода из помещения. Донные сливы следует оснастить сепараторами масла, альтернативой может быть улавливающая ванна из расчета на прием всего количества масла в двигателе.

Помещения, где устанавливаются газообогревательное оборудование и генераторы должны иметь перекрестную вентиляцию с достаточно большими незакрывающимися отверстиями (приток воздуха в половой зоне, вывод воздуха под перекрытием). При помощи хорошо маркированного выключателя генератора и газозапорного вентиля вне технического помещения должна быть возможность отключить агрегат в любое время.

Орган, выдающий разрешение перед запуском биогазовой установки должен получить свидетельство о проверке на непроницаемость газгольдера с указаниями прочности на разрыв, а также газопроницаемости в отношении метана и устойчивости использованного материала пленки к температуре, необходимо предоставить образец материала пленки. Также обязательным является наличие протокола о принятии со стороны эксперта в газовой отрасли, которое бы свидетельствовало, что газовая установка, включая все газопроводы, соответствует всем общепринятым правилам безопасности техники, а также требует подтверждения этого со стороны специалиста по электротехнике о том, что электрическое оборудование соответствует требованиям безопасной эксплуатации.

.3 Безопасная эксплуатация биогазовой установки

.3.1 Основные требования к конструкции биогазовой установки

При эксплуатации биогазовой установки нужно обращать внимание на следующее:

вдыхание биогаза в больших количествах в течение долгого времени может вызвать отравление, так как содержащийся в биогазе сероводород очень ядовит. Неочищенный биогаз пахнет тухлыми яйцами, но после очистки не имеет никакого запаха. Поэтому все помещения, где стоят бытовые приборы, использующие биогаз, нужно регулярно проветривать. Газовые трубы должны регулярно проверятся на герметичность и защищаться от повреждений. Обнаружение утечек газа должно производиться с помощью мыльной эмульсии или специальными приборами. Применение открытого огня для обнаружения утечки газа запрещается.

Токсическое влияние сероводорода

Концентрация в воздухе (Ppm = 0,0001%) - Воздействие

от 0,03 до 0,15 ppm - Волна восприятия, запах тухлых яиц

от 15 до 75 ppm - Раздражение глаз, тошнота, рвота, головная боль

от 150 до 300 ppm - Паралич нервов осязания

более 375 ppm - Смерть вследствие отравления (через несколько часов)

более 750 ppm - Потеря сознания и смерть от остановки дыхания в течении 30-60 минут

свыше 1000 ppm - Мгновенная смерть из-за паралича органов дыхания в течение нескольких минут

Биогаз в смеси с воздухом в пропорции от 5% до 15 % при наличии источника воспламенения с температурой 600°C или более может привести к взрыву. Открытый огонь опасен при концентрациях биогаза в воздухе более 12 %. Таким образом, запрещается курение и разведение огня около установки. При проведении сварочных работ расстояние до газового оборудования должно быть не менее 10 метров. После слива сырья из биогазовых установок для проведения ремонта, реактор должен проветриваться, так как существует опасность взрыва смеси биогаза и воздуха.

Давление газа, подаваемого по газопроводу к месту потребления, не должно превышать 0,15 МПа (1,5 кг/см2), а перед газовыми приборами должно быть не более 0,13 кг/см2. Реактор должен быть оснащен задвижками, гидрозатворами, которые в случае необходимости могли бы отключить его от магистрального газопровода. Реактор должен иметь клапан автоматического сброса избыточного давления в газовой системе в случае его повышения сверх нормы.

Используемое электрооборудование должно быть заземлено. Сопротивление заземляющего провода должно быть не более 4,0 Ом.

Основными источниками санитарной опасности является присутствие в жидком навозе и навозных стоках яиц гельминтов, бактерий групп кишечной палочки и другой патогенной микрофлоры. Поэтому нужно соблюдать предохранительные меры для предотвращения заражения. Так, не рекомендуется принимать пищу в помещении фермы и рядом с биогазовыми установками.

Реактор и хранилище для биоудобрений должны быть построены так, чтобы избежать опасности падения человека внутрь.

.3.2 Организация безопасной эксплуатации установок

Устройство, эксплуатация и обслуживание биогазовых установок должны соответствовать требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» Госгортехнадзора РФ ПБ 10-115-96, если в состав биогазовых установок входят:

сосуды, работающие под давлением газа свыше 0,07 МПА (0,7 кг/см²);

баллоны, предназначенные для транспортировки и хранения сжатых газов под давлением свыше 0,07 МПА (0,7 кг/см²);

цистерны и бочки для транспортировки и хранения сжатых газов, давление которых при температуре до 50 ^оС превышает давление свыше 0,07 МПА (0,7 кг/см²).

Администрация организации, эксплуатирующей опасный производственный объект обязана:

обеспечивать укомплектованность штата работников, связанных с эксплуатацией установок, в соответствии с установленными требованиями;

допускать к работе лиц, удовлетворяющих квалификационным требованиям и не имеющих медицинских противопоказаний к указанной работе;

назначить ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию из числа специалистов, прошедших проверку знаний в установленном порядке;

разработать и утвердить инструкцию ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию;

разработать и утвердить производственную инструкцию для персонала, обслуживающего установки, на основе инструкций организаций-изготовителей по монтажу и эксплуатации биогазовых установок с учетом компоновки и местных условий эксплуатации, установленного оборудования. Инструкция должна находиться на рабочих местах и выдаваться под расписку обслуживающему персоналу;

обеспечивать подготовку и аттестацию работников в области промышленной безопасности;

иметь нормативные правовые акты и нормативные технические документы, устанавливающие правила ведения работ с биогазовыми установками;

организовывать и проводить производственный контроль за соблюдением требований промышленной безопасности при эксплуатации биогазовых установок.

обеспечивать наличие и функционирование необходимых приборов и систем контроля за эксплуатацией установок;

проводить освидетельствование и диагностику биореакторов и газгольдеров в назначенные сроки;

предотвращать проникновение посторонних лиц в помещения, где размещено оборудование;

заключать договоры страхования риска ответственности за причинение вреда при эксплуатации опасного производственного объекта;

осуществлять мероприятия по локализации и ликвидации последствий аварий, оказывать содействие государственным органам в расследовании причин аварий;

анализировать причины возникновения аварий и инцидентов при эксплуатации, принимать меры по их устранению. Вести учет аварий и инцидентов.

Допускается эксплуатация установок без постоянного наблюдения за их работой со стороны обслуживающего персонала при наличии автоматики, сигнализации и защит, обеспечивающих ведение нормального режима работы, ликвидацию аварийных ситуаций, а также остановку при нарушениях режима работы, которые могут вызвать повреждение оборудования.

.4 Экологичность

Утилизация помёта (использование с выгодой) в птицеводческих хозяйствах является неотъемлемой частью в общей технологии производства яиц и мяса птицы. Его санитарно-бактериологическая оценка позволяет своевременно выявить и принять соответствующие предупредительные меры при возникновении в птицеводческих хозяйствах болезней птицы и неудовлетворительного экологического состояния окружающей среды.

Кроме основной продукции птицефабрик яиц, мяса, пера и пуха - от птицеводческих хозяйств ежесуточно в пропорциональных количествах поступают так называемые отходы. Наиболее объёмными из них являются помёт, сточные воды и непищевые продукты перерабатывающих цехов.

Непринятие своевременных мер по его эффективной переработке приводит к тому, что большие объёмы такого вида органического отхода накапливаются вблизи птицефабрик, а их места хранения, часто несанкционированные, превращаются в потенциально опасные источники загрязнения окружающей природной среды и резервации для распространения возбудителей инфекционных заболеваний птицы.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), помёт и сточные воды птицеводческих предприятий могут быть фактором передачи более 100 возбудителей инфекционных и инвазионных болезней, в том числе зоонозов. К тому же сами органические отходы служат благоприятной средой для развития и длительной выживаемости патогенной микрофлоры, содержат повышенные количества тяжёлых металлов, пестицидов, медикаментозных препаратов, радиоактивных веществ, семян сорных растений и других загрязнений.

Внедрение биогазового комплекса по переработке навозной массы позволяет значительно снизить территорию, отведенную на отстойники для помета. Поскольку переработанный помет частично идет на продажу в виде высококачественного удобрения.

6. Организационная часть

6.1 Оценка сроков подготовки производства

Подготовку к производству планируется осуществить в 4 этапа:

Организационные мероприятия;

Изготовление оборудования и документации;

Поставка оборудования и тестовый запуск процесса;

Пусконаладочные работы.

Сроки реализации проекта поэтапно представлены в таблице 14.

Таблица 14 - Планируемые сроки реализации проекта

Наименование этапа

Месяцы 2012 г.

Янв.

Фев.

Март

Апр.

Май

Июнь

Июль

Авг.

Сен.

Окт.

Нояб.

Дек.

Организационные мероприятия

Изготовление оборудования и формирование документации

Поставка оборудования и запуск тестового процесса

Пусконаладочные работы

6.2 Предполагаемый объем производства

Прогноз производства на среднесрочную перспективу по видам продукции сформирован исходя из ресурсного потенциала проекта и необходимости максимальной утилизации широкого спектра биоотходов предприятия ООО "ЛИСКо Бройлер" представлен в табл. 15.

Таблица 15 - Прогноз производства первичной и вторичной продукции проекта

Наименование продукта	2013	2014	2015	2016	2017
Биогаз, тыс. куб. м.	33	50	67	67	67
Электроэнергия, ГВтч	80	121	161	161	161
Тепло, ГВтч	94	141	187	187	187
Удобрения, тонн	825	1238	1650	1650	1650

Учитывая потребности самого предприятия в электроэнергии и тепле, определен потенциал экспорта энергии на другие предприятия (табл. 16).

Таблица 16 - Прогнозное распределение продукта проекта - энергоресурсов по потребителям

Показатель	2013	2014	2015	2016	2017
Потребление вырабатываемых энергоресурсов предприятием - сырьевой базой проекта, ГВтч	174	233	233	233	233
Лишняя энергия
Тепло, ГВтч	0	15	62	62	62
Электроэнергия, ГВтч	0	13	53	53	53

.3 Обоснование организационной модели проекта

6.3.1 Потребность в инвестициях

Стоимость биогазовых установок зависит от объема биореактора, и от комплектующего его дополнительного оборудования. Модульные установки состоят как минимум из двух метантеков (ферментеров), обеспечивающих оптимальные условия анаэробной ферментации и позволяющие при непредвиденных ситуациях (вспышках инфекционных болезней, при ремонтно-профилактических работах и пр.) перейти с проточного режима на цикличный. Установки могут собираться из нескольких модулей, в зависимости от количества перерабатываемого сырья. Исходя из определенной схемы компоновки установки по генерации биогаза, определенной сырьевой базы реализации проекта, определен уровень первоначальных инвестиционных затрат в строительство комплекса по генерации биогаза из биоотходов (табл. 17).

Таблица 17 - Инвестиционные затраты на строительства комплекса по генерации биогаза из биоотходов

Наименование статьи расходов	Стоимость, тыс. руб.
Изготовление оборудования	180000
Монтаж и поставка оборудования	24000
Закупка дополнительного оборудования и КИП	7200
Пусконаладочные расходы	24000
Непредвиденные расходы	4800
Итого	240000

Источником инвестиций определены собственные средства.

6.3.2 План по персоналу

Общее количество персонала, обслуживающего реализацию проекта, на начальном этапе, включая дирекцию проекта, составляет 5 человек, из них:

управленческий персонал центра - 3 человека;

производственный персонал: - слесарь - 1 человек;

оператор - 3 человека.

Структура дирекции проекта представлена в табл. 18

Таблица 18 - Структура дирекции персонала проекта

Должность	Функции	Подчинение	Кол-во
Директор	Общее руководство	Главному энергетику предприятия	1
Начальник смены	Руководство работой производства	Директору	2
Слесарь	Слесарь	Начальник смены	1
Оператор	Оператор	Начальник смены	3

6.3.3 Сетевой план-график реализации проекта

План реализации работ по строительству и запуску комплекса генерации биогаза из биоотходов птицефабрики включает в себя следующие фазы:

Фаза проекта;

Фаза строительства;

Фаза сервиса.

Фаза проекта включает в себя формирование проектно-сметной документации на строительства комплекса, ее согласование с заказчиком. В процессе реализации фазы строительства проводятся работы по сооружению конструкций комплекса, монтажу ранее изготовленного и доставленного оборудования, пусконаладочные работы. Фаза сервиса включает в себя: обучение персонала, тестовая работа оборудования. Полностью сетевой план график представлен в табл. 3.3.

Таблица 19 - Сетевой план график реализации проекта

Фазы реализации

Месяцы 2012 г.

Фаза проекта

Янв.

Фев.

Март

Апр.

Май

Июнь

Июль

Авг.

Сен.

Окт.

Дек.

- разработка плана;

- разработка проектной документации;

- сопровождение и получение разрешения.

Фаза строительства

- земляные работы;

- неотделанная постройка;

- изоляция и обшивка;

- строительство машинного ангара;

- изготовление оборудования;

- монтаж насосной и смесительной техники;

- монтаж системы распределения тепла;

- монтаж генератора-инсталяции;

- монтаж системы подачи биомассы;

- инсталляция контроля и управления;

- подключение к сети;

- ввод в эксплуатацию.

Фаза сервиса

- биологическое обслуживание;

- техническое обслуживание;

- обучение персонала;

Заключение

Рыночная привлекательность проекта складывается из пяти главных аспектов: экономического; экологического; социального; энергетического и агрохимического.

Энергетическое: получение биогаза, производство экологически безопасной энергии.

Экологическое: полная утилизация отходов животноводства; уменьшается загрязнение окружающей среды и пахотных земель; оздоровление среды обитания в местах дислокации животноводческого предприятия; восстановление плодородия почвы до равновесного состояния экосистемы «Почва-Вода-Воздух»; внедрение щадящих технологий обработки почвы, отказ от использования химических средств повышения урожайности; вовлечение в хозяйственный оборот животноводческих отходов сельхозпроизводства.

Агрохимическое: получение экологически чистого органического удобрения

Социальное: увеличение занятости сельского населения в производительном труде; производство дополнительных объемов животноводческой продукции для продовольственного обеспечения и реализации на сторону; появление дополнительного источника доходов; совершенствование инфраструктуры, связи, экономической грамотности и коллективного взаимодействия, вызванное реализацией проекта; частичное решение проблемы безработицы.

Экономическое: затраты на утилизацию навоза и отходов включают только расходы хозяйства на переработку; возникает и формируется широкая сеть дешевой животноводческой продукции и сотрудничество на взаимовыгодных условиях; замена дорогих минеральных удобрений на более дешевые и эффективные органоминеральные удобрения и повышение качества почвы позволяет при тех же затратах получить больше продуктов растениеводства и сформировать дешевую кормовую базу; снижение затрат на производство кормов за счет уменьшения обработки почвы, закупки минеральных удобрений; уменьшение суммы штрафов за экологические нарушения, связанные с хранением и вывозкой навоза; снижение себестоимости продукции на животноводческих предприятиях.

Список литературы

1    Биоэнергетика: мировой опыт и прогноз развития: Научный аналитический обзор. - М.: МСХ РФ, ФГНУ «Росинформагротех», 2005. - 203 с.

2       Возможности развития биоэнергетики в системе АПК России. - М.: Науч. центр «Агроэкопрогноз». - 2007. - 55 с.

         Дринча В.М. Предпосылки применения альтернативных источников энергии в сельском хозяйстве // Тракторы и с.-х. машины. - 2003. - № 10. - С. 25-27.

4    Шаланда А.В Микробиологические основы получения биогаза в биогазовых установках/ к.б.н. Шаланда А.В специально для журнала «Коммерческая биотехнология»

5       В. Баадер Биогаз: теория и практика / В.Баадер, Е.Доне, М.Бренндерфер перевод с немецкого и предисловие инженера М. И. Серебряного: Москва «Колос» 1982 - 148 с.

         Барбара Эдер Биогазовые установки: практическое пособие / Барбара Эдер, Хайнц Шульц. Перевод с нем. выполнен компанией Zorg Biogas в 2008 г - 212 с.

         Выход биогаза и содержание метана

         Биогазовые установки, для нашего климата

         Федоренко В.Ф., Колчинский Ю.Л., Шилова Е.П. Состояние и перспективы производства биотоплива: Науч. ан. обзор. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007. - 132 с.

         Переработка отходов животноводческих и птицеводческих комплексов и ферм в эффективные биологические удобрения и энергию: Рекомендации ОАО «Башгипроагропром», Уфа. - 2010 г.

         Биогаз

         Установки по получению биогаза из биоотходов

13  Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (вторая редакция) (официальное издание утверждено Министерством экономики РФ, Министерством финансов РФ, Государственным комитетом РФ по строительной, архитектурной и жилищной политике от 21.06.1999 г. № ВК 477), М., Экономика, 2000 г.