Национальной академии наук республики казахстан

ISSN 2224-5278                                                                                 Серия геологии  и технических наук. № 6. 2016 
 
 
133 
класс подобных устройств – твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), которые генерируют 
электроэнергию на основе использования метана и кислорода вместо водорода и кислорода (при-
меняемых  в  классических  топливных  элементах).  Сравнение  электрического  КПД  различных 
энергоустановок  в  зависимости  от  их  установленной  мощности  Замена  традиционных  газопорш-
невых  двигателей  на  ТОТЭ  в  качестве  генератора,  работающего  на  биогазе  может  обеспечить 
повышение  тепло-  и  электрогенерации  биогазовой  электростанции  как  минимум  в  полтора-два 
раза. Продуктами окисления топлива в ТОТЭ являются углекислый газ и водяной пар, тепло кото-
рых  возможно  частично  использовать  в  технологической  схеме,  а  излишки  направлять  потреби-
телям. При этом все технологические решения могут быть разработаны с учетом климатических и 
географических  условий  и  адаптированы  под  особенности  эксплуатации  оборудования  в  удален-
ных поселениях и предприятиях АПК. В качестве одной из мировых тенденции технологического 
развития биогазового направления можно отметить разработку технологий выращивания и исполь-
зования в метантенках водной растительной биомассы для получения биогаза. Одним из наиболее 
продуктивных источников биомассы является бурая водоросль макроцистис, которая распростра-
нена в прибрежной зоне морей и океанов, ее урожайность составляет 450–1200 т сырой массы с 1 га. 
При культивировании широко известной хлореллы с каждой тонны можно получить 22 млн кДж 
энергии.  Высокой  урожайностью  характеризуются  также  морские  водоросли  дуналиэла,  водяной 
гиацинт,  красная  водоросль  и  др.  Выводы:  Биогазовые  технологии  имеют  особое  значение  для 
автономного  энергообеспечения  и  находятся  на  стадии  широкого  коммерческого  использования. 
Важнейшим  аспектом  их  применения  является  высокий  экологический  и  экономический  эффект 
для сельхозпроизводителей (полезная утилизация отходов), а также возможность получения каче-
ственных  биоудобрений.  Дальнейшее  совершенствование  технологий  идут  по  пути  расширения 
возможностей ресурсной базы и повышения эффективности конверсии. Важнейшим направлением 
разработок является совершенствование оборудования для применения современных конверсион-
ных технологий. 
Создана мобильная лаборатория с комплектом оборудования по технологическому, техничес-
кому обслуживанию и диагностике биогазовых установок, которая предназначена для проведения 
комплекса  организационно-технических  мероприятий  по  поддержанию  биогазовых  установок  в 
работоспособном  состоянии  на  основе  периодичного  контроля  параметров  технического  и 
технологического состояния и прогнозирования остаточного ресурса и упреждающего выполнения 
профилактических и ремонтно-восстановительных работ. 
В  стаье  предложен  новый  тип  высокоэффективных  экологически  чистых  энергоустановок 
небольшой мощности, использующих в качестве топлива сочетание таких возобновляемых видов 
энергоносителей,  как  биогаз  и  природный  газ.  Этот  подход  базируется  на  эффективном  методе 
сжигания  биогаза  с  использованием  технологии  «быстрого  реактора»,  а  также  новой  технологии 
экологически  чистого  сжигания  низкокалорийных  видов  топлива  в  объемных  матричных  горе-
лочных устройствах. 
Окисление  в  суспензии  происходит  в  волне  горения  в  высокотемпературном  реакторе  при 
давлениях до 100 атм и температурах 2500–3000 
С с раздельной генерацией водорода и энергети-
ческого  пара.  На  первой  стадии  происходит  горение  суспензии  стехиометрического  состава  с 
образованием  водорода.  На  второй  стадии  после  отбора  водорода  в  реактор  подается  дополни-
тельное количество воды, превращающейся при  взаимодействии  с  газом  в высокопотенциальный 
пар. После удаления оксида газа процесс может быть повторен. При этом удается избежать попа-
дания  мелкодисперсных  частиц  в  энергоустановку.  В  качестве  устройства  для  сжигания  низко-
калорийного  биотоплива  используется  объемная  матричная  горелка.  Возможность  устойчивого 
горения низкокалорийного биогаза в такой гибридной энергоустановке обеспечивается как особен-
ностями  горелочного  устройства  на  основе  объемной  матрицы,  так  и  подачей  в  него  водорода, 
генерируемого при горении суспензии. Таким образом, данная комбинированная энергоустановка 
позволяет совместить процессы горения двух различных типов возобновляемых энергоносителей в 
единый энергетический  процесс, в котором  образующийся  при  окислении  водород поддерживает 
устойчивое  горение  в  матричном  горелочном  устройстве  низкокалорийного  биогаза,  обеспечивая 
тем  самым  экологически  чистое  производство  энергии  из  возобновляемых  энергоносителей  для 
распределенной энергетики.  

Известия Национальной академии наук Республики Казахстан  
 
 
   
134  
Выводы. Современная технология связана с потреблением значительных количеств электри-
ческой и тепловой энергии. В условиях острого энергетического кризиса проблема снижения ука-
занных  энергозатрат  за  счет  использования  нетрадиционных  источников  энергии,  имеющихся  на 
самих  очистных  сооружениях  и  постоянно  возобновляющихся,  является  остро  актуальной.  В 
статье  как  объект  управления  рассматривалась  установка  по  совместному  сжиганию  биогаза  и 
природного газа. Предложены математическая модель и метод, позволяющие в процессе сжигания 
такого  топлива  определить  его  состав  и  обеспечить  оптимальные  параметры  процесса  горения. 
Разработаны математические модели процесса адсорбции биогаза и природного газа.  
 
ЛИТЕРАТУРА 
 
[1]  Большаков  Н.Ю.  Оптимизация  технологического  процесса  в  системе  аэротенк – отстойник  для  минимизации 
сброса органических и биогенных элементов: Автореф. дис. ... к.т.н. – СПб., 2005. 
[2]  Николаев  А.Н.,  Большаков  Н.Ю.,Фетюлина  И.А.  Исследование  влияния  возраста  активного  ила  на  эффектив-
ность биологической дефосфотации в системе аэротенк – вторичный отстойник // Вода и экология: проблемы и решения. 
– 2002. – № 2. 
[3] Губинский М.В., Усенко А.Ю., Шевченко Г.Л., Шишко Ю.В. Оценка эмиссии парниковых газов при использо-
вании топлив и биомассы // Щоквартальний науково-практичний журнал. – 2007. – № 2.  
[4] Національна металургійна академія України / Усенко А. Ю. Удосконалення процесу окислювального піролізу 
біомаси з метою зниження емісії парникових газів: Автореф. дис. ... кандидата технічних наук. – Дніпропетровськ, 2006. 
[5] A Roadmap for moving to a competitive low carbon economy in 2050 (Communication from the Commission to the 
European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. Brussels, 
8.3.2011 COM (2011) 112 final) // Official website of the European Union. [Electronic resource] / Mode of access: 
http://ec.europa.eu /clima/documentation /roadmap /docs/com_2011_112_en.pdf. – Date of access: 09.03.2011.  
[6] Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Лакомкин В.Ю. Энергосбережение и выбросы парниковых газов (СО
2
): Учебное 
пособие. – СПб., 2014.  
[7] Методические указания. По расчету выбросов парниковых газов. – Астана, 2010. 
[8] Moskvina S.M., Yukhymchuk M.S., Zhirnova O., Gromaszek K. (2015, December). Evaluation of the impact of 
uncontrolled parametric perturbations on stability of automatic systems with logical control units. In 16th Conference on Optical 
Fibers and Their Applications (pp. 98161X-98161X). International Society for Optics and Photonics. 
[9] Kvyetnyy R.N., Sofina O.Y., Lozun A.V., Smolarz A., Zhirnova O. (2015, December). Modification of fractal coding 
algorithm by a combination of modern technologies and parallel computations. In 16th Conference on Optical Fibers and Their 
Applications (pp. 98161R-98161R). International Society for Optics and Photonics. 
 
REFERENCES 
 
[1] Bolshakov N.Y. Process optimization in the aeration tank – septic tank to minimize the discharge of organic and 
nutrient: Author. Dis. Ph.D. SPb., 2005. 
[2] Nikolaev A.N., Bolshakov N.Y., Fetyulina I.A. Investigation of the effect of age on the efficacy of activated sludge 
biological defosfotatsii in the aeration tank – secondary settling tank // Water and Environment: Challenges and resheniya. 2002. 
N 2.  
[3] Guba M.V., Usenko A., Shevchenko G.L., Szyszko Y. Estimation of greenhouse gas emissions by using fuels and 
biomass // Schokvartalny NAUKOVO-practicality magazine. 2007. N 2.  
[4] Natsionalna metalurgіyna akademіya Ukraine / Usenko A. Yu Udoskonalennya processes okislyuvalnogo pіrolіzu 
bіomasi s metoyu znizhennya emіsії greenhouse gazіv: Abst. dis. candidate tehnіchnih Sciences Dnipropetrovs'k, 2006. 
[5] A Roadmap for moving to a competitive low carbon economy in 2050 (Communication from the Commission to the 
European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. Brussels, 
8.3.2011 COM (2011) 112 final). // Official website of the European Union. [Electronic resource] / Mode of access: 
http://ec.europa.eu / clima / documentation / roadmap /docs/com_2011_112_en.pdf. - Date of access: 09.03.2011. 
[6] Belousov VN Smorodin SN, Lakomkin VY, energy saving and greenhouse gas emissions (CO
2
). Tutorial. St. Petersburg, 
2014. 
[7] Guidelines. In the calculation of greenhouse gas emissions. Astana, 2010. 
[8] Moskvina S.M., Yukhymchuk M.S., Zhirnova O., Gromaszek K. (2015, December). Evaluation of the impact of 
uncontrolled parametric perturbations on stability of automatic systems with logical control units. In 16th Conference on Optical 
Fibers and Their Applications (pp. 98161X-98161X). International Society for Optics and Photonics. 
[9] Kvyetnyy R.N., Sofina O.Y., Lozun A.V., Smolarz A., Zhirnova O. (2015, December). Modification of fractal coding 
algorithm by a combination of modern technologies and parallel computations. In 16th Conference on Optical Fibers and Their 
Applications (pp. 98161R-98161R). International Society for Optics and Photonics. 
 

ISSN 2224-5278                                                                                 Серия геологии  и технических наук. № 6. 2016 
 
 
135 
 
О. В. Жирнова, А. Ж. Тойгожинова, Б. Иманбек, С. Жумабек, 
А. Жаханов, Н. А. Соммер, Е. А. Кулакова, Б. А. Сулейменов 
 
Қ. И. Сəтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университетінің, Алматы, Қазақстан 
 
ПАРНИКТІК ГАЗДАР ШЫҒАРЫНДЫЛАРЫН АЗАЙТУ БИОГАЗДЫ  
ЖАҒУ ЭЛЕКТР СТАНЦИЯЛАРЫНЫҢ ТӨТЕНШЕ ЖАҒДАЙ ДИАГНОЗ 
 
Түйін  сөздер:  биореактор,  биогаз,  бактериялар,  реттеу,  математикалық  модель,  таратылған  жүйесі, 
оңтайлы басқару, интеграция, біріктіру. 
Аннотация. Қағаз биогаз экологиялық жəне экономикалық тиімділігін көрсетеді. Əлемдік энергетиканы 
дамыту  перспективалары  талдау  басымдық  бағытта  айтарлықтай  ауысым  халықтың  қоршаған  ортаға  ірі 
энергетикалық саласының əсер, өмірі мен денсаулығына ықтимал салдарын жан-жақты бағалауды шығарады 
көрсетеді. Энергия үнемдеу жəне экологиялық қауіпсіздік қызметі жылу электр станциялары жəне жаңарты-
латын  энергия  көздерін  пайдалануды  арттыру  үшін  бағытталған.  Жылу  электр  станциялары  негізгі  артық-
шылықтары:  өндірілген  энергия  құны  төмен,  төмен  қайтару,  тез  салу  мүмкіндігі,  қоршаған  ортаны  ластау 
деңгейін төмендету. Жаңартылатын энергия көздерін басты артықшылығы, мысалы, күн, жел жəне биоотын 
ретінде энергия көзі сарқылмас пайдалану болып табылады. Қағаз 1 МВт жылу электр станциялары дизель, 
газ  поршенді жəне  турбиналық  қозғалтқыштар  мен  биогаз  жұмыс істейтін  газ  қозғалтқышы, күн  жəне  жел 
электр  қуатымен  жаңартылатын  энергия  жылу  электр  станциялары  энергетикалық  қуаты  əртүрлі  көздерін 
талқылайды. Ол барлық көздері Парниктік газдардың шығарындыларын тартылған деп табылды. Парниктік 
газ  турбиналық  қозғағыштар  басқа  қозғалтқыштар  астам  шығаратын.  Электр  энергиясын  өндіру  үшін  ең 
экологиялық таза жолы күн батареялары бар. Қағаз зауытында биогаз пайдалану экологиялық жəне экономи-
калық тиімділігін көрсетеді. Мақала деңгейдегі арқылы парниктік газдар шығарындыларының анықтау үшін 
стандартты  əдісі  пайдаланылады.  Табиғи  газ  жəне  биогаз  бойынша  есептеу.  Нəтижелері  табиғи  газды  жағу 
жəне биогаз өндіру бастап парниктік газдар шығарындыларының көлемі қазандықға төмендеді, деп көрсетті. 
Осы отынның тең жану тиімділігі. Ол табиғи газ жəне биогаз тең жану 10%-ға газдар шығарындыларының 
шығарылуын азайтуға болады деп көрсетілген. 
 
 

Известия Национальной академии наук Республики Казахстан  
 
 
   
136  
N E W S 
OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN 
SERIES OF GEOLOGY AND TECHNICAL SCIENCES 
ISSN 2224-5278 
Volume 6, Number 420 (2016), 136 – 145
 
 
 
Sh. Bahtaev
1
, A. Zh. Toigozhinova
1
, A. M. Seytimbetov
2
, O. V. Zhirnova
3
, А. А. Tileubaeva
3
 
 
1
Almaty university of energy and svyazi1, Almaty, Kazakhstan,  
2
Kazakh National University named after Al-Farabi, Almaty, Kazakhstan, 
3
Kazahsky national research technical university after named K. I. Satpaev, Almaty, Kazakhstan. 
E-mail: oxana_fedoseyeva@mail.ru 
 
DEVELOPMENT OF AUTOMATED INSTALLATION  
FOR AIR OZONIZATION IN THE WORKING VOLUME
  
 
Abstract. Presented automated installation for air ozonation indoor agriculture. A description of the executable 
functions and processes, component parts and system components. In the technical description of the automatic fre-
quency control unit shows the electronic and controls. An automated installation for air ozonation indoor agriculture. 
Shown and described structure and flowchart automatic control unit ozone concentration in the working volume. 
Shown is a real possibility of automation control and monitoring of ozone concentrations in the application ozono-
meters installed around the perimeter of the working volume.Development of high-tech ozone and ozonated devices 
is of great importance and requires the study of theoretical positions and analysis of experimental data, the totality of 
which would allow to develop scientifically sound methodological design of these systems device with reference to 
the requirements of food industry. The present work is the first attempt to study the theory and methodology of re-
search of physical and chemical processes in the negative ozonation crown with the MP in the air. The results of the 
mechanism and kinetics of ozone electrosynthesis research in this type of discharge allowed to create preconditions 
for the development of new guidelines on ozone corona discharge with a high energy efficiency and ozone produc-
tivity. Systematization of data on the applications of ozone in different sectors of industry, medicine and agriculture, 
significantly expand the scope of application of ozone technology in general. 
Keywords: air ozonation, ozone concentration, frequency control, automatic installation for air ozonation. 
 
 
УДК 537. 523.3:541.13 
 
Ш. А. Бахтаев
1
, А. Ж. Тойгожинова
1
, А. М. Сейтимбетов
2
, О. В. Жирнова
3
, А. А. Тилеубаева
3
 
 
1
Алматинский университет энергетики и связи, Алматы, Казахстан, 
2
Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан, 
3
Казахский национальный исследовательский технический университет им. К. И. Сатпаева,  
Алматы, Казахстан 
 
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ УСТАНОВКИ  
ДЛЯ ОЗОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА В РАБОЧЕМ ОБЪЕМЕ 
 
Аннотация.  Представлена  автоматизированная  установка  для  озонирования  воздуха  в  помещениях 
агропромышленного комплекса. Дано описание исполняемых функций и процессов, комплектующих частей 
и  компонентов  установки.  В  техническом  описании  блока  автоматического  регулирования  частоты  приве-
дены электронные и управляющие элементы. Разработка высокоэффективных озонных технологий и озони-
рующих устройств имеет большое значение и требует исследования теоретических положений и анализа экс-
периментальных данных, совокупность которых позволила бы развить научно-обоснованный методический 
аппарат проектирования данных систем с учетом требований, предъявляемых пищевой промышленностью. 
Настоящая работа является первой попыткой изучения теории и методики исследований физико-химических 
процессов  озонирования  в  отрицательной  короне  с  МП  в  атмосферном  воздухе.  Полученные  результаты 

ISSN 2224-5278                                                                                 Серия геологии  и технических наук. № 6. 2016 
 
 
137 
исследований  механизма  и  кинетики  электросинтеза  озона  в  этом  виде  разряда  позволили  создать  предпо-
сылки для разработки новых принципов озонаторов на коронном разряде с более высокими энергетическими 
выходами озона и производительностью. Систематизация данных по применениям озона в различных отрас-
лях  промышленности,  медицине  и  сельском  хозяйстве,  существенно  расширяют  область  применения  озон-
ной технологии в целом. 
Ключевые слова: озонирование воздуха, концентрация озона, регулировка частоты, автоматизирован-
ная установка для озонирования воздуха. 
 
Введение.  Развитие  сельского  хозяйства – проблема  экономической  и  продовольственной 
безопасности страны. На современном этапе эту проблему наиболее целесообразно решать за счет 
интенсивных факторов развития производства, внедрения новейших достижений науки, техники и 
передовой  практики  на  основе  радикальных  изменений  производственно-экономических  отноше-
ний в обществе. Перед специалистами и учеными стоит важнейшая задача – повышение конкурен-
тоспособности отечественной пищевой промышленности, сельскохозяйственной продукции в том 
числе  растениеводства.  В  настоящее  время  сельскохозяйственное  производство  Казахстана  в 
полном  объеме  может  обеспечить  население  страны  продовольственной  продукцией,  используя 
научные  достижения  в  области  растениеводства  и  животноводства.  Развитие  пищевой  промыш-
ленности в настоящее время определяется не только количеством изготовленной продукций, но и 
тем  сколько  ее  сохранено.  Поэтому  важно  снижение  потерь  пищевого  сырья  на  всех  этапах  его 
перевозки, хранения и переработки. Одним из способов повышения эффективности ряда техноло-
гических  процессов  в пищевой  промышленности  является  использование  озоновоздушной  смеси. 
Это  обусловлено  участием  озона  во  многих  биохимических  процессах,  являющихся  основой 
обмена  веществ  и  энергий  в  сельскохозяйственных  биологических  объектах.  Итогом  такого  при-
менения  озоновоздушной  смеси  является  повышение  производительности,  снижение  энергоем-
кости,  снижение  бактериологического  и  вирусного  угнетения,  повышение  урожайности,  продук-
тивности и сохранности сельскохозяйственной продукции. Одним из новых направлений хранения 
плодов, овощей, зерна и технических культур является применение озона. Озонированный воздух с 
успехом применяется как средство для стерилизации, обеспечения сохранности пищевых продук-
тов и для устранения запаха (дезодорация) в холодильниках и овощехранилищах. Озон разрушает 
поверхностную  плесень,  очаги  гниения  и  убивает  бактерии  на  поверхности  мяса,  рыбы,  овощей, 
фруктов, яиц, сыров, что приводит к удлинению срока сохранности и свежести. В силу своих бак-
терицидных и дезодорирующих свойств озонированный воздух может использоваться для очистки 
камер – хранилищ  пищевых  продуктов,  овощехранилищ  и  других  объектов  с  устойчивыми  не-
приятными запахами. Озон позволяет хранить в одной камере несовместимые продукты без риска 
испортить  их  из-за  передачи  запахов.  Окисляя  этилен,  озон  задерживает  перезревание  фруктов, 
уничтожает  окись  углерода  и  резко  снижает  содержание  вредных,  токсичных,  дурно  пахнущих 
веществ в воздухе [1]. 

жүктеу/скачать 14,97 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: