AGRIS - 

2017

Топаж

Article is devoted to the description and the analysis of the system-dynamic model of technological process of biogas production from multicomponent vegetable raw materials. A research objective – optimization of biogas production process from vegetable raw materials by methods of imitating modeling, finding of the optimal regimes of the simulated production cycle – the best ratio from the economic point of view between an exit of biomethane and rates of giving/replacement of the initial substratum depending on the composition of raw materials.In article models with a discrete and continuous cycle of production are considered, the description of the similar realization executed in the environment of multiapproach modeling of AnyLogic for model of technological process of anaerobic digestion of non-uniform multicomponent vegetable biomass is provided.The known stoichiometric model of production of biomethane is taken as a basis, her modification is made for a case of multicomponent raw materials (percentage division into conditional components – sugar, lignin and cellulose). Possibilities of modern software shells and environments of modeling in tasks of the complex analysis and optimization of the studied process are shown.During the conducted researches a row of non-trivial results on a choice of optimum parameters of an operation mode of the model bioreactor is received. For a case of the discrete process of up-dating of contents as parameters of optimization the frequency and a level of up-dating, and for the continuous flowing system – channel speed were selected.It is shown that the optimal values of the parameters from the point of view of the integrated output of the biomethane lie close to the cloud of critical acidification, which leads to the stoppage of the process. If the economic indicators are chosen as an optimization criterion, then we obtain optimal values of the parameters lying within the region of stable functioning of the model bioreactor. | Статья посвящена описанию и анализу системно-динамической модели технологического процесса производства биогаза из многокомпонентного растительного сырья. Цель исследования – оптимизация процесса производства биогаза из растительного сырья методами имитационного моделирования, нахождение оптимальных режимов моделируемого производственного цикла – наилучшего с экономической точки зрения соотношения между выходом биометана и темпами подачи/замены исходного субстрата в зависимости от состава сырья.В статье рассмотрены модели с дискретным и непрерывным циклом производства, приводится подробное описание реализации, выполненной в среде многоподходного моделирования AnyLogic для модели технологического процесса анаэробного сбраживания неоднородной многокомпонентной растительной биомассы. За основу взята известная стехиометрическая модель производства биометана, произведена ее модификация для случая многокомпонентного сырья (процентное разделение на условные составляющие – сахара, лигнин и целлюлоза) и продемонстрированы возможности современных оболочек и сред моделирования в задачах комплексного анализа и оптимизации изучаемого процесса. В ходе проведенных исследований получен ряд нетривиальных результатов по выбору оптимальных параметров режима работы модельного биореактора. Для случая дискретного процесса обновления содержимого в качестве параметров оптимизации выбирались частота и степень обновления, а для непрерывной проточной системы – скорость протока. Показано, что оптимальные с точки зрения интегрального выхода биометана значения параметров лежат близко к области критического закисления, приводящего к остановке процесса. А выбор в качестве критерия оптимизации экономических показателей дает оптимальные значения параметров, лежащих внутри области устойчивого функционирования модельного биореактора.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation