4. WEYDER - просто любит пошутить (у нас на Украине жизнь - не очень весёлая, а у WEYDERа - по целому ряду причин, о каких здесь рассказывать не буду - это его личное, жизнь и того грустнее. Вот он, чтобы руки не опускались и - шутит иногда. Но корректно - с чувством, с толком и расстановкой. При этом очень многие на его шутки-розыгрыми часто попадаются - он и в розыгрышах талантлив).
Русс уже нормально все, врагов напугали, да и к возможной смерти биоскафандра от врагов я теперь отношусь с большой долей пофигизма, как и к этой вылазки на планету, просто изучаю её, наслаждаюсь ей.Что касается топки куриным удобрением:
1. Биогазовая установка зимой - по-моему все таки убыточная затея. Намного перспективней - прямая биотермореакция с выведением штамов бактерий работающих при температурах 80С. Для этого я скоро (если банючье не убьет) буду строить более совершенный биотермореактор способный четко контролировать температуру, газообмен, чтоб запустить стабильную биотермореакцию.
Но это не позволит переработать то что у меня уже накопилось. И неизвестно как пойдут исследования.2. Сжигание, оно и понятное и удобное и легко контролируемое + положительные эксперименты, пробы, уже провел, фото вы видели. Да энергия слабоватой оказалась и очень зависит от сушки, но! этого топлива, реально очень много получается, поэтому просто нужно сжигать его больше, чтоб получать нужную для дома энергию.
И думаю вполне реально отопить зимой свой дом. (главное котел побыстрее доделать)3. По биогазовой установке, я уже говорил - зимой не выгодно, управлять реакцией трудно, много с ней проблем - именно зимой когда газ как на зло нужен, и нужно его много.
Летом, для летней газовой печки да, удобно.П. с. на самом деле я очень редко шучу
3. куда именно и насколько ласково "отправит" вас руководитель сельхозхозяйства, когда вы ему предложите котёл в котором он должен будет сжигать (мучаясь в угарах амиака и в потугах поджечь воду) куринный помёт вместо дров.Русс на самом деле ситуация такая - что фермерам проще купить селитры, чем навоз бесплатный разбрасывать.
с временем сейчас напряг, в голове все, в комп блин перенести некогда. Для начала, нужно собрать экспериментальный котел, испытать его зимой, устранить все недочеты, а потом можно будет что-то и придумать может вместе скооперируемся и производство горелок сделаем я могу электронику делать и программу правильную написать на мк (без неё толкового ничего не получиться), а вы железо. ? как думаете?
Но для начала нужно испытания провести. Сырыми изделиями торговать никак нельзя.у нас в Донецкой обл, в лучшем случае его "бесплатно" вывезут, а так в любой балке его ГОРЫ а у птицефабрик по округе этого - мертвые озера.
а и консистенция продукта, за вё не могу сказать. но то что сам видел, примерно как у густой сметаны. Но оно может и к лучшему . В котёл удобно подавать. да и заполнение шахты будет практически 100% .жидкое? в котел подавать абсолютно бесполезно. Его нужно сушить летом в сушилках, или биотермореакторах, как я сушил.
Даже немного влажное - затухнет к *биной *атери - пробовал пару лет назад (для других целей). Не хватит у куриного энергии, чтоб испарить пол литра воды с литра объема. Да и очень оно связанное там, вариться, подгорает, но даже через часы очень хреновосохнет.
16.06.2015 Завод «Белкотломаш» анонсировал запуск в производство новой модели котлов, ориентированной на использование в птицеводстве.
Новая модель водогрейного котла в качестве топлива использует подстилочно-пометную массу. Подобная утилизация отходов птицеводства позволяет решить сразу две важные для промышленности задачи: экономическую и экологическую. Котел не только производит тепловую энергию, но и сжигает куриный помет, который при ненадлежащих условиях хранения, переработки и утилизации может быть опасен в эпизоотическом и санитарно-эпидемиологическом отношении.
Цыплят-бройлеров выращивают в основном на глубокой подстилке. На каждой фабрике, использующей эту технологию, накапливаются десятки тонн использованной подстилочно-пометной массы. Сжигание помета в котлах, работающих на твердом топливе - один из вариантов решения этой проблемы. Однако обычные установки с задачей по сжиганию помета не справляются: подстилочно-пометная масса содержит соединения серы и фосфора, которые разрушают и выводят из строя трубную систему котлоагрегата.
Разработанная установка может использовать подстилочный помет влажностью до 60%. Тепловая энергия, полученная при сжигании, идет на обогрев и технологические нужды птицефабрики. Помет не требует предварительной сушки или гранулирования, что значительно упрощает и удешевляет весь процесс. Автоматическая топливоподача и золоудаление обеспечивают: постоянство теплопроизводства без применения дополнительного топлива, полное сжигание подстилочного помета высокой зольности и влажности и экологическую безопасность зольных остатков.
Новинка повысит , поскольку позволит бройлерным птицефабрикам создать безотходное производство, заметно сократит затраты на закупку газа и транспортные расходы по утилизации помета, снизит капитальные затраты на строительство пометохранилищ, уменьшит экологическую нагрузку на окружающую среду.
Как сообщает Белта, экспериментальный образец водогрейного водотрубного котла с механизированной подачей топлива, адаптированный для сжигания отходов птицеводства, уже прошел испытания на фабрике в подмосковном Сергиевом Посаде. В ближайшее время на птицефабрики начнутся поставки серийных образцов.
Научно-производственное предприятие «Белкотломаш» создано 29 декабря 1989 года в горпоселке Бешенковичи Витебской области. Основное направление - разработка и производство котлов для отопления, функционирующих на возобновляемых видах топлива. Предприятие выпускает более 60 наименований котлов, работающих на твердом, жидком и газообразном топливе.
Напомним, что ранее сообщалось о том, что компания Boeing собирается открыть в Китае .
Наиболее распространенная в Украине технология производства мяса бройлеров предусматривает выращивание цыплят на полу на глубокой несменяемой подстилке. Основные преимущества такой технологии - использование сравнительно несложного и дешевого оборудования, высокий уровень механизации технологических процессов, простота и низкая трудоемкость выполнения работ по уходу за птицей и по санации птичника, меньшее количество дефектов тушек, повышение их категорийности по сравнению с клеточным выращиванием. Основной же недостаток - потребность в значительном количестве дефицитных подстилочных материалов. В расчете на 1-го выращенного бройлера необходимо потратить 1−1,5 кг подстилки в зависимости от сезона и срока выращивания. За 5−7 недель выращивания цыплят до подстилки добавляется помет. В итоге - на каждого выращенного бройлера получаем около 3−5 кг подстилочного помета (ПП) влажностью от 15 до 50%. Если считать, что в Украине за год выращивается около 500 млн. цыплят-бройлеров, выход только подстилочного бройлерного помета составит как минимум 2 млн. тонн. Если же добавить сюда ПП, полученный при содержании других видов и производственных групп птицы - общий его выход можно оценить в количестве не менее 3 млн. тонн.
Утилизация ПП наносит птицеводческим хозяйствам немало хлопот. Для его хранения и переработки нужны большие земельные участки. ПП содержит значительное количество вредных для окружающей среды веществ, семян сорняков, часто - яйца и личинки гельминтов, патогенные микроорганизмы. Он является также благоприятной средой для развития мух, грызунов, гельминтов и микроорганизмов и, при ненадлежащих условиях хранения, переработки и использования служит источником загрязнения наземных и грунтовых вод, почв и атмосферы вредными веществами, несет эпизоотическую и санитарно-эпидемиологическую угрозу для самих птицеводческих хозяйств, окружающих территорий и окружающей среды в целом.
Согласно государственному классификатору отходов, помет отнесен к III-й группе опасных веществ. Сельскохозяйственные предприятия, крестьянские и другие хозяйства, занимающиеся производством, переработкой и сбытом продукции животноводства и птицеводства, и при этом осуществляют размещение отходов (навоза и птичьего помета), являются плательщиками экологического налога. Стоимость их размещения на открытых полигонах в среднем составляет 100 грн./т. Из-за проблем с утилизацией помета у птицеводческих хозяйств возникают постоянные конфликты с местными экологическими и санитарными службами. Поэтому, с учетом вышеприведенного, каждое птицеводческое предприятие стоит перед проблемой: что делать с птичьим пометом?
Традиционным способом использования ПП является его переработка в органические удобрения, поскольку он содержит значительное количество питательных веществ для растений (азота, фосфора, калия, кальция, микроэлементов) (табл. 1). В США и некоторых европейских странах переработанный помет используют также в качестве кормового ингредиента для жвачных животных, потому что он содержит также значительное количество клетчатки, протеина, отдельных аминокислот, липидов, безазотистых экстрактивных веществ. Таблица 1. Химический состав подстилочного помета после выращивания цыплят-бройлеров,% (по данным компании «СВ технологии»)
| Наименование показателей | Значение показателей |
| Содержание влаги, % | |
| Содержание сухого вещества, % | |
| Азот, % | |
| Кальций, % | |
| Фосфор, % | |
| Сырые липиды, % | |
| Сырая клетчатка, % | |
| Безазотистые экстрактивные вещества, % | |
| Лизин, % | |
| Гистидин, % | |
| Аргинин, % | |
| Аспарагиновая кислота, % | |
| Треонин, % | |
| Глутаминовая кислота, % | |
| Пролин, % | |
| Глицин, % | |
| Аланин, % | |
| Валин, % | |
| Изолейцин и лейцин, % | |
| Тирозин, % | |
| Фенилаланин, % | |
| Медь, мг/кг | |
| Цинк, мг/кг | |
| Железо, мг/кг | |
| Марганец, мг/кг | |
| Кобальт, мг/кг | |
| Магний, мг/кг | |
Способы переработки ПП в органические удобрения или кормовые добавки должны обеспечивать обезвреживание патогенной микрофлоры, семян сорняков, яиц и личинок гельминтов, стабилизацию питательных веществ, дезодорацию конечного продукта, а это требует немалых затрат. Кстати, большие затраты на утилизацию помета и платежи за экологическое загрязнение стали одной из причин прекращения деятельности ряда бройлерных птицефабрик в Западной Европе. Кроме того, значительное количество птицеводческих предприятий в Украине не имеют в достаточном количестве сельскохозяйственных земель для использования всего объема получаемого помета как органического удобрения на собственных полях. Реализация же помета в любом виде другим предприятиям связана со значительными трудностями и расходами. В связи с этим, в последнее время все чаще в качестве альтернативы переработке помета в органические удобрения предлагают сжигание подстилочного и бесподстилочного помета тем или иным способом с целью получения тепловой и электрической энергии. У обеих вариантов есть свои сторонники и противники. Рассмотрим аргументы тех и других.
Производство на основе подстилочного помета органических или органо-минеральных удобрений.
Аргументы за:
а) получение ценного для растениеводства продукта в виде органических или органо-минеральных удобрений с высоким содержанием азота, фосфора и калия, правильное использование которых способствует улучшению структуры и микрофлоры почв, обогащению их гумусом, повышению урожайности сельскохозяйственных культур на 10−30%;
б) улучшение состояния окружающей среды в результате обезвреживания патогенной микрофлоры, семян сорняков, яиц и личинок сорняков, дезодорации неприятно пахнущих веществ;
в) возможность организации замкнутого цикла утилизации помета в вертикально-интегрированных агропромышленных объединениях.
Аргументы против:
а) значительное количество азота (до 50%) и других питательных веществ в процессе хранения, переработки и использования в качестве удобрения теряется;
а) большая продолжительность цикла переработки, в связи с чем названные выше негативные факторы действуют в течение значительного времени;
б) необходимы комплекс механизированных средств, значительные трудо-и энергозатраты на хранение и переработку сырья, хранения, транспортировки и использования полученных удобрений;
в) потребность в значительных земельных площадях для хранения, переработки и использования полученных удобрений. Максимальная доза внесения органических удобрений на основе птичьего помета: компоста - 60 т / га, сухого птичьего помета - 8 т / га;
г) в случае неправильной переработки, внесения избыточных доз помета происходит деградация земель, накопление в урожае сельскохозяйственных культур нитратов и нитритов, загрязнения земель семенами сорняков, окружающей среды - вредными веществами и неприятными запахами.
Использование подстилочного помета для получения энергии.
Аргументы за:
а) наиболее простое и наименее трудоемкое и энергозатратное решение проблемы утилизации помета;
б) быстрое на надежное обезвреживание всех вредных факторов и улучшение состояния окружающей среды; в) получение тепловой или электроэнергии, которые с каждым годом растут в цене;
г) возможность обеспечения за счет сжигания помета собственных нужд в тепловой и электрической энергии;
д) золу от сжигания помета можно хранить годами без потерь питательных веществ, использовать как минеральное удобрение, содержащее калий, фосфор, кальций и ряд других элементов (табл. 2) в оптимальные агротехнические сроки;
е) короткий цикл производства, в связи с чем, упомянутые выше негативные факторы действуют в течение непродолжительного времени;
е) уменьшение транспортных расходов в 5−6 раз;
ж) не нужны значительные земельные участки для хранения и переработки помета.
Аргументы против:
а) потеря азота сырья в технологическом цикле;
б) достаточно высокая стоимость оборудования для сжигания помета (в то же время она не является больше, чем, например, для переработки помета в биогазовых установках);
г) возможные проблемы с реализацией полученных тепловой и электроэнергии и золы.
Таблица 2. Химический состав золы после сжигания подстилочного бройлерного помета (по данным компании «СВ технологии»)
| Наименование вещества | Содержание,% |
|
остальные |
Анализируя плюсы и минусы каждого варианта, можно прийти к выводу, что энергетическая переработка ПП может быть вполне конкурентоспособной с вариантом переработки его в органические удобрения как минимум в птицеводческих предприятиях, не имеющих в достаточном количестве собственных земель сельскохозяйственного назначения.
Сейчас предлагаются несколько возможных вариантов энергетического использования ПП путем сжигания:
1) прямое сжигание в котельных установках для получения горячей воды, пара или электроэнергии;
2) газификация (пиролиз) помета с той же целью;
3) изготовление из ПП топливных гранул (пеллет) или брикетов, далее - гранулы или брикеты могут сжигаться на месте для получения горячей воды, пара или электроэнергии, или реализовываться для использования в качестве удобрения или в качестве топлива.
Переработка ПП методом прямого сжигания
Прямое сжигание ПП не требует обязательного его гранулирования или сушки. Теплота сгорания ПП находится в пределах 2600-3400 ккал/кг (10300-14250 МДж/кг). Содержание вредных веществ в продуктах сгорания, выбрасываемых в атмосферу, при применении современных топочных устройств не превышает предельно допустимых концентраций (ПДК). Сжигание 1 тонны ПП позволяет получить до 2 Гкал тепла в виде горячей воды или 3 тонн пара на технологические нужды. При этом экономится до 270 м3 природного газа или до 240 кг жидкого топлива. Коэффициент полезного действия котельных агрегатов при прямом сжигании помета составляет 60−85%. Выход золы составляет 10−18% от исходного количества ПП. Зола может вноситься под различные сельскохозяйственные культуры без дополнительной обработки в количестве 2−10 ц / га. Использование этой золы как удобрения способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур на 10−15%.
Особенностью ПП в качестве топлива являются высокая влажность, зольность, наличие в золе значительного количества щелочных и щелочно-земельных металлов, что вызывает его высокую шлакообразующую способность. В связи с этим, до последнего времени не всегда удавалось достичь устойчивого и надежного сгорания ПП в котельном агрегате. Сейчас эта проблема решена путем применения технологии сжигания в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое, которая обеспечивает надежное сгорание материала с влажностью до 60%.
В цех по сжиганию ПП обычно входят: котельная, склад сырья и хранилище для золы от сжигания ПП. Хранилище для золы можно и не строить, а сразу затаривать золу в мешки (биг-беги) или транспортировать к месту использования в закрытом транспорте.
Типоразмерный ряд цехов прямого сжигания ПП спроектировала группа компаний Агро-3 «Экология» (г. Москва). По данным этой группы компаний, для котельной, сжигающей, например, 75 т ПП за сутки, с тепловой мощностью 5 Гкал / час. (До 7 тонн пара в час.), необходимо помещение из сборного железобетона или металлоконструкций и сэндвич-панелей размерами 18×15 м, высотой 13 м.
Склад сырья для бесперебойного обеспечения котельной указанной мощности может быть расположен в неотапливаемом помещении площадью около 300 м2 (18×18 м) с высотой 6 м.
Он также может быть сделан из металлоконструкций и сэндвич-панелей. Склад золы может быть расположен в неотапливаемом помещении площадью примерно 140 м2 (12×12) с высотой 6 м.
Для контроля за расходом топлива или уровня золы может быть использован датчик уровня зерна. Обслуживающий персонал цеха - 3−4 работника в смену, потребляемая электрическая мощность - около 100 кВт.
Капитальные затраты на создание цеха по сжиганию ПП для получения горячей воды и пара зависит от тепловой мощности и количества сжигаемого ПП (табл. 3).
Таблица 3. Необходимая сумма капитальных затрат для создания цеха прямого сжигания ПП для получения горячей воды и пара
|
Наименование показателей |
Количество сжигаемого ПП |
|||
| 1 | Выработка тепла, Гкал/год. | |||
| 2 | Выработка пара, т/год. | |||
| 3 | ||||
| в том числе: | ||||
| 3.1 | Проектно-конструкторские работы | |||
| 3.2 | Оборудование | |||
| 3.3 | Монтаж | |||
| 3.4 | Пусконаладочные работы | |||
| 3.5 | Строительно-монтажные работы (помещение котельной, склад ПП и золы и т.п.) * | |||
* - Без стоимости земляных, бетонных, изыскательских работ и согласований.
Экономическую эффективность цеха по сжиганию ПП только для получения тепловой энергии можно примерно рассчитать исходя из замещения подстилочным пометом природного газа (4,7 грн./м3) в котельной, рассчитанной на получение аналогичного количества тепла, и фосфорных и калийных удобрений (2,0 грн. / кг) золой от сжигания ПП (табл. 4).
Таблица 4. Экономический эффект и срок окупаемости капитальных вложений цеха сжигания помета.
|
Наименование показателей |
Количество сжигаемого ПП за сутки, тонн |
||
| Капитальные затраты, млн. грн. | |||
| Количество сжигаемой подстилки за год, тыс. т | |||
| Теплопроизводительность котельной нетто (по отпуску тепла) Гкал/час. | |||
| Количество газа, которое замещается за год., м 3 | |||
| Кількість газу, яка заміщується за рік, тис. м 3 | |||
| Стоимость замещенного газа, млн. грн. | |||
| Количество полученной золы за год, т | |||
| Стоимость замещенных минеральных удобрений, млн. грн. | |||
| Общая стоимость полученной продукции (тепло + зола), млн... грн. | |||
| Годовые эксплуатационные расходы *, млн. грн. | |||
| Общий годовой экономический эффект, млн. грн. | |||
| Срок окупаемости капиталовложений, месяца | |||
* - Эксплуатационные расходы включают стоимость электроэнергии, реагентов на химводоочистку, расходы на персонал и транспортные расходы.
Полученная тепловая энергия может быть использована на тепло, прежде всего, потребностей самого птицеводческого хозяйства, а также ближайших населенных пунктов. Однако на практике это не всегда возможно. В таком случае рекомендуется использовать полученную тепловую энергию для выработки электроэнергии. Так, при выработке 7 т / час. пары с параметрами 1,4 МПа и 250 ºС, подогреве сетевой воды до 80 ºС, можно производить каждый час еще и примерно 630 кВт час. электроэнергии, из них 100 кВт час. - будет потрачено на собственные нужды котельной, остальные - на нужды птицеводческого хозяйства или на реализацию. По удельной стоимости паротурбинной установки 8200 грн. / КВт общие капитальные затраты при этом возрастут еще на 5,2 млн. грн. Годовой экономический эффект только за счет реализации золы и электроэнергии составит 9,4 млн. грн., Срок окупаемости капитальных затрат 2,5 года.
Сейчас работы по проектированию цехов прямого сжигания помета, поставки для них оборудования и ряд других работ выполняет ряд учреждений: группа компаний АТТ (Альтернативное тепло и технологии г. Харьков), Ковровский завод топочного и котельного оборудования (г. Ковров, Россия), уже упомянутая группа компаний АГРО-3 «Экология» (г. Москва), НПЦ «ЭРКО» (г. Москва), LLC «Abono Group» и другие.
Газификация (пиролиз) подстилочного помета.
Газификацией (пиролизом) называется термическое разложение органических веществ при недостатке кислорода. Газификация или пиролиз помета, как подстилочного, так и бесподстилочного, считается перспективным направлением его энергетического использования, который по мнению некоторых специалистов имеет ряд преимуществ по сравнению с переработкой помета в биогазовых установках, в частности:
Более высокий КПД преобразования биомассы в полезную энергию (в биогазовых установках не более 50 %, в пиролизных до 85 %);
Всесезонность, поскольку эффективность выработки генераторного газа практически не зависит от внешних условий;
Компактность, меньше металлоемкость используемого оборудования;
Меньше транспортные расходы на всех стадиях процесса утилизации отходов;
Возможность превращения в газ и электроэнергию помета, содержащий лигнинвмищуючи добавки (стружку, солому и т.д.);
Безотходность процесса утилизации;
Возможность практически полной автоматизации процесса переработки, низкие эксплуатационные расходы;
Универсальность применяемого оборудования, возможность его использования для сжигания любых видов биомассы;
Высокая экологичность применяемой технологии.
В результате пиролиза помета при температуре 300−800 ºС получают парогазовую смесь, которая состоит из смеси горючих газов (так называемый генераторный или пиролизный газ), углеподобный твердый остаток (полукокс) и золу. Генераторный газ используют для поддержания работы самой пиролизной установки, получения тепловой энергии для хозяйственных нужд, для замены природного или сжиженного газа в различных устройствах, для производства электроэнергии, а после соответствующей подготовки - и как топливо в двигателях внутреннего сгорания. Углеподобный остаток также используют в качестве топлива в самой пиролизной установке или для изготовления топливных брикетов. Золу используют как удобрение, в металлургической и в строительной промышленности.
Средняя теплота сгорания генераторного газа - 1200 ккал/м3 (5030 кДж/м3). Его усредненный компонентный состав приведен в таблице 5. После соответствующей обработки можно получить генераторный газ с повышенным содержанием горючих газов.
Таблица 5. Компонентный состав генераторного газа от газификации ПП
|
Название компонента |
|
| Угарный газ (СО) | |
| Водород (Н 2) | |
| Метан (СН 4) | |
| Азот (N 2) | |
| Другие газы |
Процесс газификации имеет суммарный КПД до 80%. Из 1 кг ПП в пересчете на сухое вещество получают в среднем 2 м3 генераторного газа общей теплотворной способностью 2400 ккал.
Пиролизные котлы, в том числе и бытовые, в которых можно сжигать и ПП, сейчас выпускают многие производители, в том числе и в Украине («Мотор Сич» и др.). К ведущим производителям промышленного оборудования для газификации различных органических отходов, в частности помета, принадлежат уже упомянутая компания LLC «Abono Group», ООО «ЦентрИнвестПроект» (г. Москва), компании «Flex Technogies» (Великобритания), «Planitec srl» (Италия). Последняя поставляет мини - ТЭЦ в диапазоне мощностей от 60 кВт до 1 МВт.
Подготовка помета в установках этой компании для последующей газификации предусматривает:
Подсушивание сырья до относительной влажности 12−15 %;
Удаление посторонних металлических примесей;
Измельчение помета до частиц не более 3 см;
Дозированное добавление известняка для нейтрализации кислот, образующихся при газификации.
Для подсушивания помета используется обратимое тепло, образующееся при отведении генераторного газа и тепло, отводимое от системы охлаждения газотурбинного двигателя.
Показатели работы мини - ТЭЦ, рассчитанной на переработку ПП от одного птичника на 50 тыс. кур-несушек или бройлеров приведены в таблице 6. Стоимость оборудования мини - ТЭЦ составляет около 200 тыс. евро.
Таблица 6. Показатели работы мини - ТЭЦ производительностью 900 т ПП за год
|
Наименование показателей |
Значение показателей |
| Время работы ТЭЦ в сутки, час. 2 | |
| Время работы ТЭЦ за год, час. 8000 | |
| Общее количество помета, перерабатываемого за год, тонн | |
| Количество помета, перерабатываемого в сутки, тонн | |
| Средняя влажность помета, % | |
| Производится электрической энергии в час, кВт - ч. | |
| Тепловая мощность для внешнего потребителя, кВт (Гкал х час.) | |
| Тепловая мощность, потребляемая для собственных нужд, кВт (подсушивание помета, поддержание работы газогенератора), кВт (Гкал х час.). | |
| Выход золы в год, тонн |
Оборудование мини - ТЭЦ позволяет обеспечить производство с 1 кг ПП 0,8 кВт электрической энергии с КПД 27%, производство тепловой энергии для системы отопления в виде горячей воды с КПД 45 %, соответствие газообразных выбросов в атмосферу действующим требованиям экологического законодательства.
Основные недостатки пиролизных котельных агрегатов по сравнению с агрегатами прямого сжигания - выше в 1,5−2 раза цена оборудования, несколько сложнее эксплуатация.
Использование ПП для получения топливных гранул или брикетов.
Как уже упоминалось, использование получаемой при сжигании помета тепловой и электроэнергии на месте не всегда возможно. Продать электроэнергию возможно, но сложно и дорого подключиться к общей электросети. В этом случае целесообразно применять такой вариант энергетического использования помета, как изготовление из него топливных гранул или брикетов. Наиболее подходящий для этих целей ПП влажностью не более 30%. Технологическая линия изготовления гранул уже упоминавшейся выше компании «Planitec srl» предусматривает измельчение ПП, подсушивание до влажности 15−18 %, гранулирования или брикетирования, охлаждения и затаривания, очистки парогазовых выбросов. Стоимость установки подсушивания и гранулирования на 2 т гранул в час составляет около 3,7 млн. грн. Полученные гранулы можно использовать в твердотопливных котлах любого типа, в том числе в бытовых, а также в качестве удобрения. Они могут храниться длительное время без потери своих полезных свойств. Характеристики гранул из помета по сравнению с другими видами топлива приведены в таблице 7.
Таблица 7. Сравнительные характеристики видов топлива
| Вид топлива | Теплота сгорания, МДж \ кг | Содержание серы, % | Содержание золы, % | Цена за 1 кг | Стоимость полученного тепла, грн./ГДж |
| Каменный уголь | |||||
| Гранулы из ПП | |||||
| Природный газ * | |||||
| Гранулы из дерева | |||||
| Гранулы из соломы |
* - В расчете на 1 м3.
По данным российских производителей, срок окупаемости оборудования для изготовления гранул составляет около 4 лет, в Украине же, в связи с высокими ценами на природный газ и другие виды топлива по сравнению с российскими, по нашим подсчетам он не должен превышать 2−2,5 лет.
Выращивание в гидропонике - это минимальные затраты, чистота и наличие практически любых полноценных и экологически чистых овощей круглый год. Контролируйте качество того, что дает вам энергию и здоровье.
1. Переработку подстилочного помета для получения энергии можно рассматривать как экономически обоснованную альтернативу переработке его в органические удобрения в птицеводческих предприятиях, не имеющих в достаточном количестве собственных земель сельскохозяйственного назначения.
2. Прямое сжигание подстилочного помета для получения тепловой или электроэнергии целесообразно применять в птицеводческих хозяйствах, могут обеспечить их рациональное использование или реализацию. 3. Газификацию (пиролиз) подстилочного помета рекомендуется применять при возможности комплексного использования или реализации всех получаемых продуктов.
4. Переработка подстилочного помета в топливные гранулы или брикеты позволяет расширить рынки сбыта продукции и возможности ее использования (прямое сжигание, пиролиз, как удобрения).
Мельник В.А., Институт птицеводства НААН
Яйца и куриное мясо – ценные и востребованные продукты питания, которые мы привыкли каждый день видеть на прилавках продовольственных магазинов. Птичьи хозяйства есть рядом с каждым крупным городом. Одной из насущных задач куроводства является также утилизация куриного помета на птицефабриках.
В первую очередь, птичьи экскременты – это ценное по своему составу сырье для производства удобрения полностью естественного органического происхождения. «В чистом виде» они не могут быть использованы для обогащения почв по ряду причин:
- помет птиц содержит болезнетворные организмы и яйца гельминтов;
- его органика не будет усваиваться растениями, и даже способна нанести им вред.
Превращение экскрементов кур в ценное удобрение происходит благодаря современным технологиям их переработки. В результате получают сухие, жидкие или гранулированные удобрения, а также компосты и почвогрунты, которые используются как для домашнего, так и для сельскохозяйственного растениеводства.
Во-вторых, из птичьих испражнений можно получить разные виды топлива, например, топливные гранулы (пеллеты) и биогаз. Энергию, получаемую в процессе сжигания отходов жизнедеятельности кур, можно превратить в отопление или электричество.
И, в-третьих, технология глубокой переработки позволяет изготавливать из куриного помета корма либо пищевые добавки для животных и птиц.
Дополнительная информация! Подробнее о продуктах, которые можно получить из экскрементов кур, смотрите на видео:
Технологии и способы переработки
Изготовление высокопитательных удобрений из испражнений кур возможно благодаря различным способам и технологиям утилизации:
Оборудование для переработки
Хранение каловых масс до начала процесса переработки птичьего помета в удобрение уже требует специального оснащения птицефабрик хранилищами, которые бывают различных видов. Сам состав птичьих испражнений различен: жидкий, подстилочный (смешан с натуральными материалами подстилки и минеральными добавками), подсушенный и т.д. Соответственно, используют пометохранилища разных видов:
- открытого типа – резервуары, лагуны, пруды для жидкой массы или специальной площадки для подсушенной;
- вентилируемые закрытого типа и т.п.
Разнообразны и виды оборудования для переработки отходов жизнедеятельности птицефабрик.
Компостирование
Например, компостирование может осуществляться на открытых площадках, и для активной аэрации буртов (переворачивание, ворошение пластов компоста для насыщения ее воздухом) используют погрузчики и смесители-аэраторы. Но ускоренный способ компостирования уже предполагает помещение массы в закрытые камеры биоферментации, при этом подача воздуха в ферментируемую смесь обеспечивается специальными вентиляторами.
Термическая сушка
Частичная подсушка куриного кала может осуществляется уже непосредственно в птичнике. Такой тип помещения предполагает размещение в клетке батареи каскадного типа: траншеи для слива экскрементов располагаются под батареями, где и происходит подсушивание за счет температурного режима, организованного воздухопотока и периодического разрыхления массы с помощью автоматических граблей-ворошилок.
Для высокотермической сушки помета разработаны специальные сушилки: например, барабанного типа, в которых куриные экскременты сушат в потоке газов при температурах, достигающих более 1000 градусов по Цельсию. Производительность подобных сушилок достигает от 0,5 до 10 тонн в час.
Гранулирование
Наиболее простой установкой для гранулирования помета является пресс-гранулятор, более сложной и технически оснащенной — комплексная линия гранулирования.
Пресс-гранулятор обычно используют для изготовления топливных пеллет: сухое измельченное сырье в бункере механизма доводится до уровня влажности, необходимого для процесса гранулирования, и далее под действием большого давления формируются гранулы. Использовать в грануляторах можно только сырье определенного уровня влажности.
Комплексная линия гранулирования позволяет делать из исходного сырья и пеллеты, и органо-минеральные удобрения, а также использовать практически любую его консистенцию. Технологический процесс будет включать уже несколько этапов.
Сперва в сепараторе из сырья удаляется лишняя влага, далее отжатая масса поступает в барабан высокотемпературной сушки. В роторной дробилке происходит доизмельчение сырья до нужной консистенции, а потом масса специальными приспособлениями рыхлится и обрабатывается водяным паром, в результате чего становится однородной. После этого она подается в гранулятор, а затем готовые гранулы охлаждаются и становятся пригодными для фасовки.
Получение биогаза
Стандартная биогазовая установка — это герметически закрытая камера с теплообменником, оснащенная устройствами для ввода и вывода сырья (например, птичьих испражнений или навоза), а также для отвода образующегося газа. Сам биогаз выделяют в результате жизнедеятельности специальные бактерии для переработки, живущие в биореакторе.
Непосредственно в газ переходит испаряемая из помета вода, а оставшаяся фракция используется дальше как органическое удобрение.
Из биогаза можно получить электроэнергию, им можно отапливать помещения, его даже используют в качестве машинного топлива.
Современный рынок оборудования для утилизации куриного помета сегодня учитывает запросы любого потребителя. Так можно приобрести достаточно простую мобильную установку для производства биогаза или пресс-гранулятор небольших производительных мощностей для использования в домашних условиях. Для крупных куроводческих хозяйств существует большой выбор отечественных и зарубежных производственных линий.
Дополнительная информация на видео: китайское оборудование для переработки (электрический ворошитель компоста).
Также ученые России и всего мира активно продолжают исследовать возможности утилизации отходов жизнедеятельности птицефабрик и других органических отходов. Интерес представляют технология обеззараживания жидкого навоза и помета с помощью кавитации, сжигание отходов жизнедеятельности кур с получением тепловой и электрической энергии и многое другое.
Выгоды переработки
Переработка куриного помета – важная проблема современного сельского хозяйства по двум основным причинам: экологической и экономической.
Количество подобных отходов от одной птицефабрики может достигать сотен тысяч тонн в год. Экскременты кур – это в том числе ядовитые газы с неприятным резким запахом, источник загрязнения патогенными микробами воздуха, земли, воды, что ведет к распространению инфекционных заболеваний у животных и человека.
Загрязнение почв куриным пометом
К сожалению, в России до сих пор огромное количество птицефабрик накапливают рядом с собой сотни тонн не утилизированных масс испражнений птиц, грубо нарушая санитарные нормы по хранению отходов. Все это вызывает сильное беспокойство экологов и врачей.
Применение современных методов утилизации – необходимая мера для сохранения чистоты природы и здоровья людей.
Однако, российских аграриев, в свою очередь, тревожит возможное принятие закона о причислении навоза и птичьего помета к отходам 3-4 классам опасности. Автоматически это будет означать необходимость получения лицензии всем предприятиям, работающим с этими видами отходов, уплату дополнительных налогов и штрафов. И хотя государство обещает животноводам помощь в получении лицензий и оформлении юридических документов, тема эта вызывает самые жаркие споры.
Хотя с экономической точки зрения переработка отходов жизнедеятельности птиц должна принести немалые выгоды от продажи получаемых продуктов, но и требует первоначальных финансовых вложений для приобретения необходимого оборудования.
Уже сегодня Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства, исследуя новые технологии переработки и утилизации куриного помета, представляет экономические расчеты, подтверждающие, что вложение финансов в эту отрасль достаточно быстро окупится и позволит повысить экономическую эффективность куроводческих хозяйств.
Жарков Г. В. * , к.т.н. Пьяных К. Е. ** , Пупин В. Б. ** .
* ООО «Адаптика
» (пгт. Белые Берега, г. Брянск, Россия
),
** Институт газа НАН У (Киев
, Украина)
Аннотация . С развитием птицеводства проблема утилизации куриного помета приобретает все большую актуальность. Помет является сильным загрязнителем почвы, водного и воздушного бассейнов. В то же время помет — ценное сырье для производства удобрений, добавки к комбикормам и энергетический ресурс. Приведен сравнительный анализ различных направлений утилизации помета. Наиболее эффективным представляется комплексный подход к утилизации, в основе которого производство и газификация пеллет из подстилочного помета с использованием коксо-зольного остатка в качестве высококачественного удобрения и выработкой электрической и тепловой энергии для собственных нужд и внешних потребителей. Приведены составы генераторного газа, полученного при газификации пеллет из подстилочного и нативного помета. Предлагается схема предприятия по комплексной переработке помета.
В настоящее время самая динамично развивающаяся отрасль сельского хозяйства области — птицеводство. В ней достигается наибольшая отдача продукции в расчете на единицу затраченного корма. Как следствие, с 2008 по 2012 годы в Российской Федерации наблюдался устойчивый рост поголовья птицы. За этот период оно увеличилось на 123,4 млн голов. Прирост только в 2012 году составил более 24 млн. голов, достигнув к началу 2013 года 394,2 млн. голов . Очевидно, что, как и у каждой бурно развивающейся отрасли, у птицеводства есть «болезни роста». Одной из наиболее болезненных проблем является проблема утилизации куриного помета.
Министерством природных ресурсов РФ от 02.12.2002 утвержден «Федеральный классификационный каталог отходов», в который помет птиц включен как вещество III класса опасности. Птицефабрикам стали предъявлять серьезные штрафные санкции за размещение так называемых «опасных отходов».
С учетом постановления правительства России от 12.07.2003 № 344 «О нормативах платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления» за размещение отхода III класса опасности (птичьего помета) с птицефабрик взимается штраф в размере 497 руб. за тонну, если в птицеводческих хозяйствах птичий помёт не утилизируется, а накапливается в хранилищах. В настоящее время по данным Минсельхоза платежи агрокомпаний за размещение на своих угодьях помета и других отходов доходят до 35 млрд. руб. в год, не считая штрафов за загрязнение окружающей среды.
Безподстилочный помет по уровню химического загрязнения окружающей среды в10 раз опаснее коммунально-бытовых отходов. Являясь благоприятной средой для сохранения и развития различных микроорганизмов и гельминтов, помет создает угрозу заражения водоемов, почвы, подземных вод, кормов и пастбищ опасными для людей и животных возбудителями болезней. По данным Всемирной организации здравоохранения более 100 видов различных возбудителей болезней животных и человека могут успешно развиваться в этой среде .
Наибольший уровень экологических нагрузок испытывают поля утилизации безподстилочного помета. Площадь полей, загрязненных органогенными отходами, в том числе животноводства, в РФ превышает 2,4 млн га, причем 20% являются сильно загрязненными, 54% - загрязненными, 26% - слабо загрязненными. Данные земли - постоянный источник загрязнения биосферы. При длительном хранении помета на грунтовых площадках, открытых для атмосферных осадков, экологические проблемы неизбежны. В поверхностном слое почвы (0 ,4 м) уровень минерального азота достигает 4950 кг/га, в том числе уровень нитратного азота превышает 2500 кг/га, что в 17 раз выше по сравнению с незагрязненной почвой. В грунтовых водах содержание нитратного азота превышает содержание его в дренажных водах с поля в 2 раза, аммиачного азота - в 8 раз, фосфора - в 11 раз, калия - в 10 раз. Только экологический ущерб от нарушения регламентов использования безподстилочного помета в настоящее время оценивается в 150 млрд. руб. Ущерб от причинения вреда здоровью людей и животных не поддается оценке даже приблизительно. Уровень заболеваемости населения в районах функционирования крупных животноводческих предприятий и птицефабрик в 1,6 раза превышает ее средний показатель в Российской Федерации.
Приведенные данные подтверждают, что грамотно организованная утилизация отходов очень важна как для успешного ведения конкурентоспособного производства, так и для обеспечения сосуществования птицеводческих комплексов и населения прилегающих территорий.
Куриный помет не только отходы, но и ценное сырье, которое необходимо использовать. Известно, что птичий помет это :
- органическое удобрение с высоким со-держанием питательных веществ. Куриный помет как удобрение превосходит навоз, в нем содержится: азот (N ) - 1,6%, фосфор (P ) - 1,5%, калий (K ) - 0,8%, кальций (Ca ) — 2,4%, магний (Mg ) - 0,7%, сера (S ) - 0,4%. Также в нем содержатся микроэлементы: медь, марганец, кобальт, цинк, и аминокислоты;
- ценная кормовая добавка. Сухой куриный помет содержит 26-38% сырого протеина, 12-14% клетчатки, 3-5% жиров, 3-9% кальция, до 5% фосфора;
- биотопливо, низшая теплота сгорания которого составляет 3500…4000 ккал/кг сухой массы в зависимости от наличия и состава подстилки.
Использование помета не только технически возможно, но и экономически оправдано. Представляет интерес создание предприятия, рассчитанного на комплексное использование помета во всех перечисленных направлениях. Изложим основные положения такого подхода.
Помет как сырье для производства удобрений. Суть процесса предполагает производство гранулированных удобрений способом ускоренного компостирования. Такой подход полностью удовлетворяет требованиям документа «Ветеринарно -санитарные правила подготовки к использованию в качестве органических удобрений навоза, помета и стоков при инфекционных и инвазионных болезнях животных и птицы» (утв . Минсельхозпродом РФ 04.08.1997 № 13-7-2/1027) и позволяет получить качественный экологически чистый продукт, на который существует устойчивый спрос сельхозпроизводителей. Требования к качеству, методам контроля, условиям хранения, транспортирования и даже нормы применения такого продукта уже разработаны и изложены в ГОСТ Р 53117-2008 «Удобрения органические на основе отходов животноводства. Технические условия». Существуют готовые решения по ускоренному компостированию, проведены исследования по влиянию удобрений на основе компостированного помета на урожайность сельскохозяйственных культур. Остается подобрать комплект оборудования для производства оборудования, обеспечить его энергоносителями и приступать к формированию сети потребителей, производству и реализации. Очевидно, что если стоимость вырабатываемых удобрений не будет высокой, а форма будет удобной для применения, данный продукт составит существенную конкуренцию традиционным минеральным удобрениям.
Помет как составляющая комбикормов для крупного рогатого скота . Особенностью пищеварения у птиц является быстрое движение пищи по пищевому тракту. Как следствие, не все компоненты и питательные вещества усваиваются . В результате содержание в курином помете такого ценного продукта как белки превышает 30%. Пищеварительный тракт жвачных животных позволяет эффективно извлекать питательные вещества из корма. Это дает возможность использовать птичий помет как добавку к естественному рациону крупного рогатого скота. Использование непереработанного помета для этих целей невозможно: характерный запах, вкусовые качества, патогенная и условно-патогенная микрофлора не позволяют применять помет в виде кормовой добавки. Однако сушка и термообработка позволяют устранить запахи и уничтожить микрофлору. Это открывает широкие возможности по использованию куриного помета. Исследования по влиянию использования помета в качестве подкормки проводились во многих странах, в том числе и в СССР, неизменно показывая хорошие результаты, На этом основании еще в 1976 году Министерство сельского хозяйства утвердило «Временные ветеринарно-санитарные требования к сухому птичьему помету, применяемому для кормления сельскохозяйственных животных».
Подкормка в виде подготовленного куриного помета позволяет значительно увеличить привес животных при откорме, уменьшив при этом затраты на обеспечение этого привеса. Как и в случае применения помета в качестве удобрений, требования, обеспечивающие широкое использование те же: низкая цена и удобство использования.
Помет как энергетический ресурс. Сразу оговоримся, что использование нативного (безподстилочного ) помета для обеспечения энергетических нужд считаем необоснованным. Фраза Менделеева о нефти может быть в полной мере отнесена и к куриному помету. Нативный помет должен использоваться по приведенным выше направлениям. В отношении подстилочного помета, утилизация которого представляет собой реальную проблему, а результаты переработки не так однозначны, разумное его использование как энергетического ресурса абсолютно оправдано. Возможны несколько направлений такого использования: выработка биогаза и дальнейшее его использование; прямое сжигание; газификация и использование полученного газообразного топлива.
Выработка биогаза предполагает анаэробное разложение помета, очистку биогаза и сжигание в газопоршневых двигателях для получения электроэнергии и тепловой энергии за счет утилизации тепла выхлопных газов двигателей.
Оценим эффективность когенерационного комплекса на базе биогазовой установки, исходя из следующих данных:
- выход биогаза при анаэробном разложении куриного помета с подстилкой влажностью 60% по данным компании ZORG Biogas достигает 90 м³ на 1 тонну .
- теплота сгорания биогаза — 5000-6500 ккал/нм 3 ;
- при работе газопоршневых двигателей в виде тепловой энергии можно получить до 40% от исходного энергетичесого потенциала топлива;
Анализ представленных данных показывает:
- из 10 т помета с влажностью 45% будет получено 13,75 т помета влажностью 60%
- выход газа составит 13,75 т/ч ∙90 м³ /т = 1237,5 м³ /ч;
- энергетический потенциал полученного газа 1237,5 м³ /ч ∙ 5750 ккал/ м³ = 7,12 (8 ,28 МВт∙час);
- что позволяет выработать электроэнергии — 8,28 МВт ∙ 0,35 = 2,9 МВт∙час;
- дополнительно выработка тепловой энергии составит 7,12 Гкал ∙ 0,4 = 2,85 Гкал.
Таким образом, комплекс, рассчитанный на производство биогаза из 10 т/ч подстилочного куриного помета влажностью 45% и производство электрической и тепловой энергии, обеспечивает генерацию: 2,9 МВт электрической энергии и 2,85 Гкал тепловой энергии.
Достоинства и недостатки такой технологии известны. Перечислим основные проблемы: длительный и достаточно тонкий процесс переработки исходного сырья, необходимость поддержания температуры субстрата выше температуры окружающей среды, большие объемы удобрений с высокой влажностью (92 …95%), получаемых в ходе переработки. Существенной проблемой для подобного использования помета являются также высокие удельные капитальные вложения на создание комплексов, достигающие для анализируемого случая 2000…2500 Евро на 1 кВт установленной мощности.
Прямое сжигание . Рассмотрим аналогичную ситуацию, предполагающую производство электрической и тепловой энергии. Подстилочный помет сжигается в паровом котле, вырабатываемый пар и используется для производства электрической энергии посредством паровой турбины. Рассматривая комплексы в одинаковых условиях получим:
- мощность комплекса по переработке помета - 10 т/ч (при влажности 45%);
- к.п.д. парового котла, работающего на твердом топливе - 82%;
- к.п.д. парового турбогенератора при работе в конденсационном режиме -25%.
Анализ представленных данных:
- примем удельную низшую теплоту сгорания сухого материала 4000 ккал/кг, что вполне оправдано в случае использования в качестве наполнителя древесных опилок. Тогда полная теплота сгорания подстилочного помета при влажности 45% составит:
4000 ∙ (1 -0,45) - 550∙ 0,45 = 1952,5 ккал/кг
- энергетический потенциал помета, сжигаемого за 1 час в котле, составит:
1952,5 ∙ 10000 = 19,52 Гкал
- энергетический потенциал пара, полученного из помета:
19,52 Гкал ∙ 0,82 = 16 Гкал (18 ,6 МВт∙час)
- производство электрической энергии с использование паровой турбины, работающей в конденсационном режиме:
18,6 МВт∙час ∙ 0,25 = 4,65 МВт∙час.
Возможна также работа комплекса с турбиной, в которой предусмотрены промышленные отборы пара или теплофикационный режим. В этом случае производство электроэнергии будет снижено, но комплекс сможет поставлять тепловую энергию.
Таким образом, комплекс, рассчитанный на прямое сжигание 10 т/ч подстилочного куриного помета влажностью 45% и производство электрической энергии, может вырабатывать до 4,65 МВт электроэнергии.
В сравнении с технологией, рассмотренной ранее, капитальные затраты будут существенно ниже. Средние удельные расходы на комплекс производства электроэнергии по паровому циклу составляет 1500 Евро на 1 кВт установленной мощности.
К сожалению, сжигание подстилочного помета без предварительной обработки - сложная задача, решение которой сопряжено с необходимостью обеспечения выполнения экологических нормативов. Влажность и состав утилизируемого помета - величина не постоянная, что оказывает влияние на режим эксплуатации оборудования и состав выбросов.
Сжиганию отходов в мире уделяется много внимания. Специальные требования к сжиганию отходов изложены в директиве 2000/76/ЕС Европейского парламента «О сжигании отходов». В этом документе сказано, что обязательным при сжигании неопасных отходов является поддержание в топочном пространстве температуры не менее 850 °C и выдержка при этой температуре газообразных продуктов, в течение минимум 2 секунд. Если сжигаются опасные отходы с содержанием более чем 1% галогенных органических соединений, выраженных как хлорин, температура должна быть не менее 1100 °C. Проблемы прямого сжигания и возможные экологические риски существенно снижают ценность такого подхода к использованию помета .
Газификация. Реальной альтернативой технологиям производства биогаза и прямого сжигания может быть технология газификации куриного помёта с последующим использованием произведенного генераторного газа для выработки тепловой и электрической энергии. Важно, что применение технологии газификации наиболее эффективно в рамках многофункционального комплекса по утилизации куриного помёта. При этом товарными продуктами на выходе комплекса являются удобрения, топливные пеллеты, электрическая и тепловая энергии.
Существует несколько технологий производства газообразного топлива путем термической его переработки. На основании собственного опыта газификации различных исходных продуктов, включая помет и другие отходы сельскохозяйственного производства, исходим из положения, что энергетический агрегат должен использовать подготовленное топливо со стабильными характеристиками по влажности, энергетическим показателям, фракционному составу. Только такой подход позволяет получить стабильные показатели работы энергетического комплекса. Предлагаемые решения включают:
- сушку подстилочного помета до относительной влажности 20%;
- гранулирование высушенного помета;
- газификацию топливных гранул;
- использование полученного газообразного топлива для производства тепловой и электрической энергии;
- использование коксо-зольного остатка для производства удобрений.
Рассмотрим работу комплекса, рассчитанного на газификацию куриного помета для условий, представленных ранее:
- мощность комплекса по переработке помета - 10 т/ч (при влажности 45%);
- сушка помета до относительной влажности 20%
- гранулирование, энергозатраты — 100 кВт/т гранул
- к.п.д. электрический газопоршневых двигателей - 35%;
- производство тепловой энергии — до 40% от исходного энергетического потенциала топлива;
- к.п.д. газогенератора по генераторному газу - 75%;
- дополнительное производство тепловой энергии 10%;
- к.п.д. сушильного комплекса 50%
- образование коксо-зольного остатка - до 20%.
Анализ представленных данных:
- удельная теплота сгорания сухого материала 4000 ккал/кг, что оправдано в случае использования в качестве наполнителя древесных опилок. Полная теплота сгорания подстилочного помета при влажности 20% составит:
4000 ∙ (1 -0,2) - 550∙ 0,2 = 3090 ккал/кг
Влажности 20% соответствует содержание 200 кг воды в 1 тонне помета. Для получения такого результата из 1 тонны помета влажностью 45% необходимо удалить 312,5 кг воды. В результате из 10 тонн помета влажностью 45% получим 6,875 т помета влажностью 20%. Общее количество испаренной влаги составит 3125 кг.
- энергетический потенциал помета, подаваемого на газификацию, составит:
3090 ∙ 6875 = 21,2 Гкал - энергетический потенциал газа, полученного из подготовленного помета:
21,2 Гкал ∙ 0,75 = 15,9 Гкал (18 ,5 МВт∙час) - производство электрической энергии с использованием поршневого двигателя, работающего на генераторном газе:
18,5 МВт∙час∙ 0,35 = 6,48 МВт∙час. - дополнительно выработка тепловой энергии:
15,9 Гкал∙ 0,1+15,9 Гкал∙ 0,4 = 7,95 Гкал. - производство коксо-зольного остатка: 6,875 т ∙ 0,2 = 1,375 т / час
Остаток, влажность которого близка к 0, а содержание минеральных веществ выше, чем у исходного помета, используется как наполнитель в производстве компостированных удобрений.
Энергетические затраты на функционирование комплекса:
- сушка помета, обеспечивающая удаление 3125 кг влаги в час. Потребление тепловой энергии:
550ккал/кг ∙ 3125 кг / 0,5 = 3,44 Гкал; - производство гранул для обеспечения работы комплекса:
6,875 т ∙ 100 кВт∙час = 687,5 кВт∙час.
Таким образом, комплекс, рассчитанный на газификацию 10 т/ч подстилочного куриного помета влажностью 45% и производство электрической и тепловой энергии, за вычетом энергии на собственные нужды обеспечивает генерацию 6,48 - 0,6875 = 5,8 МВт электрической и 7,95 - 3,44 = 4,5 Гкал тепловой энергии.
Комплекс газификации может обеспечивать подачу газообразного топлива для обеспечения работы энергетического оборудования - котлов, печей, иных топливоиспользующих агрегатов. Вместо поршневых машин для производства электрической энергии могут быть использованы также решения, предполагающие производство и использование пара в турбогенераторах или паровых машинах.
Особенности работы комплекса, включающего газификацию подготовленного куриного помета, следующие:
1. Технология предполагает использование обращенного процесса газификации, при котором газообразные продукты образуются в реагирующей высокотемпературной зоне. Уровень рабочих температур 1000….1200°С обеспечивает надежное разложение углеводородных соединений на простые компоненты. Состав газа, произведенного из подстилочного помета с наполнителем из древесных опилок, представлен в табл.1. В рамках исследования возможности использования подготовленного помета в качестве топлива проведены также испытания по газификации гранулированного нативного помета, которые показали, что получение энергетического газа из него возможно только при обогащении воздушного дутья кислородом (Табл . 1).
Таблица 1. Состав газа при газификации пеллет из помета
|
Компоненты |
Материал для газификации, состав дутья |
|||||
|
Помет с подстилкой из древесины, воздушное дутье |
Нативный помет гранулированный, процент кислорода в дутье |
|||||
|
Теплота сгорания, ккал/м 3 |
||||||
2. Технология газификации, разработанная для газификации бурого угля компанией «Сибтермо » (г . Красноярск), использована при переработке отходов. Работа генератора понятна из принципиальной схемы агрегата, которая представлена на рис.1. Генератор заполняется топливом. Верхний слой топлива разогревается за счет электрического нагрева до температуры самовоспламенения. Затем в генератор снизу подается воздух. В результате реакционный слой разогревается и начинается процесс газификации. В ходе работы генератора реагирующий слой перемещается вниз, а над ним образуется слой коксо-зольного остатка, в котором происходит дополнительная очистка газа. Организация работы генератора с низкими скоростями движения газов во внутреннем пространстве обеспечивает длительное время пребывания продуктов газификации в зоне высоких температур и малый вынос зольных частиц. Время работы генератора на одной загрузке — не менее 9 часов. При завершении процесса подача воздуха прекращается, генератор охлаждается, производится выгрузка коксо-зольного остатка и рабочий цикл повторяется. Эксплуатация комплекса установленной мощностью 2 МВт по генераторному газу (рис .2) подтвердила надежность оборудования и его высокие экономические показатели. Автоматическая система контроля позволяет отслеживать все важные события при работе комплекса, оперативно управлять технологическим процессом и сохранять значения важных параметров (рис .3.). Комплекс для обеспечения работы изготавливается из трех однотипных газогенераторов, попеременная работа которых обеспечивает эксплуатацию остального оборудования комплекса в непрерывном режиме.
3. Полученный газ подвергается охлаждению, очистке и может быть использован в энергетических агрегатах. При этом экологические показатели при его использовании соответствуют эмиссии загрязняющих веществ при работе энергетических агрегатов на природном газе.
Рис.1. Принципиальная схема газогенератора периодического действия
Обозначения:
— слой запаса топлива;
— слой разогрева, окисления и восстановления;
— слой коксо-зольного остатка;
— направление движения газа.
Технология качественной очистки генераторного газа, а также оборудование для производства из него электрической и тепловой энергии с использованием двигателей внутреннего сгорания разработана ООО «Адаптика ». Первая из запущенных установок, установленной мощностью 100 кВт по электрической энергии, использующая в качестве топлива генераторный газ, произведенный из древесных отходов, отработала более 2-х лет, что подтверждает надежность созданного комплекса. Отработана технологическая цепочка переработки отходов деревообработки в электрическую и тепловую энергии, налажен серийный выпуск электрогенерирующих комплексов. Следующим очевидным шагом стало решение по утилизации отходов сельскохозяйственной деятельности, одним из которых является переработка подстилочного помета. Удельные капитальные затраты на создание комплекса не превышают 2000 Евро на 1 кВт установленной электрической мощности.
Рис.2. Действующий комплекс газификации биосырья мощностью 2 МВт.
Рис.3. Мнемосхема комплекса производства и использования генераторного газа.
Сопоставление результатов анализа, проведенного для рассматриваемых технологий, показывает превосходство технологии газификации с точки зрения энергетической эффективности использования помета, сравнительную простоту схемы производства и использования генераторного газа. Капитальные затраты на создание комплексов газификации и использования генераторного газа сопоставимы с затратами на другие технологии.
Приведенные выше материалы показывают, что комплексный поход к утилизации куриного помета является наиболее эффективным. Производство энергии в количестве, превышающем собственные нужды, так же, как и производство удобрений для использования на собственных полях, существенно увеличивают эффективность и экономичность предприятия в целом. Предполагается следующая структура производства (рис .4):
Комплекс рассчитывается на производство удобрений из компостированного куриного помета, топливных гранул, гранулированных кормовых добавок и тепловой и электрической энергии. Мощности агрегатов желательно подбирать с некоторым запасом, обеспечивающим гибкое использование всего комплекса с преимущественным производством наиболее рентабельного в данный период вида продукции.
