Канадская технология утилизации куриного помета. Котельные, работающие на птичьем помёте
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
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 .
О местной экспериментальной котельной, работающей на птичьем помете, мы рассказали нашим читателям еще три года назад. Но только теперь директор ЭПХ ВНИТИП Виктор Шоль и руководитель районного АПК Иван Кончаков показали чудо-печь в действии. Мы сами с удивлением узнали, что производственная бойлерная на куриных "дровах" в отделении хозяйства в Конкурсном отработала в опытном порядке уже второй сезон. Сегодня даже щепетильные разработчики из Птицеграда с уверенностью говорят, что первая в стране котельная, работающая на птичьем помете, -- уже реальность. И даже имеет шансы стать пилотным проектом федеральной энергосберегающей и экологической программы.
Открыли месторождение... топлива
Хозяйство приобрело 16 птичников в "Конкурсном" пару лет назад. В планы реконструкции новой производственной площадки сразу же включили автономную котельную. Последний птичник отремонтировали этой зимой, вся ферма оснащена автоматикой и компьютерами. Одновременно в отделении отлаживали уникальную печь. Прежде племптицезавод получал тепло на все нужды с котельной поселка. Но в последние годы в мировом птицеводстве становится нормой использование в качестве дарового топлива подстилки из птичников -- помет вперемешку с древесными опилками.
Давно признано, что это -- превосходное топливо для котельной, -- говорит Виктор Готлибович Шоль. -- Помет с соломой, кстати, везде стараются компостировать и использовать, как удобрение. А в некоторых европейских странах нас убеждали, что свежий куриный помет считается ценнейшей и экологически чистой подкормкой для полей. Подтверждением тому колоссальная урожайность удобренных полей -- до 90 центнеров зерновых культур с гектара! Европейских фермеров ничуть не смущает специфический запах от удобренной нивы.
А вот птичьи продукты жизнедеятельности с березовыми и еловыми опилками землям не полезны. Зато это отличное топливо для малой энергетики. Котельную участка в Конкурсном мы проектировали с таким расчетом, чтобы при деле было все ценное вторсырье от птичьего стада в 2, 5 миллиона голов -- порядка 7 тысяч тонн птичьего помета. За семь годовых оборотов это отделение экспериментального племенного хозяйства выдает более 5 тысяч тонн куриного мяса и само себя обеспечивает энергоносителями для отопления птичников.
В такой печи и вода горит
Пока начальник опытной бойлерной Владимир Артеменко растапливает действующий котел (скоро войдет в строй и второй), обмениваемся впечатлениями на чистеньком дворе мини-котельной. Из трубы вьется дым, но никакого запаха не ощущается. Вспоминаю недавние поездки на сельские мазутные кочегарки. Там соседство с теплоэнергетическим объектом ощущалось за километр. "Дыхание" печи, работающей на помете, обследовали специалисты и дали заключение, что ее специфика никак на окружающей среде не отразилась, выхлоп ничем не отличается от газовых котельных.
Котел выглядит современно, рядом с пышущей жаром топкой пульт управления. Внутри ни запаха, ни обычного для старых котельных синего тумана. Все с удовольствием любуются на 700-градусный жар в печи. А где же все-таки помет? Оператор котельной ведет в обход печи к опрятному бункеру. Пока топливо доставляют ковшом экскаватора из соседнего хранилища, где подстилку из птичников сепарируют и рыхлят. Скоро появится транспортер, который отменит рейсы между соседними корпусами. Если заранее не скажут, что эту печь топят пометом, ни за что не догадаешься -- обычная блочно-модульная котельная, наподобие газовой.
Мы очень благодарны своим партнерам -- котельщикам из Коврова, которые упорно доводили экспериментальный проект. Первая попытка нас не устроила, и мы вместе работали над усовершенствованием конструкции котла. Второй вариант отвечает всем поставленным задачам. Помет с опилками даже с 37-процентной влажностью горит в печи, как солома. Это как раз то, чего мы добивались.
Логическим продолжением нашей энергосберегающей программы могло бы стать создание мини-электростанции, которая сначала будет превращать помет в биогаз, а затем вырабатывать электроэнергию для производственных нужд. Тут бы очень пригодились кроме помета и другие отходы птицеводства, например, с убойного производства. В дело пошли бы отходы с жироловок, шлам, даже ил. Модуль для такого отделения, как в Конкурсном, мог бы выдавать в сутки около 400 киловатт электроэнергии и оптимальный объем теплоносителя для обогрева птичников.
Но на такую серьезную модернизацию, говорят специалисты, в масштабах района требуется порядка 120 миллионов рублей. Вот почему ВНИТИП, районная власть и экспериментальное птицеводческое хозяйство выступили с инициативой и представили в РАН и РАСХН проект национальной программы энергосбережения и использования нестандартных источников электроэнергии.
Речь идет не только об энергосбережении, но и об актуальной экологической задаче, -- говорит руководитель районного АПК Иван Кончаков. -- Районный птицеводческий комплекс должен найти разумное применение огромному количеству птичьего помета -- это 70 тысяч тонн в год. В Центральной России отходов сельхозпроизводства порядка 100 миллионов тонн. При правильном подходе эти колоссальные залежи навоза можно превратить из экологической угрозы в дополнительный ресурс и прибыль. ЭПХ ВНИТИП уже пустило в дело тысячи тонн ценного вторсырья. В проект вложили 8,4 миллиона рублей, и вот уже целая птицефабрика работает на автономном отоплении ла и энергоноситель со своего неистощимого "месторождения".
Поленница в гранулах
Виктор Шоль показывает в углу котельной аккуратные стопки мешков и настоятельно советует заглянуть внутрь. Рассматриваем гладкие гранулы и пытаемся сообразить, что это такое. Гранулы для будущей кормовой смеси? Но зачем корма сложили в котельной? Оказалось, что это своего рода "поленница" -- заготовленное впрок топливо из того же птичьего помета. На установке, применяемой для приготовления кормов для птичьего стада, в хозяйстве излишки помета превращают в гранулы, удобные для длительного хранения. За лето припас вырастет, поскольку тепла птицеферме требуется гораздо меньше, а будущей зимой такие "дровишки" будут очень кстати.
Зола из топки тоже идет в дело, и это уже третий уровень использования вторичных ресурсов. Обращенный в пепел птичий помет бережно собирают и отправляют на поля. По ценности эта подкормка почвы соответствует очень дорогим нынче сложным минеральным удобрениям, сделали заключение растениеводы сельхозпредприятия "Ассортимент-Нива". В прошлом агросезоне при помощи добавок золы урожайность зерновых в хозяйстве поднялась в среднем на 5 центнеров с гектара. Аграрии экономят на удобрениях и поднимают урожай. И не надо больше везти за десятки километров жидкий помет с птицеферм на поля через весь район. За такие рейсы экологическая милиция совершенно обоснованно птицеводов штрафует.
У немцев получилось
А мы чем хуже, говорят районные птицеводы и специалисты АПК.
В 90-х годах в Европе было около 150 котельных, работающих на альтернативном топливе, а сегодня их уже 5900, -- приводит статистику Иван Михайлович Кончаков, который сам недавно руководил животноводческим предприятием. -- Причем, есть котельные при животноводческих комплексах и птицефабриках, а есть и городские альтернативщики. Последние работают на пищевых отходах из мусорных контейнеров жилых кварталов. За двадцать лет европейцы вырастили практически новую энергетику.
Как это удалось в Германии, рассказывает Виктор Готлибович Шоль.
Если просто выделить птицефабрике деньги на экологию и энергосбережение в общих чертах, она, разумеется, вложит их в новый птичник, а не в альтернативную котельную. Поэтому оптимальным представляется немецкий энергосберегающий алгоритм. Фермерам в Германии еще 18 лет назад стали выделять кредиты под 2 процента годовых на сооружение автономного безотходного отопления и установок получения биогаза. Как только объекты достраивались, владельцу компенсировали 90 процентов инвестиций (сегодня компенсации составляют одну треть кредита). Кроме того, за излишки тепла и электроэнергии государство платило владельцам новых котельных три цены против тарифа (сегодня выплачивают двойной тариф). Вот и объяснение тому, что за небольшой срок количество котельных на биологических отходах выросло в европейских странах в 40 раз. В Штатах есть котельная при птицеводческом комплексе на 40 миллионов голов птицы, которая перерабатывает в год 300 тысяч тонн помета.
Это возможно и в нашей стране, говорят инициаторы трижды экономичного проекта, если энергосбережение перейдет от деклараций в практическую плоскость государственной приоритетной программы. Первая русская печь на помете уже работает в подмосковном Птицеграде.
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.
Владельцы патента RU 2538566:
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в котельных агрегатах для утилизации птичьего помета, в том числе непосредственно на птицефабриках с целью выработки тепловой и электрической энергии, а также получения золы как ценного минерального удобрения. Техническим результатом является сжигание птичьего помета с полным дожигом вредных и зловонных газов. Способ предусматривает подачу птичьего помета в топочную камеру с организацией процесса сжигания в ее нижней слоевой части и дожигом генераторного газа и летучих в ее верхней части. При этом птичий помет подают в верхнюю вихревую часть топочной камеры с последующей его подсушкой при движении через данную часть под действием силы тяжести, а затем в последовательно расположенные слои (зоны) кипы нижней слоевой части топочной камеры: слой сушки и выделения летучих, слой раскаленного инертного кокса, восстановительный слой, окислительный слой выгорания кокса, слой охлаждения, грануляции и выгрузки золы, перемешиваемый шурующей планкой с подачей подогретого первичного воздуха через колосниковую решетку, на которой размещены перечисленные выше слои, с последующим дожигом генераторного газа и летучих в верхней вихревой части топочной камеры. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области энергетики. Более конкретной областью использования изобретения будет топочная техника, например котельные агрегаты, в том числе мобильные, утилизирующие птичий, например куриный, помет непосредственно на птицефабриках с целью выработки тепловой и электрической энергии, а также получения золы как ценного минерального удобрения.
В качестве аналогов предлагаемого изобретения могут быть выбраны следующие технические решения.
Известен факельный способ сжигания твердого топлива в пылевидном состоянии в камерной гамма-топке с пересекающимися струями (Котлер В.Р. Специальные топки энергетических котлов, М.: Энергоатомиздат, 1990, стр.18, рис.8). В такой топке обеспечивается высокая теплонапряженность топочного объема, хорошее удержание частиц топлива в топочном объеме вследствие создания вихревого движения газов с горизонтальной осью вращения, обеспечивающее высокую полноту сгорания. Недостатком данного способа является нестабильность топочного процесса при колебаниях нагрузки по расходу и влажности топлива, высокая температура, приводящая к образованию вредных окислов NO x , неприспособленность для сжигания крупнофракционных высоковлажных топлив, к которым относится птичий помет.
Известен способ сжигания измельченного топлива, описанный в патенте RU 2127399, опубликованном 10.03.1999, при котором температуру в предтопке поддерживают на уровне, не превышающем температуру размягчения золы. Недостатком данного способа применительно к задаче сжигания птичьего помета является невозможность термического разложения вредных продуктов газификации птичьего помета вследствие относительно низкой температуры топочного процесса и отсутствие возможности предварительной подсушки топлива внутри самой топки вследствие циклонного принципа сжигания.
В качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения может быть выбрано устройство для сжигания смеси углеродосодержащих материалов и помета по патенту RU 2375637, опубликованному 10.12.2009, и соответственно способ сжигания помета, описанный в данном источнике. Предложенное устройство включает топку для сжигания птичьего помета, содержащую радиационную камеру с дутьевыми соплами. Способ сжигания птичьего помета в известном устройстве предусматривает подачу птичьего помета в радиационную камеру с организацией процесса сжигания топлива в ее нижней слоевой части и дожитом генераторного газа и летучих в ее верхней части. Известное из RU 2375637 устройство предназначено непосредственно для сжигания подстилочно-пометной массы, однако для данного устройства будут характерны все недостатки, перечисленные выше для способа по патенту RU 2127399. То есть также невозможно термическое разложения вредных и зловонных продуктов газификации птичьего помета и отсутствует возможность предварительной подсушки топлива внутри самой топки вследствие отсутствия механизма подачи топлива. Кроме того, устройство по RU 2375637 достаточно сложно по конструкции, включающей систему перегородок между массой сжигаемого помета и топливом для сжигания, расположенную в радиационной камере топке (очевидна их низкая надежность), а также предусматривающей необходимость отдельного узла для очистки уходящих газов.
В свою очередь предлагаемое изобретение позволит устранить указанные выше недостатки и позволит предложить способ для сжигания птичьего помета, а также топку для осуществления способа, которые позволят сжигать птичий помет с полным дожигом вредных и зловонных газов. Указанный технический результат достигается при использовании предложенного способа сжигания птичьего помета, а также котла для осуществления способа.
Предложенный способ сжигания птичьего помета предусматривает подачу птичьего помета в топочную камеру с организацией процесса сжигания топлива в ее нижней топочной части и дожигом генераторного газа и летучих в ее верхней части. В отличие от аналога птичий помет подают в верхнюю вихревую часть топочной камеры с его подсушкой при движении через упомянутую часть под действием силы тяжести. В нижней слоевой части топочной камеры организуют полугазогенерационный процесс сжигания в перемешиваемой кипе, содержащей слой раскаленного инертного кокса с последующим дожигом генераторного газа и летучих в верхней вихревой части топочной камеры. При этом в вихревую часть топочной камеры вдувают струи подогретого вторичного воздуха, направленные навстречу друг другу. В нижнюю слоевую часть топочной камеры подают подогретый первичный воздух. Упомянутую кипу перемешивают шурующей планкой. Уходящие газы из топочной камеры попадают в радиационную камеру.
Предложенный котел для сжигания птичьего помета представляет собой топочную камеру, разделенную на верхнюю вихревую часть с, по меньшей мере, одним окном выгрузки птичьего помета и дутьевыми соплами вторичного воздуха и нижнюю слоевую часть, оборудованную средствами организации полугазогенерационного процесса сжигания в перемешиваемой кипе, содержащей слой раскаленного инертного кокса. В нижней слоевой части топочной камеры расположена колосниковая решетка, на которой снизу вверх размещены слои кипы: зона охлаждения, грануляции и выгрузки золы, в которой перемещается шурующая планка; окислительная зона выгорания кокса; восстановительная зона; зона инертного кокса; зона сушки и выделения летучих. В колосниковой решетке исполнены дутьевые сопла первичного воздуха. В самом верху топочной камеры встроены сопловые насадки, через которые в котел вдувается вторичный воздух, образующий вихревую зону горения. С верхней вихревой частью топочной камеры связана радиационная камера. Стены топочной камеры и радиационной камеры экранированы трубами циркуляционного контура котельной установки.
Птичий помет является особым и специфическим топливом, затрудняющим его сжигание в традиционных топочных устройствах, предназначенных для утилизации древесных отходов и других продуктов растительного происхождения. Основными особенностями птичьего помета является относительно высокая исходная влажность, относительно высокая зольность, низкая температура плавления золы, что обусловливает повышенную склонность к шлакообразованию, высокое содержание в продуктах газификации топлива вредных для окружающей среды и зловонных для человека веществ: аммиака, сероводорода, меркаптанов и др.
Соответственно технология сжигания птичьего помета должна отвечать следующим основным требованиям:
Обеспечение возможности предварительной подсушки топлива в слое до влажности, соответствующей условиям ведения топочного процесса;
Обеспечение возможности термического разложения в топочной камере вредных и зловонных газов, таких как аммиак, сероводород, меркаптаны, во избежание их попадания в составе дымовых газов в окружающую среду;
Исключение возможности зашлаковывания колосниковой решетки топки и теплообменных поверхностей трубного пучка котла;
Обеспечение, по возможности, улавливания мелкофракционных частиц зольного остатка и недогоревших частиц топлива, уносимых топочными газами, до их попадания в газоходы теплообменных поверхностей котельного агрегата.
Соответственно целью при создании способа сжигания птичьего помета и соответствующей топки будет
Обеспечение возможности сжигания птичьего помета при условии твердого золоудаления;
Исключение возможности шлакования колосниковой решетки топки и трубного пучка котельного агрегата;
Нейтрализация вредных газов, выделяющихся при сгорании помета;
Очистка дымовых газов от мелкофракционных частиц золы до попадания на теплообменные поверхности конвективного трубного пучка котельного агрегата;
Исключение возможности образования вредных окислов азота NO x ;
Улучшение условий зажигания высоковлажного разнофракционного топлива;
Повышение стабильности процесса горения и полноты сгорания.
Для достижения поставленной цели котел разделяется пережимом 2 на две камеры: топочную 3 и радиационную (конвективную) 4. Топочная камера 3 по высоте условно разделена на две части: нижнюю слоевую и верхнюю вихревую. В нижней слоевой части на колосниковой решетке в кипе (то есть в неподвижном слое топлива) высотой не менее 300 мм реализуется полугазогенерационный процесс сжигания, включающий подсушку свежего топлива, выделение из него летучих компонентов с образованием кокса, образование генераторного газа в восстановительной зоне и выжигание кокса в окислительной зоне кипы. Подсушке свежего влажного топлива, эффективному зажиганию топлива и повышению стабильности горения способствует наличие в кипе стабилизационного зажигательного слоя раскаленного инертного кокса. Для поддержания газогенераторного процесса горения первичный воздух в количестве 70% от теоретически необходимого подается в газогенераторную зону снизу через каналы в колосниковой решетке.
В окислительной зоне кипы температура достаточно высока, что приводит к оплавлению наружной поверхности частиц золы и их размягчению. Однако зашлаковывания колосниковой решетки не происходит вследствие того, что при гравитационном опускании золы вниз происходит конвективное охлаждение зольных частиц потоком первичного воздуха, подаваемого снизу через каналы колосниковой решетки, а также кондуктивное охлаждение посредством отвода теплоты от размягченных и оплавленных зольных частиц к более холодным твердым частицам в нижнем слое золы, образующим защитный слой, отделяющий зону оплавленных частиц от поверхности колосниковой решетки. Часть теплоты, выделяющейся в зоне окисления, посредством кондуктивного теплообмена передается в верхнюю более холодную восстановительную зону, где идет реакция восстановления CO 2 до CO с поглощением теплоты. В результате охлаждения происходит кристаллизация пленки жидкого шлака на поверхности зольных частиц, что приводит к их грануляции и превращению в малоразмерные гранулы, пригодные для твердого золоудаления. Доступ охлаждающего воздуха к зольным частицам и активное перемешивание оплавляемых частиц золы с более холодными частицами твердой золы обеспечивается возвратно-поступательным движением по колосниковой решетке шурующей планки 7. Скорость шуровки слоя и удаления твердой золы таковы, чтобы согласно тепловому балансу зольного слоя из него обеспечивался отвод избыточной теплоты, а также поддерживался защитный слой твердой золы достаточной толщины, чтобы в нем происходил процесс охлаждения и кристаллизации оплавленных зольных частиц, с целью защиты решетки от зашлаковывания и обеспечения твердого золоудаления. Кроме того, охлаждение зольного слоя также осуществляется за счет отвода части теплоты к экранным трубам 9 циркуляционного контура котла, размещенным по боковой поверхности топочной камеры.
В верхней части топочной камеры 3 реализуется вихревое сжигание образовавшегося генераторного газа и летучих, дожиг выносимых из слоя мелких частиц топлива и возврат в слой частиц золы, частичная подсушка свежего топлива, а также термическая нейтрализация вредных и зловонных газов. Для этого в вихревую зону топочной камеры 3 через сопла 5, расположенные напротив друг друга в области пережима 2 и направленные вниз под углом 30…60° к горизонту, вдувается острыми струями со скоростью 100…140 м/с подогретый до 250-350°C вторичный воздух. Количество вторичного воздуха составляет 45-50% от общего количества воздуха, необходимого для горения. Направление движения струй встречно-направленное вследствие того, что сопла 5 на стенках топки напротив друг друга установлены с определенным шагом в горизонтальной плоскости. Встречная компоновка сопел способствует стабилизации очага горения и выравниванию температурного поля в вихревой зоне. Благодаря такой аэродинамике в надслоевом пространстве топки ниже пережима 2 в результате ударного взаимодействия струй образуются два крупных вихря с горизонтальной осью вращения. В центре топки траектории движения вихрей имеют нисходящий характер, а вблизи стенок топки - восходящий.
Топки с пережимом исторически были разработаны, как форсированные топки полуоткрытого типа, имеющие высокое теплонапряжение топочного объема. Обычно их используют для реализации жидкого шлакоудаления, так как в них развивается высокая температура. Однако в данном случае благодаря экранированию топочной камеры трубами циркуляционного контура котла из зоны горения отводится избыточная теплота, что позволяет организовать процесс сжигания, обеспечивая снижение температуры топочного объема до уровня, исключающего шлакование топки и образование вредных окислов азота NO x . Вследствие подачи острого дутья и завихрению потока осуществляется активное смесеобразование генераторного газа и подогретого вторичного воздуха, благодаря чему в области соударения струй в центре топки поддерживается достаточно высокая температура, необходимая для термической нейтрализации вредных и зловонных газов.
Окно выгрузки свежего топлива 1 конструктивно расположено так, что при выгрузке топливо попадает в наиболее высокотемпературную зону вихря, направленную вниз к слою, за счет чего в процессе падения в слой происходит частичная подсушка влажного топлива и сокращается вынос мелких частиц с высокой парусностью вследствие эжектирующего действия скоростных струй. За счет организации многократной циркуляции топочных газов в вихре достигается удержание в радиационной камере ниже пережима мелких твердых частиц топлива, выносимых из слоя до их полного сгорания. Этим обеспечивается повышение полноты сгорания топлива и снижение потерь теплоты с механическим недожогом. За счет пересечения в области выхода из сопел 5 медленных струй восходящих потоков, обладающих низкой кинетической энергией, с высокоскоростными наклонными струями из сопел 5, обладающими высокой кинетической энергией, происходит перехват из восходящего потока и сепарация в нисходящую скоростную струю мелких частиц твердого зольного остатка. Благодаря приобретенной кинетической энергии при обратном развороте над слоем направленных вниз вихревых струй под действием силы инерции происходит вынос зольных частиц из струи и падение в слой. Таким образом, реализуется очистка дымовых газов от мелкофракционных частиц золы и не допускается их вынос в конвективную часть.
Предложенная технология сжигания птичьего помета осуществляется следующим образом. Птичий помет через окно (питатель) 1 попадает в высокотемпературную часть вихревой зоны топочной камеры 3, где в процессе падения на слой происходит его частичное подсушивание. На колосниковой решетке 6 расположен слой топлива толщиной не менее 300 мм (кипа), в котором реализуется полугазогенерационный процесс. В кипе, как показано, последовательно сверху вниз расположены: зона сушки и выделения летучих, зона инертного кокса, восстановительная зона, в которой происходит образование генераторного газа, окислительная зона выгорания кокса, зона охлаждения, грануляции и выгрузки золы. Сама кипа неподвижно расположена на колосниковой решетке, но внутри нее происходит гравитационное опускание топлива, проходящего последовательно все стадии процесса. Нижняя часть кипы (зона охлаждения, грануляции и выгрузки золы) подвергается непрерывной шуровке посредством шурующей планки 7, с помощью которой осуществляется выгрузка золы в золосборник 8. Для поддержания процесса в кипе и охлаждения шлака снизу через отверстия в колосниковой решетке 6 подается подогретый до температуры 250-350°C первичный воздух в количестве 70% от теоретически необходимого.
В вихревую зону радиационной камеры 3 через встречно-наклонные сопла 5, расположенные в области пережима 2 между топочной 3 и радиацинной 4 камерами, вдувается подогретый до 250-350°C вторичный воздух в количестве 70% от потребного со скоростью 100…140 м/с. В результате встречного взаимодействия струй образуются вихри, в которых происходит активное смесеобразование с генераторным газом и его сгорание, сжигание выносимых из слоя мелкофракционных твердых частиц топлива, термическая нейтрализация вредных и зловонных газов, выделившихся из птичьего помета. В результате поперечного взаимодействия струй с различной кинетической энергией при их взаимном пересечении из потока восходящих дымовых газов происходит сепарация твердых частиц зольного остатка и возврат их в слой. Для предотвращения создания в топочной камере слишком высоких температур, создающих угрозу плавления золы и зашлаковывания топки, боковые поверхности топочной камеры экранированы трубами 9, включенными в состав циркуляционного контура котла, к которым отводится теплота.
Как и было показано выше, устройство для реализации предлагаемого способа представляет топку, разделенную пережимом 2 на две камеры: топочную 3 и радиационную 4. Топочная 3 в свою очередь разделена на две зоны: слоевого горения и вихревого горения. На колосниковой решетке 6 располагается неподвижная кипа топлива высотой не менее 300 мм, в которой реализуются все стадии газогенераторного процесса. Для его поддержания через отверстия в колосниковой решетке 6 подается подогретый первичный воздух. Нижняя часть слоя подвергается непрерывной шуровке посредством возвратно-поступательного движения шурующей планки 7, которая осуществляет золоудаление в золосборник 8. В зоне вихревого горения в области пережима 2 встречно-наклонно в горизонтальной плоскости относительно друг друга расположены дутьевые сопла 5 для подачи подогретого вторичного воздуха. Окно выгрузки в топку свежего топлива расположено так, чтобы выгрузка свежего топлива производилась по линии пересечения осей встречных струй, чтобы обеспечить попутное со струями нисходящее движение топлива вниз в слой. Благодаря эжектирующему эффекту струй это уменьшает вынос мелкофракционных частиц топлива с высокой парусностью, а высокая температура в очаге горения в месте соударения струй обеспечивает частичную подсушку влажного топлива еще в процессе его падения в слой. При поперечном пересечении струй в области устья сопел происходит сепарация струей высокой энергии твердых частиц зольного остатка из восходящих струй топочных газов с более низкой энергией и возвращение этих частиц в слой.
Таким образом, предложен эффективный способ для сжигания птичьего помета, а также топка для его осуществления, который позволит сжигать птичий помет с полным дожигом вредных и зловонных газов.
1. Способ сжигания птичьего помета, предусматривающий подачу птичьего помета в топочную камеру
с организацией процесса сжигания в ее нижней слоевой части и дожигом генераторного газа и летучих в ее верхней части, отличающийся тем, что
птичий помет подают
в верхнюю вихревую часть топочной камеры с последующей его подсушкой при движении через данную часть под действием силы тяжести,
а затем в последовательно расположенные слои (зоны) кипы нижней слоевой части топочной камеры:
слой сушки и выделения летучих,
слой раскаленного инертного кокса,
восстановительный слой,
окислительный слой выгорания кокса,
слой охлаждения, грануляции и выгрузки золы, перемешиваемый шурующей планкой с подачей подогретого первичного воздуха через колосниковую решетку, на которой размещены перечисленные выше слои,
с последующим дожигом генераторного газа и летучих в верхней вихревой части топочной камеры.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в верхнюю вихревую часть топочной камеры вдувают струи подогретого вторичного воздуха, направленные навстречу друг другу.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что уходящие газы из топочной камеры подают в радиационную камеру.
4. Котел для сжигания птичьего помета, содержащий топочную камеру с дутьевыми соплами, отличающийся тем, что
топочная камера разделена на
верхнюю вихревую часть с, по меньшей мере, одним окном выгрузки птичьего помета и дутьевыми соплами вторичного воздуха, и
нижнюю слоевую часть для организации процесса сжигания птичьего помета в соответствии с любым из пп.1-3.
5. Котел по п.1, отличающийся тем, что стены топочной и радиационной камер экранированы трубами циркуляционного контура котельной установки.
Похожие патенты:
Изобретение относится к утилизации водомаслоокалиносодержащих отходов металлургического и машиностроительного производства. Техническим результатом является получение продукта, пригодного для брикетирования мелкодисперсных железосодержащих отходов без добавок, а именно прямым прессованием прокаленной окалины, и снижение затрат на постороннее топливо при получении более качественной продукции.
Изобретение относится области энергетики, предназначено для утилизации отходов на предприятиях аграрно-промышленного комплекса. Техническим результатом является повышение качества сжигания подстилочного помета и продление срока использования установки для сжигания топлива.
Изобретение относится к средствам уничтожения твердых углеродсодержащих бытовых и промышленных отходов. Инсинератор твердых углеродсодержащих отходов содержит устройство для загрузки отходов со шнековым питателем 14, камеру горения 1, устройство поджига 4, устройство дожига 2 с плазматроном, систему подачи воздушного потока, завихритель воздушного потока, систему очистки и удаления продуктов горения, теплообменник 10, причем плазматрон содержит устройство инициирования разряда, внешний электрод и центральный электрод.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к переработке промышленных хлорсодержащих отходов на основе полихлорированных бифенилов, и может быть использовано для утилизации этих отходов в печи шахтного типа.
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к оросительной установке открытого типа, устанавливаемой на пути движения продуктов сгорания, для их охлаждения и локализации при горизонтальном расположении ракетного двигателя на твердом топливе, и может быть использовано как при испытании, так и при ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе.
Изобретение относится к системам с ПКС, тепловым сушилкам, автоматическим контроллерам и способам, в соответствии с которыми основные рабочие параметры сжигания, предпочтительно температуры кипящего слоя и шахты печи и соответствующая T, используются для регулирования массового расхода и качества подаваемых осадков в топочную печь и сушилку посредством контроля процессов обезвоживания выше по потоку процесса и/или операций смешивания твердых осадков сточных вод.
Изобретение относится к области переработки, обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов. Для термической утилизации отходов бурят скважину, проводят газификацию органических компонентов отходов при помощи контролируемого нагрева и подачи топлива с получением синтез-газа и его последующим выводом.
Изобретения могут быть использованы в сельском хозяйстве и в деревообрабатывающей промышленности. Способ термической переработки органосодержащего сырья включает загрузку сырья и его горизонтальное перемещение поршнем (2) по длине трубы через камеры конвективной сушки (3), пиролиза (4), конденсации (5).
Изобретение относится к способам переработки несортированных твердых бытовых отходов (ТБО) посредством пиролиза и газификации в печи-реакторе с целью получения горючего газа и может быть использовано для термического уничтожения ТБО, хранящихся на полигонах крупных населенных пунктов.
Изобретения могут быть использованы для утилизации твердых бытовых отходов, отходов деревообработки, сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности, а также для переработки твердых низкокалорийных продуктов, содержащих органическую составляющую.
Изобретение относится к области переработки твердых бытовых и промышленных отходов с получением в качестве конечного продукта синтез-газа. Способ разрушения углеродо- и азотосодержащего сырья включает подачу углеродо- и азотосодержащего сырья в цилиндрический корпус, нагревание его, создание разрежения во внутренней полости корпуса, вывод газа и выгрузку зольного остатка.
Изобретение относится к способам газификации твердых видов углеродсодержащего топлива: бурых и каменных углей, сланцев и торфа. При газификации углеродсодержащих твердых видов топлива, включающей нагрев, пиролиз подаваемого в ванну с расплавленным шлаком герметичной электродной электропечи твердого углеродного топлива при пропускании через расплавленный шлак с твердым углеродным топливом газифицирующих агентов, а также пропускании электрического тока с помощью сформированной электрической цепи, включающей электроды, введенный в ванну электропечи и подину электропечи, удаление из рабочего пространства печи синтез-газа, шлака и металлического сплава, через расплавленный шлак с твердым углеродным топливом пропускают трехфазный электрический ток, величина которого определяется в соответствии с расходом твердого топлива и с учетом необходимой мощности, определяемой из выражения: P a = G ⋅ w э л 3600 , М В т, где G - расход твердого топлива в электропечи, кг/ч, wэл - удельный расход электроэнергии. // 2493487
Изобретение относится к области термической переработки углеродсодержащих материалов с образованием топочного газа. Устройство для газификации сыпучего мелкодисперсного углеродсодержащего сырья и гранулированных биошламов содержит вихревую топку с камерой сгорания, устройство для нагрева камеры сгорания, загрузочное устройство, первую и вторую магистрали подачи газового потока в тангенциальном направлении в камеру сгорания, первый и второй нагнетатели.
Изобретения могут быть использованы в области промышленной переработки горючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов. Способ переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов включает последовательную послойную переработку шихты в реакторе в присутствии катализатора. В реакторе шихта сверху вниз проходит зоны нагрева продуктов переработки (9), пиролиза (8), коксования (7), горения (6) с образованием твердого остатка, который выгружают из зоны выгрузки твердых остатков переработки (2) с выгрузным окном (3) из рабочего пространства реактора циклически с сохранением его герметичности. Герметичная рабочая камера (1) реактора содержит зону подвода влажных мелких частиц отходов твердых топлив и их пиролиза и коксования (14), совмещенную с зонами подвода (4) и нагрева (5) кислородсодержащего агента. Канал подвода кислородсодержащего агента (15) соединен с бункером-дозатором (16) влажных мелких частиц отходов твердых топлив, из которых в зоне (14) реактора формируется псевдоожиженный поток. В реактор вводят дополнительное количество кислородсодержащего агента в составе основного потока, необходимое для последующего горения мелких частиц отходов твердых топлив, прошедших зоны пиролиза (8) и коксования (7), и перевода их влаги в перегретый пар. Изобретения осуществляют полную утилизацию мелких фракций продуктов переработки, позволяют получить высококалорийный газ и увеличить выход и качество готовых продуктов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в котельных агрегатах для утилизации птичьего помета, в том числе непосредственно на птицефабриках с целью выработки тепловой и электрической энергии, а также получения золы как ценного минерального удобрения. Техническим результатом является сжигание птичьего помета с полным дожигом вредных и зловонных газов. Способ предусматривает подачу птичьего помета в топочную камеру с организацией процесса сжигания в ее нижней слоевой части и дожигом генераторного газа и летучих в ее верхней части. При этом птичий помет подают в верхнюю вихревую часть топочной камеры с последующей его подсушкой при движении через данную часть под действием силы тяжести, а затем в последовательно расположенные слои кипы нижней слоевой части топочной камеры: слой сушки и выделения летучих, слой раскаленного инертного кокса, восстановительный слой, окислительный слой выгорания кокса, слой охлаждения, грануляции и выгрузки золы, перемешиваемый шурующей планкой с подачей подогретого первичного воздуха через колосниковую решетку, на которой размещены перечисленные выше слои, с последующим дожигом генераторного газа и летучих в верхней вихревой части топочной камеры. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.