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.

В настоящее время более остро встает проблема поиска отличных от традиционных источников энергии. Запасы традиционных энергоносителей конечны и недешевы, поэтому предпочтение все чаще отдается возобновляемым источникам энергии. Человечество уже использует потенциал воды, ветра, Солнца, но также одним из возобновляемых источников топлива являются продукты жизнедеятельности самого человечества.

Специалисты Турбопар уже более 6-ти лет успешно занимаются проблемами утилизации отходов птицеводства, животноводства и в целом сельского хозяйства.

1. Виды биотоплива.

Под биотопливом понимается топливо, получаемое путем переработки побочных продуктов животного или растительного происхождения (биомассы). Это и древесина (щепа), и солома, и жмыхи, и лузга масличных культур, и продукты жизнедеятельности домашних животных и самого человека. И этот источник энергоресурсов будет существовать, пока будет существовать человек и наша планета.
Различные виды биотоплива имеют разный энергетический потенциал и, соответственно, требуют различного подхода к извлечению этого потенциала.

2. Методы использования биотоплива (подготовка к использованию в котельной для последующей подачи в котлы).

Существуют различные технологии по использованию биотоплива и приготовлению из него конечного продукта для подачи в топку котла. И подбор конкретной технологии к определенному виду биотоплива зависит от условий Заказчика. Ранее мы рассмотрели вопросы использование щепы , в данном разделе осветим вопросы утилизации других видов биотоплива, а также биоотходов.

В зависимости от влажности исходного топлива, его свойств и происхождения выделяют такие технологии как прямое сжигание, газификацию, либо получение биогаза. Так при влажности исходного топлива более 50%, как правило, целесообразнее использовать технологию получения биогаза, при влажности меньше 50% методы прямого сжигания топлива либо газификацию топлива.
Остановимся на общем описании каждого из указанных методов.

Метод с получением биогаза. Сущность данного метода заключается в следующем: биотопливо (биомасса) загружается в биореакторы, где происходит процесс брожения, в ходе которого метановые бактерии вырабатывают собственно первичный биогаз. Требования к данной технологии очень высоки, любое нарушение технологии либо температурных ре
жимов может привести к гибели бактерий, и соответственно к остановке биореактора, для его очистки.

Минусами данного метода являются как дополнительные затраты на увеличение влажности исходного биотоплива (в зависимости от времени года до 92-94%) и подогрев добавляемой воды (если технология применяется в регионах с холодными периодами года), так и довольно долгий срок приготовления непосредственно топлива – биогаза. Также надо учитывать, что при данной технологии общая масса исходного сырья уменьшается на 3-5%, т.е. как способ, в том числе и утилизации отходов, такая технология малоприменима (хотя продукт после брожения в некоторых случаях можно использовать как удобрение). Однако в то же время стоит отметить и такие несомненные плюсы данной технологии, как:
- высокая калорийность получаемого топлива (по характеристикам биогаз наиболее приближен к природному газу),
- использование полученного биогаза для различных нужд, в том числе для получения биотоплива для автомобилей,
- существенная экономия на процессе получения энергии, если влажность исходного топлива высока (от 65%).

Особняком в этой технологии стоит утилизация куриного помета кур-несушек, влажность которого может достигать 90 % и более. Это связанно в первую очередь с высоким содержанием азота в данном виде топлива, что приводит при применении данной технологии к образованию большого количества азотистой воды, которая требует дорогостоящих решений по утилизации.

Метод газификации. Метод основан на получение генераторного газа. Данная технология применяется при влажности топлива до 50% (даже если производители подобного оборудования и декларируют влажность выше, надо учесть, что они не обманывают, они просто говорят о влажности исходного топлива. В газификатор поступает брикет с максимальной влажностью 50%).
Данная технология требует брикетирования, в отличие от технологии, основанной на биогазе (при биогазовой технологии можно ограничиться участком приема топлива и смешения, после чего полученная первичная масса загружается в биореактор). Таким образом, в процессе появляются дополнительные электрические затраты на этот узел. Следует отметить также и требования по зольности исходного топлива, которая не должна превышать 40 % (максимально достижимое значение в ходе экспериментов на сегодняшний день 45% зольности). Связано это требование с тем, что эти технологии основаны на горении с ограниченной подачей воздуха. Топливо с высокой зольностью не будет иметь стабильного горения. Кроме того, потребуются значительные затраты для поддержания этого процесса. Также отметим, что получаемый газ имеет более низкие качественные характеристики в сравнении с биогазом (так калорийность и теплота сгорания генераторного газа может быть в 3-5 раз ниже биогаза). К тому же, если получившийся газ планируется подавать в ГПА, то требуется дополнительная система очистки газа от продуктов горения, а также камера охлаждения. Также следует учесть, что в настоящее время в основном эта технология развита на экспериментальном уровне, по крайней мере, на территории стран СНГ, и существуют сильные ограничения по возможному количеству перерабатываемой биомассы.

Данные технологии имеют и свои уникальные по сравнению с другими методами преимущества. Одно из основных достоинств данной технологии – она применима практически к любому виду топлива. При помощи данной технологии генераторный либо пиролизный газ можно получить не только из биомассы, но и из ТБО (твердо-бытовых отходов), продуктов нефтепереработки (пластмассы, полиэтилен и пр.). Данная технология наиболее стабильна и контролируема. Конечный продукт (генераторный газ) стабилен по составу. По капиталовложениям данный вариант сопоставим с методом прямого сжигания. Происходит значительная утилизация отходов, что тоже дает несомненный плюс данной технологии, также как и то, что продуктами горения при данной технологии являются (при утилизации именно биомассы) высококачественные удобрения. Заметим, что затрачиваемое время на получение конечного продукта в виде генераторного газа значительно ниже, чем при биогазовом методе (при биогазе время получения биогаза в зависимости от типа применяемого первоначального биотоплива может доходить до 12-14 дней), и зависит от мощности брикетера, времени на сушку и времени на газификацию. Напоследок отметим, что при данном методе также отсутствуют вредные выбросы в атмосферу.
Полученный генераторный газ подают в стандартные газовые котлы (паровые либо водогрейные), но с переработанными под генераторный газ горелками.

Метод прямого сжигания. Как понятно из названия, суть метода – прямое сжигание биотоплива. При данном методе ключевое значение имеет даже не котельное оборудование, а метод топливоподготовки, хотя существует связь между топливоподготовкой и планируемым способом сжигания (цепная решетка, вихрь, кипящий слой и т.д.).
Данная технология требует низкой влажности топлива (45% и ниже), также как и предыдущий метод чувствительна к зольности первичной биомассы. К тому же в зависимости от типа топлива может меняться и сам состав оборудования, причем радикально, как пример, от брикетеров до дробилок. Также не стоит забывать, что в классическом исполнении этой технологии при сжигании есть проблема выбросов дымовых газов, температурой порой до 250 0С, что естественно не способствует экологической обстановке вокруг комплекса мини-ТЭЦ. При этом система требует довольно дорогих систем фильтрации, чтобы уменьшить выбросы в атмосферу вредных веществ.
Данная технология является наиболее отработанной, хотя в современном мире с помощью этой технологии пытаются утилизировать все больше видов биотоплива. Технология востребована при переводе котельной в мини-ТЭЦ на местные виды топлива, что позволяет существенно уменьшить первоначальные капитальные вложения (надо понимать, что речь идет о твердотопливных котлах).
Может возникнуть вопрос, а какой же метод применим при влажности исходной биомассы 50-65%? И однозначный ответ не будет дан, так как это то пограничное значение, при котором все покажет экономический расчет и сравнение технологий.

Специалисты ТУРБОПАР выполняют:

1. Анализ существующего топлива.

2. Выбор наиболее эффективного сжигания топлива.

3. Эффект утилизации.
Что же дает использование биотоплива?
Конечно, самый главный эффект использования данного топлива заключен в существенной экономии денежных средств.
Но также немаловажным является тот момент, что в отличие от классических видов энергоресурсов (таких как уголь, газ, мазут), биотопливо возобновляемо. Данный вид топлива не исчерпаем. Рано или поздно человечество будет вынуждено получать энергию именно при помощи возобновляемых источников топлива.

Необходимо отметить, что биотопливом зачастую являются отходы, утилизация которых стоит достаточно дорого, да и что скрывать, данные отходы наносят вред окружающей среде. Таким образом, при использовании биотоплива, помимо экономии на электрической и тепловой энергии за счет собственной выработки, происходит существенная экономия на утилизации отходов, в том числе сельскохозяйственных, происходит экономия на площадях, ранее отводимых под хранение отходов перед их отправкой на утилизацию, поддержание экологии (экономия хотя бы на экологических штрафах).

Итак, подведём итог и выделим плюсы использования биотоплива:
1. Биотопливо возобновляемо.
2. Себестоимость биотоплива существенно ниже, нежели стоимость классического топлива.
3. Исходя из пункта 2 существенно ниже и стоимость получаемой тепловой и электрической энергий.
4. В качестве источников топлива можно рассматривать различные отходы, такие как солома, лузга масличных культур, отходы переработки сахара (жом, ботва), навоз/помет и многие другие отходы животного и растительного происхождения.
5. Конечным продуктом котельных и мини-ТЭЦ на биотопливе является не только тепловая и электрическая энергии. Очень часто отходы самих котельных и мини-ТЭЦ на биотопливе можно использовать в дальнейшем (удобрения, побочные продукты в виде химических соединений, строительная отрасль и т.д.).
6. Улучшение экологической обстановки.
7. Экономия, и очень часто существенная, на утилизации отходов, таких как навоз/помет, лузга масличных и т.д.

Описание котельной на биотопливе.

В данном разделе представлено описание нескольких котельных, учитывая способ приготовления конечного топлива.

Котельная на биогазе.

Как отмечалось выше, в основу положено приготовление биогаза с последующим его использованием.
Укрупненный состав оборудования такой котельной: площадка приема топлива, оборудование смешения биотоплива, биореакторы, система подачи топлива в биореакторы, системы очистки биогаза (если требуется). Далее в зависимости от целей котельной можно установить классический газовый котел (водогрейный либо паровой). При необходимости выработки электрической энергии в дополнение к тепловой возможна установка либо ГПА, либо газовой турбины, либо паровой турбины. После газовой турбины устанавливается котел-утилизатор.
Такую котельную можно поставить, в том числе и возле очистных сооружений , для утилизации иловых накоплений.

Котельная на генераторном газе.

Укрупненный состав такой котельной: площадка приема исходного топлива, оборудование смешения, оборудование сушки, брикетеры, газогенераторная установка. Полученный генераторный газ далее отправляется либо на котел газовый (водогрейный либо паровой) с адаптированными под этот газ горелками, либо на ГПА (в случае ГПА требуется система очистки генераторного газа). Реализованными на данный момент в странах СНГ являются проекты только на основе получения пиролиза при переработке древесной щепы.

Котельная с применением прямого сжигания.

Состав данной котельной может варьироваться в зависимости от вида биотоплива, планируемого к сжиганию.
Так, например, при утилизации лузги масличных культур укрупненный состав оборудования может состоять из: площадки приема биотоплива, транспортеров топлива, бункеров дозаторов топлива и самих котлов (водогрейных либо паровых). При необходимости смешения нескольких видов лузги либо добавления в лузгу других видов растительных отходов устанавливается оборудование смешения, сушки и брикетирования.
Далее приведен пример работы Турбопар, разработка предпроектного исследования утилизации куриного помета на Украине в 2010году.

Как выбиралась утилизация куриного помета. Краткое описание проекта.

Заказчиком была поставлена следующая задача: крупной птицефабрике требовалось утилизировать до 200 тонн подстилочного помета в день, с получением тепловой и электрической энергии. Работа мини-ТЭЦ круглосуточная и круглогодичная.
На территории стран СНГ подобных проектов нет. Наиболее узким местом в данном проекте является обработка исходной биомассы (подстилочного помета), поскольку ее влажность колеблется в зависимости от поры года. Сам по себе вид топлива, получаемый из данной биомассы, обладает средней теплотой сгорания и содержит много вредных веществ. Были рассмотрены различные варианты приготовления топлива для последующей подачи в котел – от прямой подачи в топку до пылевого метода сжигания (превращение исходного топлива в мелкодисперсную пыль, обладающую более высокими свойствами горения, с последующей подачей этого пылевидного топлива в специальные топки в котлах). В итоге предварительно был принят вариант следующего вида:
- устанавливается хранилище первичного топлива с запасом топлива на 7 дней беспрерывной работы ТЭЦ,
- после этого устанавливается оборудование смешения с другими видами биотоплива,
- оборудование сушки,
- измельчения до необходимых размеров частиц
- и подача в бункеры-дозаторы перед котлами.
Далее осуществляется подача из бункеров-дозаторов непосредственно в паровые котлы.
После котлов устанавливается одна или две паровые турбины конденсационного типа с регулируемыми оборами пара. Пар из отборов отправляется на собственные нужды котельной (на участок сушки топлива), и птицекомплекса.
Электрическая энергия используется на собственные нужды птицекомбината. Остатки неиспользованной электрической энергии передаются в общегосударственную электрическую сеть.
Также данная мини-ТЭЦ помимо электрической и тепловой энергий побочным продуктом будет давать высококачественное удобрение (зола - продукт горения биомассы), которое будет использоваться либо для собственных нужд, либо реализовываться на рынке удобрений (предусмотрен участок пакетирования удобрений).
Здесь намеренно не раскрывается способы утилизации дымовых газов мини-ТЭЦ и детального описания систем оборудования. Скажем только, что при реализации проекта предприятие вырабатывать в сутки около 144 МВт электрической энергии, столько же тепловой. Срок окупаемости данного проекта с учетом всех вложений составит три года. Выполняется архитектурная часть проекта Утилизация куриного помета.

паровые котлы, водогрейные котлы, проектирование очистных сооружений

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.

Котельные, работающие на птичьем помёте. Наше предприятие специализируется на разработке, создании, внедрении, наладке и вводе в эксплуатацию котельных для сельскохозяйственных предприятий.

Развитие аграрного комплекса Украины не мыслимо без развития птицеводства. Однако рост этого направления аграрного бизнеса влечёт за собой увеличение количества отходов в виде помёта. При традиционном подходе птичий помет рассматривается как токсичные отходы производства III класса опасности. Его размещение на открытых площадках ведет к сильному загрязнению окружающей среды. Поэтому уровень загрязнения почвы, грунтовых вод и воздуха в ведущих птицеводческих регионах в несколько раз превышает допустимые нормы.

Нашими специалистами разработано несколько методов утилизации птичьего помёта.

Утилизацию помёта можно преобразовать в доходный бизнес, изготавливая удобрения. Однако существует ещё один способ – использование помёта для обогрева самих птичников, а также бытовых и административных помещений.

Использование подстилочного помёта в виде топлива имеет очень большие перспективы.

Главным достоинством предлагаемого метода утилизации подстилочного помета являются:

• полная и быстрая ликвидация отходов III класса опасности;
• получение постоянно используемых видов тепловой и/или электрической энергии и ценного минерального удобрения;
• хорошая адаптация к существующим системам тепло- и энергоснабжения птицефабрик. Также возможно сжигание клеточного помета при достижении его конечной влажности не более 50% с помощью предварительного перемешивания с сухими древесными или растительными отходами, либо предварительным подсушиванием помета продуктами его же сгорания.

Подстилочный помет может служить возобновляемым альтернативным биотопливом, которое используется для собственных нужд птицефабрики с замещением природного газа или другого вида натурального топлива. Сжигание подстилочного помета не требует его предварительной подготовки (гранулирования, измельчения, сушки и пр.). Это упрощает и удешевляет технологический процесс.

Сжигание 1т подстилочного помёта позволяет сэкономить до 270 м3 природного газа или до 240 кг жидкого топлива (мазут, печное топливо). При этом можно получить до 2 Гкал тепла в виде горячей воды или до 3 т пара на технологические нужды, либо выработать от 50 до 500–600 кВт электроэнергии (в зависимости от начальных и конечных параметров пара).

Как топливо подстилочный помет имеет следующие теплотехнические характеристики (на рабочую массу):

Зола, образующаяся при сжигании подстилочного помета, является комплексным фосфорно-калийно-известковым удобрением с повышенным содержанием микроэлементов и может применяться под различные культуры в дозах от 2 до 10 ц/га в зависимости от вида почв, культур и способа внесения. Она вносится в почву в сухом виде без дополнительной обработки. По результатам опытных данных, применение этой золы вместо обычных минеральных удобрений повысило урожайность сельскохозяйственных культур на 10–15 %. Выход золы составляет 10–15 % от количества исходного помета.

Надежное сжигание подстилочного помёта стало возможным с созданием специальных топочных устройств, сочетающих слоевое сжигание топлива с вихревым. Конструкция топки с системой многозонного воздушного дутья обеспечивает необходимые условия горения этого высоковлажного низкокалорийного высокозольного топлива с минимальным уносом золы. Результаты тестовых испытаний по сжиганию 56 т подстилочного помета в промышленной установке тепловой мощностью 1,5 МВт показали, что он эффективно сгорает с минимальным выбросом вредных веществ в атмосферу. Для предотвращения зашлаковывания поверхностей нагрева в период проведения испытаний температура газов на выходе из топки поддерживалась в пределах 950±50 °С.

Топливный склад оборудуется расходной емкостью с «живым» дном. Пар из котла (давление до 1,4 МПа, температура до 190 °С) направляется на технологические нужды, в бойлер системы ГВС и на собственные нужды котельной. Зола, уловленная в топке, бункерах конвективного газохода котла и золоуловителя, непрерывно удаляется в золовой склад. В зависимости от требований потребителя зола может затариваться в мешки или вывозиться к месту использования в насыпном виде в закрытом транспорте. Для котельной, рассчитанной на сжигание 75-80 т ПП в сутки и имеющей тепловую мощность ~7–8 Гкал/ч (8 – 10 т/ч насыщенного пара давлением 1,4 МПа), требуется помещение размером ~18×15 м и высотой до 13 м. Помещение котельной может быть выполнено из сборных металлоконструкций с сэндвич-панелями на основе минерального базальтового утеплителя толщиной 100-150 мм с пределом огнестойкости 0,75–1,5 ч.

Топливный склад должен располагаться в закрытом неотапливаемом помещении площадью не менее 300 м2 (18×18 м), высотой до 6 м и также может быть выполнен из сборных металлоконструкций с сэндвич-панелями. Экономическая эффективность сжигания подстилочного помета и срок окупаемости капитальных затрат зависят от его количества. Сжигание подстилочного помета с выработкой пара и тепла является экономически эффективным и быстроокупаемым мероприятием. Расчетный срок окупаемости не превышает 18 мес. Дополнение производства пара и тепла выработкой электроэнергии существенно увеличит экономическую эффективность данного метода утилизации ПП. Так, при выработке 10 т/ч пара с параметрами 1,4 МПа и 250 °С в теплофикационном режиме с нагревом сетевой воды до 80 °С (режим ГВС) можно выработать примерно 900 кВт·ч электроэнергии, из них до 200 кВт·ч - для котельной, а остальное – на собственные нужды птицефабрики.

Этот метод утилизации ПП является наиболее быстрым со сроком окупаемости капитальных затрат не более 1,5 –2,0 лет. Составляющие капитальных затрат и экономической эффективности зависят от фактических условий и рассчитываются для каждого конкретного случая. Комплексная выработка тепла на ГВС и отопление, технологического пара и электроэнергии в котельных на подстилочном помете значительно увеличит независимость птицефабрик от поставщиков энергоресурсов и тарифов на них.

Топливо - куриный помет в смеси с подстилкой из лузги подсолнечника подсушенный до влажности 23%.

Экспериментальная установка представляет собой вихревую топку, выполненную в виде выносного предтопка.

Результаты эксперимента по сжиганию куриного помета

Место проведения эксперимента – г. Вольнянск

Время проведения – 26-27.01.2011 г.

Температура воздуха в помещении - + 13- +15оС

Температура воздуха на улице - -15оС

Топливо - куриный помет в смеси с подстилкой из лузги подсолнечника подсушенный до влажности 23%. Другие данные по калорийности, фракционному составу, выходу летучих, а также по составу минеральной части отсутствуют.

Краткое описание установки: экспериментальная установка представляет собой вихревую топку, выполненную в виде выносного предтопка. Предтопок установлен в непосредственной близости парового котла Е10-14, и соединенная с ним теплоизолированным газоходом и используется с ТДМ и существующей системой автоматики котла, конструктивно выполнен по следующей схеме. Цилиндрический корпус футерованный из нутрии огнеупорным материалом, для организации вихревого движения оборудован двумя завихрителями (верхним и нижним), 4 дутьевыми зонами расположенными по высоте. В верхней зоне установлен узел тангенциального ввода топлива с подводом первичного дутья с целью совместного ввода с топливом. Над верхней дутьевой зоной установлен завихритель в который подается воздух вторичного дутья для формирования организованного выпуска топочных газов из вихревого предтопка. Нижняя дутьевая зона состоит из нижнего завихрителя, с центральным отверстием для выгрузки золы, и соплами основного дутья. В средние дутьевые зоны подается вторичный воздух с целью поддержания устойчивости вихревого потока по высоте.

Описание эксперимента:

Опробована система пневмотранспорта в реактор, организовано вихревое движение в топке. Воздух подается в следующие зоны:

Эжектор;

Нижний завихритель:

Нижние дутьевые сопла основного дутья.

Остальные дутьевые зоны практически отключены в виду большого сопротивления газового тракта.

Был произведен пуск установки из холодного состояния путем розжига растопочного материала. Система топливоподачи работала надежно. Вихрь находился в стабильном состоянии. Отложений на стенах реактора и пода топки не наблюдались. Температура в реакторе – 800-1100оС в зависимости от расхода топлива, задаваемого изменением количества оборотов питателя.

Непрерывная постоянная работа оказалась невозможна из-за отсутствия воды в котле и соответственно утилизации тепла, отходящего из установки.

В целом в течении дня пришлось трижды запускать вихревой предтопок, пуски производились без затруднений с быстрым выходом на рабочие режимы.

27.01.2011 (по истечении 15 часов).

Было произведено 2-3 пробных пуска на дровах, попробован режим розжига в горячую топку. Временные остановки были связаны с зависанием топлива в бункере и срабатыванием системы безопасности котла. Полностью закрыты все дутьевые зоны, кроме нижнего ряда сопел основного дутья из-за недостатка топлива на траспортирование.