Автономный энергетический центр по утилизации отходов сельскохозяйственных предприятий

Содержание азота в курином помете превышает аналогичный показатель в древесных опилках в 8 раз, что, в конечном итоге, приводит к увеличению выбросов NOx в атмосферу. При этом однако, использование пара и чистого кислорода в качестве окислителя в процессе газификации приводит к существенному снижению содержания азота в генераторном газе и, как следствие, снижает количество выбросов NOx в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания (ДВС) до допустимых значений.

Содержание серы в курином помете превышает аналогичный показатель в древесных опилках почти в 10 раз, что требует использования технических решений для сокращения выбросов SOx, а именно:

• установка дополнительного оборудования по очистке генераторного газа перед подачей его в ДВС;
• использование устойчивых к коррозии материалы на так называемом «хвостовом» оборудовании (оборудовании, расположенном в низкопотенциальной области);
• применение специальных добавок в биомассу на входе, которые, взаимодействуя в процессе газификации с оксидами серы, образовали бы твердые продукты реакции с последующим механическим удалением их из состава генераторного газа.

Содержание хлора в курином помете также требует специальных мер по ограничению коррозийной способности хлора, заключающихся в применении материалов, способных противостоять его агрессивному воздействию. Кроме того, сочетание хлора и щелочных металлов, присутствующих в курином помёте, повышает вероятность выбросов солей с газами.

В целом, можно указать, что газификация куриного помета требует подбора специальных технологических решений по очистке произведенного газа до его поступления в двигатель. Разработка методов очистки генераторного газа — один из критических, ключевых моментов применения установок по энергетическому использованию куриного помета.

Среди существующих технологий очистки генераторного газа, «сухая» очистка позволяет реализовать более эффективную и надежную систему управления очисткой генераторного газа, по сравнению с «мокрой», поскольку контроль и восстановление pH промывочной воды представляет собой критичный фактор с позиции технической реализации: любое отклонение показателей агрессивных элементов, появляющихся в процессе «мокрой» очистки генераторного газа, приводит к серьезным трудностям по предотвращению коррозии.

Вторым критическим аспектом, касающимся особенностей газификации куриного помета, служат физические характеристики золы, а именно, показатели ее зольности и температуры плавления.

Как видно, концентрация низкоплавких щелочных металлов (Na2O, K2O) в золе, полученной из куриного помета, примерно в 25 раз выше, чем концентрация этих веществ в древесной золе, что создает дополнительные трудности, связанные со шлакообразованием, поэтому газификация птичьего помета проводится в два этапа; на первом этапе — газогенераторами с пониженной температурой газификации.

Оборудование, предлагаемое Planitec s.r.l., позволяет перекрыть по электрической мощности мини-ТЭЦ наиболее востребованный для сельскохозяйственных предприятий диапазон: от 60 кВт до 1 МВт с высоким (> 70 %) общим КПД утилизации отходов сельского хозяйства.

Рассмотрим в качестве примера мини-ТЭЦ, которая предназначена для утилизации куриного помета от 50 000 кур. Данная мини-ТЭЦ имеет следующие основные параметры:

• объем утилизируемого топливного птичьего помета 900 т/год;
• средняя относительная влажность топлива 30 %;
• производимая электрическая энергии 65 кВт;
• производимая тепловая энергия для внешнего потребителя 100 кВт;
• производимая тепловая энергия для собственных нужд (сушка куриного помета) 50 кВт;
• количество золы (удобрений) 135 т/год.

Оборудование мини-ТЭЦ позволяет одновременно получить из одного килограмма подготовленного куриного помета до 0,8 кВт электрической энергии с КПД 27 % и не менее 1, 23 кВт тепловой энергии в виде горячей воды для отопления с КПД до 45 %, обеспечив при этом соответствующие действующим экологическим требованиям выбросы вредных веществ в атмосферу.

Использование птичьего помета в качестве топлива для мини-ТЭЦ позволяет:

• отказаться от затрат на утилизацию или размещение образующихся отходов на специально оборудованных полигонах;
• продавать золу, содержащую в концентрированном виде большинство необходимых питательных элементов (фосфор, калий, сера), в виде удобрений;
• производить тепло для отопления зданий, горячего водоснабжения, парникового хозяйства и других целей.

Развернутое описание процесса газификации куриного помета. Процесс производства электрической и тепловой энергии из куриного помета основан на прямом сжигании куриного помета в реакторе с псевдоожиженным кипящим слоем с ограниченным доступом кислорода и последующим использованием произведенного таким образом генераторного газа в качестве топлива в ДВС.

Весь процесс делится на несколько этапов и включает в себя:

• сушку исходного топлива до требуемой влажности;
• газификацию подготовленного куриного помета;
• глубокую очистку и охлаждение генераторного газа для последующего использования в качестве топлива на ДВС;
• отвод тепла от выхлопных газов ДВС в режиме когенерации;
• очистку отработанных выхлопных газов ДВС перед выбросом их в атмосферу.

Установка в целом может быть спроектирована для автономного функционирования без постоянного присутствия обслуживающего персонала и оснащена автоматической системой дистанционного контроля возможных неисправностей. Участие человека (оператора) необходимо только для периодической дозагрузки добавляемых реагентов (раствор мочевины и порошкообразный доломит), обеспечивающих очистку генераторного газа от вредных примесей.

Стадия подготовки топлива предназначена для получения топлива с требуемыми характеристиками по влажности и гранулометрическому составу для последующей газификации. Она включает в себя:

• осушку исходного топлива (куриного помёта) до относительной влажности 15 %;
• удаление посторонних металлических примесей (деферризация);
• измельчение (если необходимо) размеров соломы в помете до длины не более 3 см;
• дозировку доломита для нейтрализации образующихся при газификации кислот.

Для формирования агента сушки куриного помета используется дешевое возвратное тепло, образующееся при отводе тепла от генераторного газа и тепло, отводимое от системы охлаждения двигателя.

Дата публикации: 25.02.2012

Похожие записи:

• Кластерный подход при формировании технопарков рационального природопользования
• Акустическая паровая внутрикапельная кавитация — новое направление для создания эффективных энергосберегающих и экологически чистых технологий
• Каталитическая интенсификация процессов переработки возобновляемого растительного сырья в биотоплива
• Комплексное использование германий содержащих углей с получением исходного сырья для производства солнечных батарей
• Дожигание анодного газа алюминиевого производства в автономной установке
• Повышение энергоэффективности производства чугуна и ферросплавов при использовании карельского шунгита