Сжигание отходов биомассы с получением золы без

117246, Москва г, Научный проезд,
дом № 20, строение 2
e-mail: info@niiepf.ru
Тел.: +7 (495) 978-02-88
(группа компаний Квадра)
Факс.: +7 (499) 372-03-07
(группа компаний Квадра)
ОГРН 1157746145260
ИНН/КПП 7728198253/772801001
р/с 40702810238000025715 в
ОАО «Сбербанк России» г. Москва
к/с 30101810400000000225
БИК 044525225
Сжигание отходов биомассы с
получением золы без использования
дополнительных источников топлива
Агропромышленный комплекс России в настоящее время сталкивается с проблемой
утилизации огромных объемов биомассы (навоза КРС, свиного навоза, куриного помета
подстилочного и клеточного содержания, а также илового кека очистных сооружений),
являющейся отходами сельского хозяйства. Чаще всего биомассу просто вывозят с
территорий птицефабрик и ферм и складируют. Биомасса является источником
неприятных запахов, выделений ядовитых газов (аммиака, сероводорода), в ней могут
содержаться в значительном количестве семена сорных растений, яйца гельминтов, она
является благоприятной средой для развития патогенных микроорганизмов. При
несвоевременной переработке такая биомасса становится источником загрязнения
окружающей среды (атмосферы, водоемов, почв, подземных вод). Без переработки тем или
иным способом биомасса не рекомендована к использованию в качестве удобрения. Более
того, нормы внесения органических удобрений, приготовленных на основе биомассы велики,
что удорожат процедуры их внесения на поля. Разработанная нами технология позволяет
быстро и экономически эффективно решить вопрос утилизации биомассы, получив в
качестве
дополнительного
продукта
золу
помета,
являющуюся
готовым
высококонцентрированным калий-фосфатным удобрением.
1.
Описание технологии
Сжигание помета осуществляется в специальной печи, без использования других видов
топлива. Дымовые газы не содержат вредных примесей, продуктом сгорания помета
является зола и горячие дымовые газы. Ориентировочный выход золы может составлять до
0,33 т с 1т сухого вещества помета. Получаемая зола является ценным калий-фосфатным
удобрением с полным набором всех необходимых растениям микроэлементов. Базовая
конструкция печи подразумевает только сжигание (с целью минимизации стоимости
установки), но может быть доукомплектована теплообменным аппаратом (водогрейным
НИИЭПФ https:// niiepf.ru
2
котлом) для получения горячей воды или пара, а также модулями для генерации
электроэнергии. В этом случае, кроме золы, с 1т помета можно дополнительно получить до
12000 МДж тепловой энергии или до 400кВт электроэнергии. В случае переработки жидких
стоков, таких как свиной навоз гидросмыва, птичий помет клеточного содержания и т.п.
субстанций на первой стадии переработки используется шнековый сепаратор, отделяющий
жидкую фракцию от твердой. Твердая фракция собственно идет на дальнейшую
переработку, а жидкая фракция утилизируется на локальных очистных сооружениях
модульного типа, которые могут быть поставлены в комплекте с основным оборудованием
технологической линии переработки биомассы.
СХЕМА СЖИГАНИЯ БИОМАССЫ
(на примере помета)
Помет с влажностью 45-60%
Дополнительный
кожух на шнеке
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ
Загрузочный
бункер
Шнек,
обогреваемый
горячими газами
Электроэнергия
потребителю
Дымовая труба
Горячая вода (пар)
Дымовые газы
Теплообменник
Газовая
горелка
Воздух
Пропан
Холодная вода
Паропоршневая
электростанция
Вода на ГВС
Холодная вода
Горячая вода
Зола
M
Шнек
Холодильник
Газ
M
Конденсат
Накопительный
бункер для золы
ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА СЖИГАНИЯ БИОМАССЫ С ВЫРАБОТКОЙ ЗОЛЫ
Из загрузочного бункера биомасса (помёт) с помощью обогреваемого горячими
газами шнека поступает в печь. При перемещении помета с влажностью до 60% в
обогреваемом шнеке при температуре 300-500˚С происходит частичное испарение из него
воды и термическое разложение помета с выделением горючих газов.
В печи происходит сгорание в вихревой топке частично подсушенного помета и
продуктов его термического разложения.
Вихревая топка выполнена в виде расширяющегося к низу конуса, в который сверху
по оси конуса вбрасывают помет и продукты его разложения. В нижней части конуса
тангенциально вдувают воздух. При запуске печи смесь помета с воздухом поджигают с
помощью газовой (пропановой) горелки.
После поджига смеси газовую горелку выключают. Далее происходит
автотермическое сжигание помета и его продуктов термического разложения в вихре при
температуре 800-1000˚С. Тепловая напряженность топки составляет 500-1500 кВт/м3. Часть
теплоты сгорания помета из периферии вихря передается в струю помета, падающего по оси
вихря, и окончательно его высушивает.
НИИЭПФ https:// niiepf.ru
3
Большая часть (более 95%) золы, образующейся при сжигании помета, выпадает
внизу печи и удаляется шнеком в бункер. При этом вихревая топка выполняет функции
циклона.
Горячие дымовые газы с температурой 800-1000˚С сначала подаются во внешний
дополнительный кожух обогреваемого шнека для того, чтобы поддерживать температуру
помета на входе в топку в пределах 300-500˚С. Из кожуха шнека дымовые газы с
температурой более 500˚С выбрасываются через дымовую трубу. В дымовых газах не
содержится вредных примесей.
При поставке дополнительного модульного оборудования дымовые газы могут быть
направлены в теплообменный аппарат.
В зависимости от потребностей заказчика в теплообменном аппарате дымовые газы
отдают свое тепло холодной воде с выработкой воды для горячего водоснабжения (ГВС)
либо конденсату с выработкой пара, которым запитывается поставляемая турбинная или
паропоршневая электростанция.
Отработанный пар после электростанции подается в холодильник (или градирню).
В случае, если выбран холодильник (т.е. теплообменный аппарат), существует
возможность нагрева воды для ГВС.
Образовавшийся конденсат с помощью насоса подается обратно в теплообменник.
В случае, когда необходимо обеспечить максимальное производство электроэнергии,
возможен вариант подачи дымовых газов из выхода теплообменника в отдельно
поставляемый ORC-модуль. Система ORC (цикл Ренкина с органическим рабочим телом)
позволяет преобразовывать сбросовую тепловую энергию с низкими показателями эксэргии
в электрическую энергию.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ORC МОДУЛЯ
2.
Преимущества использования технологии
- Решение проблемы утилизации биомассы.
- Получение зольного удобрения с полным набором всех необходимых растениям
микроэлементов.
- Низкие требования к обслуживающему персоналу, связанные с легкостью
эксплуатации оборудования.
- Возможность доукомплектации оборудованием для газификации и электрификации
НИИЭПФ https:// niiepf.ru
3.
4
Экономическая оценка
Рассмотрим экономическую эффективность использования технологии на основе
следующего примера:
Птицефабрика занимается разведением кур бесподстилочным способом. Суточное
производство помета с влажностью 75-80% составляет 100 тонн.
Стоимость зольного удобрения составит 10 152 000 рублей в год.
- Выработка золы = 60 кг с 1 тонны помета
- Суточное производство помета = 100 тонн
- Оптовая стоимость золы составляет от 4 700 рублей за тонну
- Количество дней работы производственной линии в году (с учетом технологических
простоев 5 дней) – 360.
Тогда
60 * 100 * 4 700 / 1 000 * 360= 10 152 000 рублей в год.
Таким образом, при сжигании топлива с отрицательной стоимостью возможно
получить годовой внутренний доход от реализации зольного удобрения порядка 10 млн.
руб., помимо решения основной задачи – утилизации отходов биомассы.
4.
Ориентировочные стоимость и сроки поставки базовой линии
Срок поставки оборудования – 5 месяцев.
Стоимость зависит от производительности и дополнительными опциями установки к
базовому варианту.
5.
Дополнительные условия
Мы предлагаем гибкие подходы к сотрудничеству, помимо прочего возможно:
 Оплата по факту поставки оборудования.
 Возможность рассрочки платежей.
 Возможность дальнейшей установки теплообменного оборудования с учетом
подписания договора на приобретение генерируемой тепловой энергии.
 Возможность дальнейшей установки электрогенерирующего оборудования с учетом
подписания договора на приобретение генерируемой электроэнергии.
Все оборудование имеет модульное исполнение и не требует постройки зданий и
сооружений. Оборудование полностью автоматизировано.