СЖИГАНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В ТОПКАХ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ

Газификация куриного помета

Особенности работы комплекса, включающего газификацию подготовленного куриного помета:

1. Технология предполагает использование обращенного процесса газификации, при котором газообразные продукты образуются в реагирующей высокотемпературной зоне. Уровень рабочих температур 1000...1200°С обеспечивает надежное разложение_углеводородных соединений на простые компоненты. Состав газа, произведенного из подстилочного помета с наполнителем из древесных опилок, представлен в табл.1. В рамках исследования возможности использования подготовленного помета в качестве топлива проведены также испытания по газификации гранулированного нативного помета, которые показали, что получение энергетического газа из него возможно только при обогащении воздушного дутья кислородом (Табл. 1).

2. Наша технология газификации, в основу которой легли работы по газификации бурого угля компании «Сибтермо» (г. Красноярск), использована при переработке отходов. Работа генератора понятна из принципиальной схемы агрегата, которая представлена на рис.1.

[1] Полученный газ подвергается охлаждению, очистке и может быть использован в энергетических агрегатах. При этом экологические показатели при его использовании соответствуют эмиссии загрязняющих веществ при работе энергетических агрегатов на природном газе.

Технология качественной очистки генераторного газа, а также оборудование для производства из него электрической и тепловой энергии с использованием двигателей внутреннего сгорания разработана ООО «Адаптика». Первая из запущенных установок, установленной мощностью 100 кВт по электрической энергии,

схема газификации твердого топлива

Рисунок 1. Принципиальная схема газогенератора периодического действия
- слой запаса топлива
- слой коксо-зольного остатка

Генератор заполняется топливом. Верхний слой топлива разогревается за счет электрического нагрева до температуры самовоспламенения. Затем в генератор снизу подается воздух. В результате реакционный слой разогревается и начинается процесс газификации. В ходе работы генератора реагирующий слой перемещается вниз, а над ним образуется слой коксо-зольного остатка, в котором происходит дополнительная очистка газа.
Организация работы генератора с низкими скоростями движения газов во внутреннем пространстве обеспечивает длительное время пребывания продуктов газификации в зоне высоких температур и малый вынос зольных частиц. Время работы генератора на одной загрузке - не менее 9 часов. При завершении процесса подача воздуха прекращается, генератор охлаждается, производится выгрузка коксо-зольного остатка и рабочий цикл повторяется. Эксплуатация комплекса установленной мощностью 2 МВт по генераторному газу (рис.2) подтвердила надежность оборудования и его высокие экономические показатели. Автоматическая система контроля позволяет отслеживать все важные события при работе комплекса, оперативно управлять технологическим процессом и сохранять значения важных параметров (рис.3.). Комплекс для обеспечения работы изготавливается из трех однотипных газогенераторов, попеременная работа которых обеспечивает эксплуатацию остального оборудования комплекса в непрерывном режиме. 3

Действующий комплекс газификации биосырья мощностью 2 МВт.

Мнемосхема комплекса производства и использования генераторного газа

Схема многофункционального комплекса утилизации куриного помета.

Отработана технологическая цепочка переработки отходов деревообработки в электрическую и тепловую энергии, налажен серийный выпуск электрогенерирующих комплексов. Следующим очевидным шагом стало решение по утилизации отходов сельскохозяйственной деятельности, одним из которых является переработка подстилочного помета.
Удельные капитальные затраты на создание комплекса не превышают 2000 Евро на 1 кВт установленной электрической мощности.
Сопоставление результатов анализа, проведенного для рассматриваемых технологий, показывает превосходство технологии газификации с точки зрения энергетической эффективности использования помета, сравнительную простоту схемы производства и использования генераторного газа. Капитальные затраты на создание комплексов газификации и использования генераторного газа сопоставимы с затратами на другие технологии.
Приведенные выше материалы показывают, что комплексный поход к утилизации куриного помета является наиболее эффективным. Производство энергии в количестве, превышающем собственные нужды, так же, как и производство удобрений для использования на собственных полях, существенно увеличивают эффективность и экономичность предприятия в целом. Предполагается следующая структура производства (рис.4)

7) В комплексе предусмотрено ГРП, обеспечивающее подачу небольшого объема (не более 10% от номинальной мощности) природного газа на котел. Цель такой подачи - повышение уровня надежности комплекса.

Комплекс рассчитывается на производство удобрений из компостированного куриного помета, топливных гранул, гранулированных кормовых добавок и тепловой и электрической энергии. Мощности агрегатов желательно подбирать с некоторым запасом, обеспечивающим гибкое использование всего комплекса с преимущественным производством наиболее рентабельного в данный период вида продукции.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕДЛАГАЕМЫХРЕШЕНИЙ

При надлежащем оформлении проекта, реализация электроэнергии проводится по «зеленому тарифу».

1. Цена электроэнергии - 1,63 грн/кВлч

2. Цена, по которой в настоящее время реализуется помет - 50 грн/т

3. Персонал для обслуживания комплекса - 100 человек

4. Месячный фонд ЗП одного сотрудника комплекса с учетом обязательных платежей - 5000 грн/мес.

5. Время эксплуатации комплекса - 8000 часов в год

6. Производительность комплекса:

- концентрата биодобавки к кормам и удобрениям, т/год - 18.000

- по электроэнергии, кВт.ч/год - 96.000.000

7. Цена производимого концентрата биодобавки к кормам и удобрениям, €/т - 200

8. Текущие расходы на эксплуатацию комплекса, €/год - 300.000

Доходная часть

У Производство концентрата биодобавки к кормам и удобрениям 200 18000 = 3.600.000 €/год

У Производство и реализация электроэнергии

1,63 х 96.000.000 = 156.000.000 грн/год = 7.824.000 €/год Суммарно доходы от эксплуатации комплекса 11.400.000 €/год

Расходная часть:

1. Заработная плата персонала

5000 х 100 х 12 = 6.000.000 грн/год = 300.000 €/год

2. Уменьшение доходов в связи с изменением схемы реализации помета

800 т. х 330 суток х 50 грн/т = 13.200.000 грн/год = 600.000 €/год

3. Расходы на эксплуатацию комплекса - 300.000 €/год Суммарно расходы эксплуатации комплекса 1.200.000 €/год

Прибыль от эксплуатации комплекса:

+11.400.000 €/год -1.200.000 €/год = 10.200.000 €/год

СТОИМОСТЬ ПРОЕКТА (требует проработки) НЕ БОЛЕЕ 30.000.000 €

КОНЦЕПЦИЯ

1. Утилизация птичьего помета 800 т/сутки (50 грн/т):

+ Аммиачная вода;

+ Пеллеты (270 т/сутки);

+ Снижение затрат на логистику (800 т/сутки - 54 т/сутки золы = в 16 раз только по массе).

2. Глубокая переработка пеллет из птичьего помета:

■ Производство генераторного газа

(из 3 т пеллет птичьего помета 1000 м³ в пересчете к природному газу)

+ Производство электрической энергии;

+ Получение золы пеллет из птичьего помета = Производство концентрата биодобавки к кормам и удобрениям (54 т/сутки по стоимости « 200 €/т).

АЛГОРИТМЫ В РАСЧЕТАХ

Количество птичьего помета

800 т/сутки влажностью 70% (в 1 т. помета 0,3 т. сухого вещества и 0,7 т. жидкости)

О в 800 т. содержится 240 т. сухого вещества.

Количество пеллет из птичьего помета

Для производства пеллет масса должна иметь влажность 14%, что от 240 т. составляет 34 т. жидкости О 240 т. + 34 т. = 274 т. в сутки. Допускаем, что это же количество пеллет.

Количество генерации газа из пеллет из птичьего помета

Для замещения 1000 м³ природного газа генераторным газом из пеллет птичьего помета необходимо не более 3 т. пеллет.

О 274 т. + 3 т. = 91 тыс.м³ в сутки или + 24 часа = 3,8 тыс.м³ в час по природному газу.

Пересчет потенциала генераторного газа из ккал в МВт

Калорийность природного газа, к которой для удобства расчета приведено количество генераторного газа, составляет 8000 ккал или 8 Гкал. 1 Гкал = 1,163 МВт.

О 8 х 1,163 = 9,3 МВт

Количество электрической энергии полученных от сжигания генераторного газа

Средний электрический КПД превращения энергии газа в системах на безе ДВС составляет 35%.

О 9,3 МВт х 35% = 3,255 МВт электрической энергии из 1000 м³ природного газа.

О 3,8 тыс.м³ х 3,255 МВт = 12 МВт в час или 290 МВт в сутки электрической энергии из пеллет произведенных из 800 т. птичьего помета.

Количество золы от пеллет после газификации

При использовании в качестве топлива пеллет из птичьего помета для генерации горючего газа в аппаратах периодического действия с обращенным дутьем из 1 т. пеллет образуется зольный остаток из расчета 20% по массе.

О 274 т. х 20% = 54,8 т. в сутки или х 330 суток (расчетный год) = 18.000 т. в год.

Александр Костенко kostenkoaa@amail.com +380(67) 643-41-59