Home \ Федеральная сеть обмена знаниями и технологиями в сельском хозяйстве \ Информационные материалы (Базы данных) \ База данных информационных ресурсов \ 6. БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ \ 6.1 Биоэнергетика \ Оборудование для утилизации и переработки навоза, отходов животноводства, помета с получением газа, топлива, электроэнергии, ГВС

Оборудование для утилизации и переработки навоза, отходов животноводства, помета с получением газа, топлива, электроэнергии, ГВС

Оборудование для утилизации и переработки навоза, отходов животноводства, помета с получением газа, топлива, электроэнергии, ГВС

Компания ООО «ЦентрИнвестПроект» предлагает технологию позволяющую перерабатывать навоз,  отходы животноводства, помет, в синтетический или генераторный газ - смесь СО и Н2 с теплотворной способностью 1200 Ккал - альтернативу природному газу, мазуту и углю в паровых котлах, дизельному топливу в дизель-генераторах. Синтез-газ из установок утилизации навоза БиоРЕКС™ - универсальное сырье для производства продуктов органической химии, включая моторные топлива (бензин и дизельное топливо) второго поколения.

Технология

Технология БиоРЕКС™ представляет идею взвешенного взаимодействия с природой при утилизации и переработке навоза - отходов свиноферм, животноводческих комплексов, а также способ объединения нескольких производств в высокоэффективную технологическую линию в полностью безотходном цикле, в соответствии с самыми строгими требованиями природоохранного законодательства - Локальный энергетический комплекс (ЛЭК).
Применяемые уникальные технические решения позволили создать технологическую линию с нулевым выбросом, перерабатывающую разные виды отходов животноводства - навоз свиноферм, навоз рогатого скота с разной влажность, вплоть до 90%. Автономные, модульные, мобильные, в габаритах 6 и 12-ти метрового морского контейнера – установки не требуют подключения к инженерным сетям, сложных подготовительных строительных работ и пуско-наладки.

Для внедрения данной технологии в обязательном порядке требуется паспорт отходов. Это небольшое препятствие по сравнению с выгодами от данного проекта.

Модульность установки позволяет менять потребительские свойства изделия по желанию заказчика в момент её приобретения и наращивать, либо менять её возможности в процессе эксплуатации.
Её отличие от установок аналогичного назначения в том, что она является полностью конструкторской, а не проектной разработкой. Конструкторские решения позволили существенно уменьшить габариты, массу, и, соответственно понизить стоимость серийной установки.
Комплексы изготавливаются по принципу «полной технологии» как заводское изделие, проходят испытания в цехах производителя, имеют паспорт и инструкцию по эксплуатации и подлежат упрощенному порядку согласования в органах технического надзора.

Конструкция ЛЭК предусматривает трехкратную гарантию бесперебойности работы Комплекса: суточным запасом топлива, дублированием основных агрегатов с возможностью попеременного отключения для профилактики и оборудованием газгольдера или расходным ресивером для хранения резервного топлива опционально.

Описание технологического процесса переработки Навоза модулем ЛЭК-4500Н с получением электрической и тепловой энергии

Схема

На рисунке 2 приведена схема компоновки модуля ЛЭК-4500Н мощностью 2,3 МВтэ и 4,16 МВтт (3,58 Гкал), в габаритах семи 12-ти метровых контейнеров, перерабатывающего 5,7 тонны животноводческих отходов в час или 45 000 тонн в год. Узел газификации является двухъярусным (на рисунке второй ярус не показан).

Схема 

1 – весовая платформа; 2 – приемный бункер; 3 – узел брикетирования; 4 – бункер подготовленного сырья; 5 – подача сырья в реактор; 6 – реактор газификации; 7 – скруббер; 8 – теплообменный аппарат; 9 – дизель-генератор.

Навоз, поступающий на переработку, взвешивается на весовой платформе (1), расположенной перед приемным люком. Система производит взвешивание автоматически. Далее отходы подаются шлюзовым питателем, для обеспечения герметичности вакуумного подогревателя, на модуль сушки (2). В модуле сушки навоз с исходной влажностью 80-90% и температурой 200С поступают в вакуумный подогреватель конденсационного типа, где при давлении 0,07 МПа доводится до температуры кипения 390С. Испаренная влага (18% влаги которую необходимо удалить для снижения влажности до 15%) отводится водокольцевым насосом, создающим разряжение. Далее подогретый и подсушенный в первой ступени сушилки навоз нагнетается винтовым насосом в высокотемпературном подогревателе и движется под давлением 2,5-3,5МПа. Здесь сырье нагревается до температуры 2240С циркулирующим в рубашке высокотемпературным теплоносителем с температурой 2500С.
Затем через дросселирующий патрубок навоз разбрасывается в бак, который находится под атмосферным давлением. Здесь при сбросе давления происходит испарение влаги (23% от общего количества влаги). Выделившийся в баке насыщенный пар поступает на утилизацию в вакуумный подогреватель. Здесь он конденсируется и охлаждается до температуры 600С, отдавая тепло на сушку навоза в первой ступени. Подсушенный навоз из бака выгружается шлюзовым питателем в поток сушильного агента (дымовые газы) исходящий из теплогенератора и пневмотранспортом подается совместно с ним в валковую сушилку.
После сушки навоз поступает на брикетирование (3). Количество животноводческих отходов, учитывая их влажность, поступающих на брикетирование, составляет 2,57 тонны в час. После брикетирования сырье поступает в бункер подготовленного сырья, объемом 75 м3(4), который обеспечивает суточный запас.

Схема
Рис. 3. Образец брикетов из отходов животноводства

В бункере (4) брикетированное сырье пододвигается к шнековому каналу (5), по которому масса поступает к реакторам термохимической конверсии (6) для выработки горючего газа. В бункерах и на линии сортировки создается разряжение воздуха для препятствия распространению запахов.
Из реакторов паро-газовая смесь поступает в аппарат вихревой газоочистки (7), где очищается от примесей пара, частиц золы и масел. Отобранные из газа примеси автоматически собираются и возвращаются в бункер готового сырья на дожиг. Очищенный газ поступает на теплообменный аппарат (8), где охлаждается со 140оС до 40оС. Далее охлажденный и очищенный газ поступает в дизель-генераторы (9) для производства электроэнергии. Выхлопные газы дизель-генератора с температурой 600оС собираются и частично направляются в реакторы (6), и частично на теплообменный аппарат.
Зола, образующаяся в процессе конверсии извлекается из реактора (6) автоматически при температуре 100-120оС и поступает в устройство электромагнитной активации (10) для выделения из состава золы примесей металлов. Разделенные зола и металлы поступают в накопительные бункеры объемом 1м3. В модулях предусмотрена звукоизоляция и вентиляция.

Основные технические характеристики модуля ЛЭК-4500Н электрической мощностью 2,3 МВт

Наименование

ЛЭК-4500Н

Производительность

5 700 кг сырья в час

Компоновка

7 х 40” контейнеров

Сырье

Навоз КРС, свиней, помет птицы

Коэффициент конверсии углерода

95%

Количество сырья на собственное энергообеспечение

До 10%

Установленная мощность

179 кВт/час

Влажность сырья

До 65%

Зольность сырья

До 40%

Количество часов работы в год

8 000 – 8 500

Мощность электрическая

2,3 МВт

Мощность тепловая

4,16 МВт (3,58 Гкал)

Площадь участка под размещение ЛЭК

12 х 15 метров

Габариты Д-В-Ш

12000 х 5000 х 15000

Вес комплекса

Менее 60 тонн

Инфраструктура

Подача сырья и отгрузка продукции

Выбросы

Зола. Выбросов в атмосферу, на грунт или в воду нет.

Узел приема и подготовки сырья

Узел приема подготовки сырья размещается в первых двух контейнерах и включает:

1.модуль приема исходного сырья;

2.модуль сушки;

3.транспортер подачи сырья на брикетирование;

4.брикетирование;

5.бункер хранения подготовленного сырья.

Конструкцией предусматривается полностью герметичная линия приема и подготовки сырья с момента поступления отходов на переработку, что исключает распространение неприятных запахов.
 

Требования к сырью

Технология БиоРЕКС™ позволяет подавать на газификацию частицы сырья толщиной до 10 мм и длинной до 200 мм. Возможна переработка подстилочного навоза с соломой, опилками, зерном.
Реакторы конструкции БиоРЕКС™ позволяют перерабатывать одновременно несколько видов углеродсодержащего сырья в смеси, что положительно сказывается на энергетическом балансе установки.

Реактор термохимической конверсии углеродсодержащего сырья БиоРЕКС™

Технология термохимической конверсии углеродсодержащего сырья БиоРЕКС™ занимает лидирующие позиции в сфере переработки углеродсодержащего сырья и получения энергоносителей - по цене оборудования, выходу товарных энергоносителей, экологичности и компактности.
Основой технологической линии является реактор высокоскоростной высокотемпературной конверсии с воздушным дутьем и обращенным отбором газа.

Схема

Основные конструктивные элементы реактора:

1.Гидравлический пресс подачи сырья;

2.Съемная крышка реактора;

3.Дутьевые фурмы;

4.Гидравлический пресс отбора золы;

5.Корпус реактора;

6.Проточный вентилятор;

7.Аэродинамический преобразователь;

8.Рама.

Основные преимущества реакторов БиоРЕКС:

  • Один реактор перерабатывает 500 кг навоза в час при влажности до 65%. При снижении влажности сырья производительность реактора может достигать 750 кг сырья в час.
  • Модуль комплекса включает пять реакторов общей производительностью 2 570 кг сырья в час, вырабатывающий 4 112 м3 горючего газа в час с тепловым эквивалентом 6 612 КВт.
  • Синтез-газ, производимый реакторами БиоРЕКС™ пригоден для подачи в дизель-генератор, модифицированный для работы на газе или для сжигания в водогрейном котле.
  • Синтез-газ, производимый реакторами БиоРЕКС™ пригоден для сжигания в газовой горелке типа ВНК-16ВА.
  • Высокий КПД конверсии углерода - до 95%, позволяющий перерабатывать материалы с малым содержанием горючих составляющих (с зольностью до 40%) или с высокой влажностью (до 65%);
  • Благодаря низкой температуре отбираемого газа и обращенному процессу газификации образование окислов азота, серы, хлора или фтора идет не активно, и содержание вредных веществ находится в пределах ПДК;
  • Сера присутствует в газе в восстановленных нелетучих формах (H2S, COS), которые проще поглотить, чем SO2;
  • При конверсии происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в безкислородной среде, что дает меньшее количество окислов азота в дымовых газах;
  • Зола, выгружаемая из реактора, имеет низкую температуру, не более 300 0С, и практически не содержит остатков углерода;

Состав синтез-газа:

CO

15-22

%

H2

16-22

%

CH4

1,0-2,5

%

CO2

11-15

%

N2

45-48

%

Реактор полностью герметичен. Подача подсушенного навоза происходит в верхней части через пневмо-пресс, что позволяет исключить утечку газов из рабочей зоны реактора. Сырье проходит зоны подсушки и газификации.
Для подвода тепла в реактор используется воздушное дутьё. Теплоноситель в рабочую зону подводится радиальным вентилятором через ряды фурм, поддерживая автотермическую реакцию конверсии сырья при ограниченном количестве кислорода. На поддержание реакции расходуется не более 10% сырья.
Перед поступлением в реактор воздух проходит теплообменник и нагревается до температуры 400оС, что увеличивает скорость реакции и уменьшает образование диоксинов. Далее, воздух проходит через аэродинамический преобразователь, активирующий ионы в воздухе, и поступает в реактор, способствуя качественной активизации параметров процессов.
Основная рабочая зона реактора имеет рабочую температуру 1200 оС – 1400оС, что позволяет полностью выделять углерод с эффективностью до 95% и перерабатывать некоторые виды опасных отходов.

СхемаКогенерационная установка ЛЭК-100. Древесные и резинотехнические отходы. Санкт-Петербург, 2008

Реактор смонтирован в стальной раме или на колесном шасси, в габаритах морского контейнера, что позволяет транспортировать комплекс к новому месту производства и комплектовать установки, включающие от 2-х до 10-ти реакторов мощностью от 1000 до 7500 кг сырья в час.

  Схема
  Система воздухоподготовки и подачи воздуха

Реактор потребляет 1500 м3 воздуха в час. Подача воздуха осуществляется проточно радиальным вентилятором. Перед поступлением в реактор воздух проходит через теплообменный аппарат, нагревается до температуры 400 оС и через аэродинамический преобразователь. Подготовленная воздушная смесь поступает в рабочую зону реактора через ряды фурм.

Узел кондиционирования синтез-газа

Требования к очистке синтез-газа различаются в зависимости от состава исходного сырья. Перед подачей синтез-газа в дизель-генератор, газ охлаждается с 150оС до 40оС. Для очистки газа используется вихревой скруббер, который отбирает пары, масла и сажу и массообменный аппарат, который очищает газ от кислотных соединений. Полученная водо-золо-масленная эмульсия возвращается в реактор на дожигание.
Технологией БиоРЕКС ™ предусмотрено отведение сгоревших газов обратно в реактор, где горячие газы способствуют поддержанию рабочей температуры в зоне газификации и экономии сырья на собственное обеспечение.
Наиболее опасные подвижные формы тяжелых металлов, содержащиеся в отходах, при термохимической переработке топлива в реакторе превращаются в неопасные неподвижные окислы металлов, переходящие в золу.
При замене природного газа, мазута или дизельного топлива в тепловых котельных на синтез-газ очистка не применяется. Газ, используемый в водогрейном или паровом котле сгорает полностью, не оставляя следов загрязняющих веществ.
Проведенные исследования на наличие супертоксикантов (диоксинов, дибензофуранов, бенз(а)пирена) в газах показали, что при газификации и дальнейшем сжигании получаемого генераторного газа в горелке или ДВС, содержание этих супертоксикантов в дымовых газах на порядок меньше допустимых величин, принятых в Европе.

Узел генерации энергии

При выработке электроэнергии применяются дизель-генераторы и паровые машины. Их выбор или сочетание целиком зависит от потребностей заказчика в энергоресурсах. Модуль ЛЭК-4500Н имеет в составе пять силовых агрегатов по 450 кВт каждый.
Для работы в когенерационном цикле ЛЭК комплектуются дизель-генераторами отечественного производства или импортными машинами, модифицированными для работы на газе. При переводе дизель-генераторов на синтез-газ показано уменьшение мощности двигателя на 10-15% и увеличение ресурса работы агрегата на 30-40%. Выбор генерирующего оборудования влияет на ресурс агрегата, цену и зависит от пожеланий заказчика.

Система управления и автоматика

Все основные производственные процессы автоматизированы и оснащены узлами учета и контроля входящего сырья – по весу, влажности и выходящей продукции по объему и температуре. Установка оборудуется системой GPS, четырьмя вэб-камерами и GSM-контроллером. Все данные передаются в режиме реального времени на центральный пульт управления диспетчерской службы, что позволяет контролировать основные производственные процессы и управлять работой установки. Через GSM-контроллер, в случае необходимости, данные передаются владельцу комплекса и операторам.

Комплектация

поз.

Наименование

Потребляемая мощность, кВт

Кол-во, штук

1.

Приемный бункер

-

1

2.

Система сушки

20,0

1

3.

Конвейер подачи илов на брикетирование

3,0

1

4.

Брикет-пресс

40,0

1

5.

Конвейер подачи брикетированных илов в бункер подготовленного сырья

3,0

1

6.

Бункер подготовленного сырья

-

1

7.

Система подачи сырья в реактор «живое дно»

8,0

1

8.

Конвейер подачи сырья в реактор

4,0

1

9.

Энергетический модуль 5 000 кВт

60,0

1

10.

Газогенератор в сборе 1 000 кВтэ

5 х 5,0 = 25

5

11.

Скруббер очистки газа

3,0

1

12.

Теплообменный аппарат

-

1

13.

Массообменный аппарат

-

1

14.

Аэродинамический преобразователь воздуха

8,0

1

15.

Система управления

5,0

1

16.

Арматура

-

1

17

Рама

-

4

18

Документация

-

2

 

ВСЕГО:

179

27


Обучение и сертификация

В цену комплекса включено десятидневное обучение двух операторов ЛЭК. Кандидатов для обучения предоставляет Заказчик. По результатам обучения операторы сдают экзамены на профессиональную пригодность и в случае успешной их сдачи сертифицируются для работы на комплексе. В случае, если обучающийся не показывает должного профессионального уровня при сдаче экзаменов, сертификат на выдается, а Заказчик предоставляет другого кандидата и в этом случае оплачивает обучение из расчета 75 000 рублей за полный курс.

Гарантии и техническое обслуживание

Производитель предоставляет гарантию на работу ЛЭК в течение двенадцати месяцев.
Гарантия на реактор термохимической конверсии предоставляется на срок 5 лет. Гарантии на узлы и механизмы сортировочного оборудования, дробилок и электрогенераторов определяются соответственно аналогичным обязательствам заводов-изготовителей и являются выбором Заказчика.
Техническое обслуживание проводиться один раз в 5000 часов работы Комплекса. В течении первого года работы ТО проводятся за счет производителя. В постгарантийный срок ТО проводится на основе отдельного договора.
В качестве обеспечения исполнения Контракта производитель предоставляет полис страхования от первоклассной мировой страховой компании.

Экология

Технология БиоРЕКС является лидером рынка в части производства технологических линий, работающих в безотходном цикле и не наносящих вреда окружающей среде.
Конструкцией не предусмотрен сброс газов в атмосферу или в воду. Замеры атмосферных выбросов, произведенных на действующих тепловых установках, показывают отсутствие диоксидов и фуранов. Выхлопные газы дизельных агрегатов возвращаются на дожиг в реактор.
Перед подачей в дизеля, синтез-газ очищается от паромасляной смеси. Все отфильтрованные фракции поступают в реактор конверсии на дожиг.
Единственным отходом переработки является зольный остаток, представляющий собой темно-серую инертную массу, не содержащую углерода.
В процессе исследования золы установлено, что летучие соединения тяжелых металлов, представляющих опасность для здоровья человека, при конверсии образуют связанные неподвижные формы солей.
Преимущества оборудования для переработки и утилизации навоза, отходов животноводства БиоРЕКС:

1.Полностью автономные модули требуют только своевременного подвоза навоза, работают на собственном энергобалансе и не требуют внешних подключений;

2.Модульная конструкция позволяет наращивать мощность комплексов сообразно растущим потребностям и легко перевозить оборудование к новому месту производства;

3.Комплексы могут быть смонтированы на колесной базе 12-ти метровых прицепов и разворачиваться на месте производства в течение 6-ти часов;

4.Оборудование не требует фундаментов и может размещаться на площадке из бетонных плит;

5.Оборудование по утилизации животноводческих отходов БиоРЕКС является идеальным решением для организации системы распределённого энергообеспечения животноводческих, агрокомплексов, перерабатывая навоз и прочие отходы и предоставляя все необходимые энергоносители локально для нужд ферм и близлежащих потребителей;

6.В качестве оборудования для утилизации тепла при сжигании газа используется дизель-генератор.

7.Высокий энергетический КПД конверсии. Один килограмм сырья дает 1 кВт электрической энергии;

8.Отсутствие вредных выбросов в атмосферу;

9.Упрощенные требования к составу и подготовке сырья.

Источник – Брошюра компанияиООО "ЦентрИнвестПроект"

Материал подготовлен Шиловой Е.П.