Размещено на http://www.Allbest.ru/

Подстилочный помет как биотопливо для котельной

Гарзанов А.Л., Смирнов В.М. (АГРО-3),

Аваков А.А. (ИЦ «Авелит»),

Яковлев Ю.В. («Союз»), Малык И.С.

Подстилочный помет (ПП) является отходом птицефабрик и имеет III класс опасности. При размещении на открытых полигонах он разлагается с выделением токсичных и «парниковых» газов, загрязняя окружающую среду. В то же время ПП является альтернативным возобновляемым биотопливом с Q^p_н=2500±500 ккал/кг. Сжигание 1 т ПП позволяет получить до 2 Гкал тепла в виде горячей воды или до 3 т пара на технологические нужды, замещая при этом до 270 м³ природного газа или до 240 кг жидкого топлива (мазут, печное топливо).

Сжигание ПП не требует гранулирования и сушки, что упрощает и удешевляет процесс его использования в качестве топлива. Особенностями ПП являются высокая влажность, зольность и наличие в золе щелочноземельных и щелочных металлов, повышающих ее шлакующую способность. По результатам анализов различных проб подстилочного помета, он имеет следующие теплотехнические характеристики (на рабочую массу):

· низшая теплота сгорания, ккал/кг2 500±500;

· влажность, %35±5;

· зольность, %10-15;

· насыпная плотность, кг/м³380-400;

· выход летучих (на горючую массу), %70-75;

· содержание углерода, %25-30;

· содержание водорода, %3-5;

· содержание кислорода, %15-20;

· содержание серы, %0,1-0,9;

· содержание азота, %0,1-0,2.

Теоретические количества воздуха и продуктов сгорания составляют 3,1 и 3,9 нм³/кг соответственно, парциальное давление водяных паров - 0,23.

Сжигание партии (56 т) ПП Петелинской птицефабрики проводилось в промышленной установке тепловой мощностью 1,5 МВт Ковровского завода котельно-топочного и сушильного оборудования «Союз». Установка состоит (рис. 1) из закрытого топливного склада 1 с «живым» дном, скребкового транспортера топливоподачи 2, специальной слоевой топки 3, водяного теплообменника 4, рекуперативного воздухоподогревателя 5, циклонного золоуловителя 6, дымососа 7, дымовой трубы 8, вентилятора 9 и раздельных систем золоудаления из топки 10 и золоуловителя 11. Общий вид установки показан на рис 2.

Рисунок 1 - Принципиальная схема промышленной установки

В период проведения теплотехнических испытаний температура газов на выходе из топки поддерживалась в пределах 950±50^оС для предотвращения зашлаковывания поверхностей нагрева. При среднечасовом расходе топлива В_к~430 кг/ч (Q_н^р = 2 660 ккал/кг, W^p = 34%, А^р = 14,5%) полезное тепловосприятие установки (по сетевой воде) составило 1 Гкал/ч (1,2 МВт), а к.п.д. брутто - 83% (при температуре уходящих газов 180єС и коэффициенте избытка воздуха в них 1,5).

Рисунок 2. Общий вид опытно-промышленной установки с топливным складом

Содержание вредных примесей в продуктах сгорания при соблюдении требуемых топочных условий минимально и не превышает норм ПДВ. Результаты испытаний по сжиганию подстилочного помета приведены в табл. 1. Расчет потерь тепла и к.п.д. установки проводился по методу обратного баланса с использованием методики расчетов М.Б. Равича /1/. Эти результаты подтвердили, что ПП является достаточно эффективным видом биотоплива, который может сжигаться с минимальным выбросом вредных веществ в атмосферу.

Эффективная конструкция слоевой топки (рис. 3) с системой многозонного воздушного дутья обеспечила минимальный унос золы (коэффициент уноса золы а_ун?0,2-0,3). Объемы золы, выгруженной из топки и из золоуловителя находились в соотношении ~5:1. Более 93% частиц золы, уловленной в золоуловителе имели размеры не более 100 мкм, в т.ч. 33% - до 50 мкм. При плотности этой золы не более 400 кг/м³ скорость витания ее частиц не превышает 3-5 см/с. В табл. 1 приведен фракционный состав золы ПП и его сравнение с золой от сжигания подсолнечной лузги в котле Е-12-14 (г. Кропоткин, завод по экстракции растительных масел, золоуловитель типа МПУ-26).

Рисунок 3. Топочное устройство

Таблица 1

Результаты испытаний по сжиганию ПП в промышленной установке

Примечания:* - измерения с помощью Testo-350

** - измерения ЦЛАТИ (протокол №26-П/4 от 29.03.2010г.).

Таблица 2

Фракционный состав и плотность золы ПП и подсолнечной лузги

теплотехнический подстилочный помет биотопливо удобрение

После завершения сжигания партии ПП установка была остановлена для ревизии состояния поверхностей нагрева. Поверхность водяного теплообменника была в значительной степени занесена летучей золой (рис. 4), которая легко удалялась при обдуве воздухом (рис. 5). Это говорит о необходимости оснащения котельных агрегатов, сжигающих такое топливо, аппаратами импульсной пневмоочистки поверхностей нагрева.

Рисунок 4. Поверхность водяного теплообменника после недельной эксплуатации на ПП

Рисунок 5. Поверхность водяного теплообменника после обдувки воздухом

В сочетании с ограничением температуры газов на выходе из топки не выше 1000єС это обеспечит длительное поддержание стабильного к.п.д. котлов.

Результаты тестовых испытаний по сжиганию 56 т ПП Петелинской птицефабрики показали, что он является эффективным видом топлива, который может сжигаться с минимальным выбросом вредных веществ в атмосферу. Также возможно сжигание клеточного помета при достижении конечной влажности не более 50% путем либо предварительного смешения с сухими древесными или растительными отходами, либо предварительной подсушки помета продуктами его же сгорания.

Экономическая эффективность замещения ПП натуральных топлив на примере природного газа приведена в табл. 3.

Таблица 3

* - в расчетах стоимость природного газа принята с учетом транспортных затрат - 3,9 руб./тыс.нм³

** - в состав эксплуатационных затрат включены затраты на электроэнергию, реагенты на ХВО и персонал.

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. Зола вносится в почву в сухом виде без дополнительной обработки. По опытным данным одного из подмосковных хозяйств, применение этой золы вместо обычных минеральных удобрений повысило урожайность с/х культур на 10-15%. Выход золы составляет 10-15 % от количества исходного помета. Оптовая стоимость 1 т золы составляет 5500 руб./т. В зависимости от требований потребителя зола может затариваться в мешки (биг-бэги) или вывозиться к месту использования в насыпном виде в закрытом транспорте. Ее использование в качестве минерального удобрения существенно увеличит экономическую эффективность использования ПП в качестве альтернативного биотоплива в котельных.

Использованная литература

Равич М.Б. Упрощенная методика теплотехнических расчетов. - М.: Наука, 1966 - 416 с.

Размещено на Allbest.ru