Müllverbrennung. Kessel laufen mit Vogelkot

Zharkov G. V. *, Ph.D. Betrunkener K. E. **, Pupin V. B. ** .
* LLC „Adaptika“ ( Stadt Weiße Küste, Brjansk, Russland),
** Institut für Gas NASU (Kiew, Ukraine)

Anmerkung. Mit der Entwicklung der Geflügelhaltung wird das Problem der Wiederverwertung von Hühnermist immer wichtiger. Abfall ist eine starke Verschmutzung des Bodens, der Wasser- und Luftbecken. Gleichzeitig ist Gülle ein wertvoller Rohstoff für die Herstellung von Düngemitteln, Futtermittelzusatzstoffen und eine Energiequelle. Gebracht vergleichende Analyse verschiedene Richtungen der Müllentsorgung. Am effektivsten ist ein integrierter Recyclingansatz, der auf der Herstellung und Vergasung von Pellets aus Einstreumist unter Verwendung von Koksascherückständen als hochwertigem Dünger und der Erzeugung elektrischer und thermischer Energie für den Eigenbedarf und externe Verbraucher basiert. Angegeben sind die Zusammensetzungen des Generatorgases, das bei der Vergasung von Pellets aus Einstreu und einheimischem Mist anfällt. Das Schema des Unternehmens für die komplexe Abfallverarbeitung wird vorgeschlagen.

Derzeit die am schnellsten wachsende Branche Landwirtschaft Bereiche - Geflügelzucht. Es erzielt die höchste Produktionsrendite pro verbrauchter Futtereinheit. Infolgedessen von 2008 bis 2012 Russische Föderation Die Zahl der Vögel nahm stetig zu. In diesem Zeitraum stieg sie um 123,4 Millionen Stück. Allein im Jahr 2012 belief sich der Zuwachs auf mehr als 24 Millionen Stück und erreichte Anfang 2013 394,2 Millionen Stück. Offensichtlich hat die Geflügelindustrie, wie jede boomende Branche, Wachstumsschwierigkeiten. Eines der schmerzhaftesten Probleme ist die Entsorgung von Hühnermist.

Ministerium natürliche Ressourcen Die Russische Föderation hat am 2. Dezember 2002 den „Bundesklassifikationskatalog für Abfälle“ genehmigt, in dem Vogelkot als Stoff der Gefahrenklasse III aufgeführt ist. Geflügelfarmen begannen, schwere Strafen für die Entsorgung des sogenannten „gefährlichen Abfalls“ zu verhängen.

Unter Berücksichtigung des Dekrets der russischen Regierung vom 12. Juli 2003 Nr. 344 „Über die Zahlungsstandards für Emissionen in.“ atmosphärische Luft Schadstoffe aus stationären und mobilen Quellen, Einleitungen von Schadstoffen in Oberflächen- und Grundwasserkörper, Entsorgung von Produktions- und Verbrauchsabfällen“ Für die Entsorgung von Abfällen der Gefahrenklasse III (Vogelkot) aus Geflügelfarmen wird eine Geldstrafe von 497 Rubel erhoben. pro Tonne, wenn Vogelkot nicht in Geflügelfarmen entsorgt wird, sondern in Lagereinrichtungen anfällt. Nach Angaben des Landwirtschaftsministeriums belaufen sich die Zahlungen landwirtschaftlicher Unternehmen für die Ausbringung von Mist und anderen Abfällen auf ihren Flächen derzeit auf 35 Milliarden Rubel. pro Jahr, ohne Bußgelder wegen Umweltverschmutzung Umfeld.

Abfallfreier Mist ist im Hinblick auf die chemische Belastung der Umwelt zehnmal gefährlicher als Siedlungsabfälle. Da Abfall ein günstiges Umfeld für die Erhaltung und Entwicklung verschiedener Mikroorganismen und Helminthen darstellt, besteht die Gefahr einer Kontamination von Gewässern, Böden, Grundwasser, Futtermittel und Weiden gefährliche Krankheitserreger für Mensch und Tier. Entsprechend Weltorganisation Im Gesundheitswesen können sich in dieser Umgebung mehr als 100 Arten verschiedener Krankheitserreger bei Tieren und Menschen erfolgreich entwickeln.

höchstes Level Bei der Entsorgung von einstreufreiem Mist kommt es zu Umweltbelastungen. Die Fläche der mit organischen Abfällen, einschließlich Vieh, kontaminierten Felder in der Russischen Föderation beträgt mehr als 2,4 Millionen Hektar, wobei 20 % stark verschmutzt sind, 54 % verschmutzt sind und 26 % leicht verschmutzt sind. Diese Gebiete sind eine ständige Quelle der Verschmutzung der Biosphäre. Bei Langzeitlagerung Streu auf unbefestigten, offenen Flächen Niederschlag, Die ökologischen Probleme unvermeidlich. In der Oberflächenschicht des Bodens (0,4 m) erreicht der Gehalt an mineralischem Stickstoff 4950 kg/ha, darunter übersteigt der Gehalt an Nitratstickstoff 2500 kg/ha, was 17-mal höher ist als in unverschmutztem Boden. Im Grundwasser übersteigt der Gehalt an Nitratstickstoff den Gehalt im Drainagewasser aus dem Feld um das Zweifache, an Ammoniakstickstoff um das Achtfache, an Phosphor um das 11-fache und an Kalium um das 10-fache. Allein der Umweltschaden durch Verstöße gegen die Vorschriften zur Verwendung von abfallfreiem Mist wird derzeit auf 150 Milliarden Rubel geschätzt. Der Schaden, der durch gesundheitliche Beeinträchtigungen von Mensch und Tier entsteht, lässt sich nicht einmal annähernd abschätzen. Die Inzidenzrate der Bevölkerung in Gebieten, in denen große Viehzuchtbetriebe und Geflügelfarmen tätig sind, ist 1,6-mal höher als der Durchschnitt in der Russischen Föderation.

Die vorgelegten Daten bestätigen, dass eine gut organisierte Abfallentsorgung sowohl für die erfolgreiche Durchführung einer wettbewerbsfähigen Produktion als auch für die Gewährleistung des Zusammenlebens von Geflügelfarmen und der Bevölkerung angrenzender Gebiete von großer Bedeutung ist.

Hühnermist ist nicht nur Abfall, sondern auch ein wertvoller Rohstoff, der genutzt werden muss. Es ist bekannt, dass Vogelkot:

  • organischer Dünger mit hohem Gehalt Nährstoffe. Hühnermist ist als Dünger dem Mist überlegen, er enthält: Stickstoff (N) – 1,6 %, Phosphor (P) – 1,5 %, Kalium (K) – 0,8 %, Kalzium (Ca) – 2,4 %, Magnesium (Mg) – 0,7 %, Schwefel (S) – 0,4 %. Es enthält auch Spurenelemente: Kupfer, Mangan, Kobalt, Zink und Aminosäuren;
  • wertvoller Futterzusatz. Trocken Hühnermist enthält 26–38 % Rohprotein, 12–14 % Ballaststoffe, 3–5 % Fett, 3–9 % Kalzium, bis zu 5 % Phosphor;
  • Biokraftstoff, dessen unterer Heizwert je nach Vorhandensein und Zusammensetzung der Einstreu 3500...4000 kcal/kg Trockengewicht beträgt.

Der Einsatz von Streu ist nicht nur technisch möglich, sondern auch wirtschaftlich sinnvoll. Es ist von Interesse, ein Unternehmen zu gründen, das auf die integrierte Nutzung von Müll in allen oben genannten Bereichen ausgerichtet ist. Lassen Sie uns die wichtigsten Bestimmungen dieses Ansatzes skizzieren.

Streu als Rohstoff für die Herstellung von Düngemitteln. Der Kern des Prozesses besteht in der Herstellung körniger Düngemittel durch die Methode der beschleunigten Kompostierung. Dieser Ansatz erfüllt vollständig die Anforderungen des Dokuments „Veterinär- und Hygienevorschriften für die Vorbereitung zur Verwendung als organische Düngemittel von Gülle, Mist und Abfluss gegen infektiöse und parasitäre Krankheiten von Tieren und Vögeln“ (genehmigt vom Ministerium für Landwirtschaft und Ernährung der Russischen Föderation). Federation am 04.08.1997 Nr. 13-7-2 / 1027) und ermöglicht Ihnen den Erhalt eines hochwertigen umweltfreundlichen Produkts, nach dem eine stetige Nachfrage seitens der landwirtschaftlichen Erzeuger besteht. Anforderungen an Qualität, Kontrollmethoden, Lagerbedingungen, Transport und sogar die Normen für die Verwendung eines solchen Produkts wurden bereits entwickelt und in GOST R 53117-2008 „Organische Düngemittel auf Basis tierischer Abfälle“ festgelegt. Technische Bedingungen". Für die beschleunigte Kompostierung gibt es fertige Lösungen, es wurden Studien zur Wirkung von Düngemitteln auf Basis von kompostiertem Mist auf die Ernteerträge durchgeführt. Es bleibt übrig, einen Gerätesatz für die Herstellung von Geräten auszuwählen, ihn mit Energieträgern zu versorgen und mit dem Aufbau eines Netzwerks aus Verbrauchern, Produktion und Verkauf fortzufahren. Wenn die Kosten der hergestellten Düngemittel nicht hoch sind und die Form einfach zu verwenden ist, wird dieses Produkt natürlich ein bedeutender Konkurrent zu herkömmlichen Mineraldüngern sein.

Einstreu als Futterbestandteil für Großvieh Vieh . Ein Merkmal der Verdauung bei Vögeln ist die schnelle Bewegung der Nahrung durch den Verdauungskanal. Dadurch werden nicht alle Bestandteile und Nährstoffe aufgenommen. Infolgedessen übersteigt der Gehalt an einem so wertvollen Produkt wie Proteinen im Hühnermist 30 %. Der Verdauungstrakt von Wiederkäuern ermöglicht eine effiziente Extraktion von Nährstoffen aus dem Futter. Dies ermöglicht die Verwendung von Vogelkot als Zusatz zur natürlichen Ernährung von Rindern. Die Verwendung von unverarbeitetem Mist für diese Zwecke ist unmöglich: ein charakteristischer Geruch, Geschmacksqualitäten, pathogene und bedingt pathogene Mikroflora erlauben die Verwendung von Gülle als Futterzusatzstoff nicht. Durch Trocknen und Wärmebehandlung können jedoch Gerüche beseitigt und die Mikroflora zerstört werden. Dies eröffnet vielfältige Einsatzmöglichkeiten für Hühnermist. In vielen Ländern, darunter auch in der UdSSR, wurden Studien über die Wirkung der Verwendung von Gülle als Top-Dressing durchgeführt und zeigten ausnahmslos gute Ergebnisse. Auf dieser Grundlage genehmigte das Landwirtschaftsministerium bereits 1976 die „vorübergehenden Veterinär- und Hygieneanforderungen für trockener Vogelmist, der zur Fütterung von Nutztieren verwendet wird.“

Die Fütterung in Form von zubereitetem Hühnermist kann die Gewichtszunahme der Tiere während der Mast erheblich steigern und gleichzeitig die Kosten für die Bereitstellung dieser Gewichtszunahme senken. Wie bei der Verwendung von Gülle als Düngemittel gelten auch hier die gleichen Voraussetzungen für eine flächendeckende Nutzung: niedriger Preis und einfache Handhabung.

Müll als Energieressource. Machen Sie sofort eine Reservierung, dass die Verwendung von Native (ohne Müll) Müll zur Deckung des Energiebedarfs halten wir für unzumutbar. Mendelejews Satz über Öl lässt sich voll und ganz auf Hühnermist übertragen. Einheimische Einstreu sollte wie oben beschrieben verwendet werden. Im Hinblick auf Einstreumist, dessen Entsorgung ein echtes Problem darstellt und dessen Verarbeitungsergebnisse nicht so eindeutig sind, ist der sinnvolle Einsatz als Energieressource absolut gerechtfertigt. Für eine solche Nutzung sind mehrere Richtungen möglich: Erzeugung von Biogas und dessen weitere Nutzung; direkte Verbrennung; Vergasung und Nutzung des entstehenden gasförmigen Brennstoffs.

Biogasproduktion umfasst die anaerobe Zersetzung von Gülle, die Reinigung von Biogas und die Verbrennung in Gaskolbenmotoren zur Erzeugung von Strom und Wärmeenergie durch Nutzung der Wärme aus Motorabgasen.

Lassen Sie uns die Effizienz eines KWK-Komplexes auf Basis einer Biogasanlage anhand der folgenden Daten bewerten:

  • Die Biogasausbeute bei der anaeroben Zersetzung von Hühnermist mit Einstreu mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 60 % erreicht laut ZORG Biogas 90 m³ pro 1 Tonne.
  • Heizwert von Biogas - 5000-6500 kcal / nm 3;
  • beim Betrieb von Gaskolbenmotoren können bis zu 40 % des ursprünglichen Energiepotentials des Kraftstoffs in Form von Wärmeenergie gewonnen werden;

Die Analyse der präsentierten Daten zeigt:

  • Aus 10 Tonnen Gülle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 45 % werden 13,75 Tonnen Gülle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 60 % gewonnen
  • die Gasleistung beträgt 13,75 t/h ∙90 m³/t = 1237,5 m³/h;
  • das Energiepotential des entstehenden Gases beträgt 1237,5 m³/h ∙ 5750 kcal/m³ = 7,12 (8,28 MW∙ h);
  • was die Stromerzeugung ermöglicht - 8,28 MW ∙ 0,35 = 2,9 MW ∙ Stunde;
  • Darüber hinaus beträgt die Produktion von Wärmeenergie 7,12 Gcal ∙ 0,4 = 2,85 Gcal.

Somit sorgt der Komplex, der für die Produktion von Biogas aus 10 t/h Einstreuhühnermist mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 45 % und die Produktion von elektrischer und thermischer Energie ausgelegt ist, für die Erzeugung von: 2,9 MW elektrischer Energie und 2,85 Gcal Wärmeenergie.

Die Vor- und Nachteile dieser Technologie sind bekannt. Wir listen die Hauptprobleme auf: ein langer und ziemlich dünner Prozess der Rohstoffverarbeitung, die Notwendigkeit, die Temperatur des Substrats über der Umgebungstemperatur zu halten, große Mengen an Düngemitteln mit hoher Luftfeuchtigkeit (92 ... 95 %), die bei der Verarbeitung anfallen. Ein wesentliches Problem bei einer solchen Güllenutzung sind auch die hohen spezifischen Kapitalinvestitionen für die Anlage von Anlagen, die im untersuchten Fall 2000 ... 2500 Euro pro 1 kW installierter Leistung erreichen.

direkte Verbrennung. Stellen Sie sich eine ähnliche Situation vor, bei der es um die Erzeugung elektrischer und thermischer Energie geht. Einstreumist wird in einem Dampfkessel verbrannt, der erzeugte Dampf wird über eine Dampfturbine zur Stromerzeugung genutzt. Betrachtet man die Komplexe unter den gleichen Bedingungen, so erhält man:

  • die Kapazität des Mistverarbeitungskomplexes beträgt 10 t/h (bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 45 %);
  • Effizienz Dampfkessel mit Festbrennstoffbetrieb - 82 %;
  • Effizienz Dampfturbinengenerator bei Betrieb im Kondensationsbetrieb -25 %.

Analyse der präsentierten Daten:

  • Nehmen wir den spezifischen unteren Heizwert des Trockenmaterials von 4000 kcal/kg, was bei der Verwendung von Sägemehl als Füllstoff durchaus gerechtfertigt ist. Dann beträgt die gesamte Verbrennungswärme von Einstreumist bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 45 %:
    4000 ∙ (1 -0,45) - 550 ∙ 0,45 \u003d 1952,5 kcal / kg
  • Das Energiepotential der in einer Stunde im Kessel verbrannten Gülle beträgt:
    1952,5 ∙ 10000 = 19,52 Gcal
  • Energiepotenzial von aus Gülle gewonnenem Dampf:
    19,52 Gcal ∙ 0,82 = 16 Gcal (18,6 MW∙h)
  • Erzeugung elektrischer Energie mittels einer im Kondensationsmodus arbeitenden Dampfturbine:
    18,6 MWh ∙ 0,25 = 4,65 MWh.

Es besteht auch die Möglichkeit, den Komplex mit einer Turbine zu betreiben, die eine industrielle Dampfentnahme oder einen Heizbetrieb ermöglicht. In diesem Fall wird die Stromproduktion reduziert, der Komplex kann jedoch liefern Wärmeenergie.

So kann ein Komplex, der für die direkte Verbrennung von 10 t/h Hühnermist mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 45 % und die Erzeugung elektrischer Energie ausgelegt ist, bis zu 4,65 MW Strom erzeugen.

Im Vergleich zur zuvor besprochenen Technologie werden die Kapitalkosten deutlich niedriger sein. Mittel Stückkosten für den Stromerzeugungskomplex im Dampfkreislauf beträgt 1500 Euro pro 1 kW installierter Leistung.

Leider ist die Verbrennung von Einstreumist ohne Vorbehandlung eine komplexe Aufgabe, deren Lösung mit der Notwendigkeit verbunden ist, die Einhaltung von Umweltstandards sicherzustellen. Die Luftfeuchtigkeit und Zusammensetzung des zu entsorgenden Mülls ist kein konstanter Wert, der sich auf die Funktionsweise der Anlage und die Zusammensetzung der Emissionen auswirkt.

Weltweit wird der Müllverbrennung große Aufmerksamkeit geschenkt. Spezifische Anforderungen an die Abfallverbrennung sind in der Richtlinie 2000/76/EG des Europäischen Parlaments über die Abfallverbrennung festgelegt. Dieses Dokument besagt, dass es beim Brennen obligatorisch ist ungefährlicher Abfall besteht darin, im Ofenraum eine Temperatur von mindestens 850 °C aufrechtzuerhalten und gasförmige Produkte mindestens 2 Sekunden lang auf dieser Temperatur zu halten. Werden gefährliche Abfälle verbrannt, die mehr als 1 % halogenierte organische Verbindungen, ausgedrückt als Chlor, enthalten, muss die Temperatur mindestens 1100 °C betragen. Die Probleme der direkten Verbrennung und mögliche Umweltrisiken verringern den Wert dieses Ansatzes für die Verwendung von Gülle erheblich.

Vergasung. Eine echte Alternative zur Biogasproduktion und zu Direktverbrennungstechnologien kann die Technologie der Vergasung von Hühnermist mit anschließender Nutzung des erzeugten Generatorgases zur Erzeugung von Wärme und Strom sein. Es ist wichtig, dass der Einsatz der Vergasungstechnologie im Rahmen eines multifunktionalen Komplexes zur Entsorgung von Hühnermist am effektivsten ist. Gleichzeitig sind die marktfähigen Produkte am Ausgang des Komplexes Düngemittel, Brennstoffpellets, elektrische und thermische Energie.

Es gibt verschiedene Technologien zur Herstellung gasförmiger Kraftstoffe durch thermische Verarbeitung. Basierend auf unseren eigenen Erfahrungen bei der Vergasung verschiedener Ausgangsprodukte, darunter Gülle und andere landwirtschaftliche Abfälle, gehen wir davon aus, dass das Kraftwerk aufbereiteten Kraftstoff mit stabilen Eigenschaften hinsichtlich Feuchtigkeitsgehalt, Energieindikatoren und Fraktionszusammensetzung verwenden muss. Nur dieser Ansatz ermöglicht eine stabile Leistung des Energiekomplexes. Zu den vorgeschlagenen Lösungen gehören:

  • Trocknen von Einstreumist auf eine relative Luftfeuchtigkeit von 20 %;
  • Granulierung von getrocknetem Mist;
  • Vergasung von Brennstoffpellets;
  • Nutzung des entstehenden gasförmigen Brennstoffs zur Erzeugung von Wärme und Strom;
  • Verwendung von Koksascherückständen zur Herstellung von Düngemitteln.

Betrachten Sie den Betrieb eines Komplexes zur Vergasung von Hühnermist unter den zuvor dargestellten Bedingungen:

  • die Kapazität des Mistverarbeitungskomplexes beträgt 10 t/h (bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 45 %);
  • Trocknung des Mists auf eine relative Luftfeuchtigkeit von 20 %
  • Granulierung, Energieverbrauch – 100 kW/t Granulat
  • Effizienz elektrische Gaskolbenmotoren – 35 %;
  • Erzeugung von Wärmeenergie – bis zu 40 % des ursprünglichen Energiepotenzials des Brennstoffs;
  • Effizienz Gasgenerator für Generatorgas - 75 %;
  • zusätzliche Produktion von Wärmeenergie 10 %;
  • Effizienz Trocknungskomplex 50 %
  • Bildung von Koksascherückständen – bis zu 20 %.

Analyse der präsentierten Daten:

  • Die spezifische Verbrennungswärme des trockenen Materials beträgt 4000 kcal/kg, was bei der Verwendung von Sägemehl als Füllstoff gerechtfertigt ist. Die gesamte Verbrennungswärme von Einstreumist beträgt bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 20 %:
    4000 ∙ (1 -0,2) - 550 ∙ 0,2 = 3090 kcal/kg

Eine Luftfeuchtigkeit von 20 % entspricht dem Gehalt von 200 kg Wasser in 1 Tonne Gülle. Um ein solches Ergebnis zu erzielen, müssen 1 Tonne Gülle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 45 % 312,5 kg Wasser entzogen werden. Als Ergebnis erhalten wir aus 10 Tonnen Mist mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 45 % 6,875 Tonnen Mist mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 20 %. Die Gesamtmenge an verdunsteter Feuchtigkeit beträgt 3125 kg.

  • Das Energiepotenzial der zur Vergasung zugeführten Gülle beträgt:
    3090 ∙ 6875 = 21,2 Gcal
  • Energiepotential des aus der aufbereiteten Gülle gewonnenen Gases:
    21,2 Gcal ∙ 0,75 = 15,9 Gcal (18,5 MW∙h)
  • Erzeugung elektrischer Energie mithilfe eines Hubkolbenmotors, der mit Generatorgas betrieben wird:
    18,5 MWh 0,35 = 6,48 MWh.
  • zusätzliche Wärmeerzeugung:
    15,9 Gcal∙ 0,1+15,9 Gcal∙ 0,4 = 7,95 Gcal.
  • Produktion von Koksascherückständen: 6,875 t ∙ 0,2 = 1,375 t/h

Der Rückstand, dessen Feuchtigkeit nahe bei 0 liegt und dessen Gehalt an Mineralien höher ist als der des ursprünglichen Mists, wird als Füllstoff bei der Herstellung von kompostierten Düngemitteln verwendet.

Energiekosten für den Betrieb des Komplexes:

  • Kottrocknung, wodurch 3125 kg Feuchtigkeit pro Stunde entfernt werden. Wärmeenergieverbrauch:
    550 kcal / kg ∙ 3125 kg / 0,5 = 3,44 Gcal;
  • Herstellung von Granulat zur Sicherstellung des Betriebs des Komplexes:
    6,875 t ∙ 100 kWh = 687,5 kWh.

Somit liefert der Komplex, der für die Vergasung von 10 t/h Einstreu-Hühnermist mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 45 % und die Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie, abzüglich der Energie für den Eigenbedarf, ausgelegt ist, die Erzeugung von 6,48 – 0,6875 = 5,8 MW Strom und 7,95 - 3,44 = 4,5 Gcal thermische Energie.

Der Vergasungskomplex kann gasförmigen Brennstoff liefern, um den Betrieb von Energieanlagen – Kesseln, Öfen und anderen brennstoffverbrauchenden Einheiten – sicherzustellen. Anstelle von Kolbenmaschinen zur Erzeugung elektrischer Energie können auch Lösungen zur Erzeugung und Nutzung von Dampf in Turbogeneratoren oder Dampfmaschinen eingesetzt werden.

Merkmale des Betriebs des Komplexes, einschließlich der Vergasung von aufbereitetem Hühnermist, sind wie folgt:

1. Die Technologie beinhaltet die Verwendung eines umgekehrten Vergasungsprozesses, bei dem gasförmige Produkte in einer reagierenden Hochtemperaturzone gebildet werden. Das Betriebstemperaturniveau von 1000….1200°C gewährleistet eine zuverlässige Zerlegung von Kohlenwasserstoffverbindungen in einfache Bestandteile. Die Zusammensetzung des Gases, das aus mit Sägemehl gefüllter Einstreumist entsteht, ist in Tabelle 1 dargestellt. Im Rahmen der Untersuchung der Möglichkeit der Verwendung von aufbereitetem Mist als Brennstoff wurden auch Tests zur Vergasung von granuliertem einheimischem Mist durchgeführt, die zeigten, dass die Gewinnung von Energiegas daraus nur möglich ist, wenn der Luftstrom mit Sauerstoff angereichert ist (Tabelle 1).

Tabelle 1. Gaszusammensetzung bei der Vergasung von Pellets aus Gülle

Komponenten

Material zur Vergasung, Strahlzusammensetzung

Einstreu mit Holzeinstreu, luftgeblasen

Einheimische Streu granuliert, Sauerstoffanteil in der Explosion

Brennwert, kcal / m 3

2. Die von der Firma Sibtermo (Krasnojarsk) zur Vergasung von Braunkohle entwickelte Vergasungstechnologie wurde bei der Abfallverarbeitung eingesetzt. Die Funktionsweise des Generators geht aus dem Schaltplan des Geräts hervor, der in Abb. 1 dargestellt ist. Der Generator ist mit Kraftstoff gefüllt. Die oberste Kraftstoffschicht wird durch elektrische Heizung auf die Selbstentzündungstemperatur erhitzt. Von unten wird dem Generator dann Luft zugeführt. Dadurch erwärmt sich die Reaktionsschicht und der Vergasungsprozess beginnt. Während des Betriebs des Generators bewegt sich die Reaktionsschicht nach unten und darüber bildet sich eine Schicht aus Koksascherückständen, in der eine zusätzliche Gasreinigung stattfindet. Die Organisation des Generatorbetriebs mit geringen Gasdurchflussraten im Innenraum gewährleistet eine lange Verweilzeit der Vergasungsprodukte in der Zone hohe Temperaturen und geringe Entfernung von Aschepartikeln. Die Betriebszeit des Generators bei einer Last beträgt mindestens 9 Stunden. Am Ende des Prozesses stoppt die Luftzufuhr, der Generator kühlt ab, die Koksascherückstände werden entladen und der Arbeitszyklus wiederholt sich. Der Betrieb des Komplexes mit einer installierten Leistung von 2 MW für Generatorgas (Abb. 2) bestätigte die Zuverlässigkeit der Anlage und ihre hohe Wirtschaftlichkeit. Das automatische Kontrollsystem behält den Überblick wichtige Ereignisse Verwalten Sie während des Betriebs des Komplexes den technologischen Prozess zeitnah und speichern Sie die Werte wichtiger Parameter (Abb. 3). Der Komplex zur Gewährleistung des Betriebs besteht aus drei Gasgeneratoren des gleichen Typs, deren abwechselnder Betrieb den Betrieb der übrigen Ausrüstung des Komplexes im Dauerbetrieb gewährleistet.

3. Das entstehende Gas wird gekühlt, gereinigt und kann in Kraftwerken verwendet werden. Gleichzeitig entsprechen die Umweltindikatoren während der Nutzung dem Schadstoffausstoß beim Betrieb von Kraftwerken mit Erdgas.

Abb.1. Schematische Darstellung eines Batch-Gasgenerators
Bezeichnungen:

- Kraftstoffreserveschicht;

- eine Schicht aus Erhitzung, Oxidation und Reduktion;

— Schicht aus Koksascherückständen;

ist die Richtung des Gasflusses.

Technologie zur hochwertigen Reinigung von Generatorgas sowie Anlagen zur Erzeugung elektrischer und thermischer Energie daraus mittels Motoren Verbrennungs entwickelt von Adaptika LLC. Die erste der in Betrieb genommenen Einheiten mit einer installierten Leistung von 100 kW für elektrische Energie, die als Brennstoff Generatorgas aus Holzabfällen nutzt, ist seit mehr als zwei Jahren in Betrieb, was die Zuverlässigkeit des entstandenen Komplexes bestätigt. Es wurde eine technologische Kette zur Verarbeitung von Holzabfällen in elektrische und thermische Energie ausgearbeitet und die Serienproduktion von Energieerzeugungskomplexen etabliert. Der nächste naheliegende Schritt war die Entscheidung, landwirtschaftliche Abfälle zu entsorgen, darunter auch die Verarbeitung von Einstreumist. Die spezifischen Kapitalkosten für die Errichtung des Komplexes überschreiten nicht 2000 Euro pro 1 kW installierter elektrischer Leistung.

Abb.2. Der Betriebskomplex zur Vergasung von Biorohstoffen mit einer Leistung von 2 MW.

Abb. 3. Gedächtnisdiagramm des Komplexes zur Herstellung und Nutzung von Generatorgas.

Ein Vergleich der Ergebnisse der für die betrachteten Technologien durchgeführten Analyse zeigt die Überlegenheit der Vergasungstechnologie hinsichtlich der Energieeffizienz der Güllenutzung und der relativen Einfachheit des Schemas zur Herstellung und Nutzung von Generatorgas. Die Kapitalkosten für die Errichtung von Vergasungskomplexen und die Nutzung von Generatorgas sind vergleichbar mit den Kosten für andere Technologien.

Die oben genannten Materialien zeigen, dass ein umfassender Ansatz zur Entsorgung von Hühnermist am effektivsten ist. Die Produktion von Energie über den eigenen Bedarf hinaus sowie die Produktion von Düngemitteln für den Einsatz auf den eigenen Feldern steigern die Effizienz und Wirtschaftlichkeit des Gesamtunternehmens deutlich. Es wird von folgender Produktionsstruktur ausgegangen (Abb. 4):


Der Komplex ist für die Herstellung von Düngemitteln aus kompostiertem Hühnermist, Brennstoffpellets, granulierten Futterzusätzen sowie Wärme und Strom ausgelegt. Es empfiehlt sich, die Kapazitäten der Einheiten mit einem gewissen Spielraum zu wählen, was eine flexible Nutzung des gesamten Komplexes mit überwiegender Produktion des profitabelsten Produkttyps in einem bestimmten Zeitraum gewährleistet.

Derzeit wird das Problem, andere als herkömmliche Energiequellen zu finden, immer akuter. Die Vorräte an traditionellen Energieträgern sind endlich und nicht billig, daher werden zunehmend erneuerbare Energiequellen bevorzugt. Die Menschheit nutzt bereits das Potenzial von Wasser, Wind und Sonne, aber auch eine der erneuerbaren Brennstoffquellen sind die Abfallprodukte der Menschheit selbst.

Die Spezialisten von Turbopar befassen sich seit mehr als 6 Jahren erfolgreich mit den Problemen des Recyclings von Geflügel, Vieh und der Landwirtschaft im Allgemeinen.

1. Arten von Biokraftstoffen.

Biokraftstoffe sind Kraftstoffe, die durch die Verarbeitung tierischer oder pflanzlicher Nebenprodukte (Biomasse) gewonnen werden. Dies sind Holz (Späne), Stroh, Kuchen, Schalen von Ölsaaten und Abfallprodukte von Haustieren und dem Menschen selbst. Und diese Energiequelle wird existieren, solange der Mensch und unser Planet existieren.
Verschiedene Arten von Biokraftstoffen haben ein unterschiedliches Energiepotenzial und erfordern dementsprechend einen unterschiedlichen Ansatz zur Ausschöpfung dieses Potenzials.

2.Methoden zur Verwendung von Biokraftstoffen(Vorbereitung für den Einsatz im Heizraum zur späteren Versorgung der Heizkessel).

Es gibt verschiedene Technologien für die Nutzung von Biokraftstoffen und die Aufbereitung des Endprodukts daraus für die Einspeisung in den Kesselofen. Und die Auswahl einer bestimmten Technologie für eine bestimmte Art von Biokraftstoff hängt von den Bedingungen des Kunden ab. Zuvor haben wir uns mit der Verwendung von Hackschnitzeln befasst. In diesem Abschnitt werden wir die Entsorgung anderer Arten von Biokraftstoffen sowie Bioabfällen hervorheben.

Abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt des ursprünglichen Brennstoffs, seinen Eigenschaften und seiner Herkunft werden Technologien wie Direktverbrennung, Vergasung oder Biogaserzeugung unterschieden. Wenn also der Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsbrennstoffs mehr als 50 % beträgt, ist es in der Regel sinnvoller, die Biogaserzeugungstechnologie zu verwenden, wenn der Feuchtigkeitsgehalt weniger als 50 % beträgt, direkte Kraftstoffverbrennungsmethoden oder Kraftstoffvergasung.
Bleiben wir bei allgemeine Beschreibung jede dieser Methoden.

Biogas-Methode. Der Kern dieser Methode ist wie folgt: Biokraftstoff (Biomasse) wird in Bioreaktoren geladen, wo ein Fermentationsprozess stattfindet, bei dem Methanbakterien das primäre Biogas selbst produzieren. Die Anforderungen an diese Technologie sind sehr hoch, es besteht kein Verstoß gegen die Technologie oder die Temperaturkontrolle
Das Pressen kann zum Absterben von Bakterien und dementsprechend zur Abschaltung des Bioreaktors zur Reinigung führen.

Die Nachteile dieser Methode sind sowohl zusätzliche Kosten für die Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts des anfänglichen Biokraftstoffs (je nach Jahreszeit bis zu 92–94 %) als auch für die Erwärmung des hinzugefügten Wassers (wenn die Technologie in Regionen mit kalten Jahreszeiten eingesetzt wird). Jahr) und eine ziemlich lange Zeit für die Aufbereitung des Brennstoffs selbst - Biogas. Es ist auch zu berücksichtigen, dass bei dieser Technologie die Gesamtmasse des Einsatzmaterials um 3-5 % reduziert wird, d. h. Als Methode, einschließlich der Abfallentsorgung, ist diese Technologie von geringem Nutzen (obwohl das Produkt nach der Fermentation in einigen Fällen als Dünger verwendet werden kann). Gleichzeitig sind jedoch die unbestrittenen Vorteile dieser Technologie hervorzuheben wie:
- hoher Heizwert des resultierenden Brennstoffs (Biogas ist aufgrund seiner Eigenschaften dem Erdgas am nächsten),
- Nutzung des produzierten Biogases für verschiedene Bedürfnisse, auch zur Gewinnung von Biokraftstoffen für Autos,
- erhebliche Einsparungen bei der Energiegewinnung, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsbrennstoffs hoch ist (ab 65 %).

Ein separater Bestandteil dieser Technologie ist die Entsorgung von Hühnermist von Legehennen, dessen Feuchtigkeit 90 % oder mehr erreichen kann. Dies ist vor allem auf den hohen Stickstoffgehalt in dieser Art von Kraftstoff zurückzuführen, der zur Bildung von führt eine große Anzahl Stickstoffhaltiges Wasser, das kostspielige Entsorgungslösungen erfordert.


Vergasungsmethode. Die Methode basiert auf der Gewinnung von Generatorgas. Diese Technologie wird bei einem Kraftstofffeuchtigkeitsgehalt von bis zu 50 % eingesetzt (auch wenn die Hersteller solcher Geräte einen höheren Feuchtigkeitsgehalt angeben, sollte berücksichtigt werden, dass sie nicht täuschen, sondern nur über den Feuchtigkeitsgehalt des ursprünglichen Kraftstoffs sprechen. Ein Brikett mit einem maximalen Feuchtigkeitsgehalt von 50 % gelangt in den Vergaser).
Diese Technologie erfordert im Gegensatz zur auf Biogas basierenden Technologie eine Brikettierung (bei der Biogastechnologie kann man sich auf den Brennstoffansaug- und Mischbereich beschränken, wonach die resultierende Primärmasse in den Bioreaktor geladen wird). Dadurch entstehen für diesen Knoten zusätzliche Stromkosten. Zu beachten sind auch die Anforderungen an den Aschegehalt des Ausgangsbrennstoffs, der 40 % nicht überschreiten sollte (der maximal erreichbare Wert liegt bei heutigen Versuchen bei 45 % Aschegehalt). Diese Anforderung hängt damit zusammen, dass diese Technologien auf einer Verbrennung mit begrenzter Luftzufuhr basieren. Kraftstoff mit einem hohen Aschegehalt hat keine stabile Verbrennung. Darüber hinaus sind erhebliche Kosten für die Aufrechterhaltung dieses Prozesses erforderlich. Wir stellen auch fest, dass das resultierende Gas im Vergleich zu Biogas schlechtere Qualitätsmerkmale aufweist (so dass der Heizwert und die Verbrennungswärme von Generatorgas drei- bis fünfmal niedriger sein können als bei Biogas). Wenn das entstehende Gas außerdem der GPU zugeführt werden soll, ist ein zusätzliches Gasreinigungssystem aus Verbrennungsprodukten sowie eine Kühlkammer erforderlich. Es ist auch zu berücksichtigen, dass diese Technologie derzeit zumindest auf dem Gebiet der GUS-Staaten hauptsächlich auf experimenteller Ebene entwickelt wird und starke Einschränkungen hinsichtlich der möglichen Menge der verarbeiteten Biomasse bestehen.

Diese Technologien haben auch ihre eigenen einzigartigen Vorteile im Vergleich zu anderen Methoden. Einer der Hauptvorteile dieser Technologie besteht darin, dass sie auf nahezu jede Art von Kraftstoff anwendbar ist. Mit dieser Technologie kann Generator- oder Pyrolysegas nicht nur aus Biomasse, sondern auch aus Hausmüll (festem Abfall) und Erdölprodukten (Kunststoffe, Polyethylen usw.) gewonnen werden. Diese Technologie ist die stabilste und kontrollierbarste. Das Endprodukt (Generatorgas) ist in seiner Zusammensetzung stabil. Hinsichtlich der Investition ist diese Option mit der Direktverbrennungsmethode vergleichbar. Es findet eine erhebliche Abfallverwertung statt, was zweifellos auch einen Vorteil dieser Technologie darstellt, sowie die Tatsache, dass die Verbrennungsprodukte dieser Technologie (bei der Nutzung von Biomasse) hochwertige Düngemittel sind. Es ist zu beachten, dass der Zeitaufwand für die Gewinnung des Endprodukts in Form von Produktionsgas viel geringer ist als bei der Biogasmethode (bei Biogas kann die Zeit für die Gewinnung von Biogas je nach Art des verwendeten anfänglichen Biokraftstoffs bis zu 500 m betragen). 12-14 Tage) und hängt von der Leistung des Briketts, der Trocknungszeit und der Vergasungszeit ab. Abschließend stellen wir fest, dass bei dieser Methode auch keine schädlichen Emissionen in die Atmosphäre entstehen.
Das entstehende Generatorgas wird in den Standard eingespeist Gaskessel(Dampf oder Heißwasser), aber mit Brennern, die für Generatorgas recycelt werden.

direkte Verbrennungsmethode. Wie der Name schon sagt, besteht der Kern der Methode in der direkten Verbrennung von Biokraftstoffen. Mit dieser Methode Schlüsselwert hat noch nicht einmal Kesselausrüstung, sondern die Art der Brennstoffaufbereitung, obwohl ein Zusammenhang zwischen der Brennstoffaufbereitung und der geplanten Verbrennungsmethode (Kettenrost, Wirbel, Wirbelschicht etc.) besteht.
Diese Technologie erfordert einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffs (45 % und weniger), außerdem reagiert die vorherige Methode empfindlich auf den Aschegehalt der primären Biomasse. Darüber hinaus kann sich je nach Brennstoffart die Zusammensetzung der Anlage selbst ändern, beispielsweise radikal vom Brikettierer zum Brecher. Vergessen Sie auch nicht, dass es bei der klassischen Version dieser Technologie ein Emissionsproblem bei der Verbrennung gibt. Rauchgase, teilweise mit Temperaturen bis zu 250 0C, was natürlich nicht zur Umweltsituation rund um den Mini-KWK-Komplex beiträgt. Gleichzeitig erfordert das System recht teure Filtersysteme, um die Emissionen in die Atmosphäre zu reduzieren. Schadstoffe.
Diese Technologie ist die am weitesten entwickelte, obwohl in moderne Welt Immer mehr Arten von Biokraftstoffen versuchen, diese Technologie zu nutzen. Die Technologie ist bei der Umstellung eines Kesselhauses in ein Mini-BHKW auf lokale Brennstoffe gefragt, was die anfänglichen Kapitalinvestitionen erheblich reduzieren kann (das muss verstanden werden). wir redenüber Festbrennstoffkessel).
Es stellt sich möglicherweise die Frage, welche Methode anwendbar ist, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der ursprünglichen Biomasse 50–65 % beträgt? Und eine eindeutige Antwort wird es nicht geben, da dies der Grenzwert ist, bei dem durch wirtschaftliche Berechnung und Technologievergleich alles gezeigt wird.

TURBOPAR-Spezialisten führen Folgendes durch:

1. Analyse des vorhandenen Kraftstoffs.

2. Auswahl der effizientesten Kraftstoffverbrennung.

3. Die Wirkung des Recyclings.
Was bringt der Einsatz von Biokraftstoffen?
Der wichtigste Effekt des Einsatzes dieses Kraftstoffs liegt natürlich in erheblichen Kosteneinsparungen.
Wichtig ist aber auch die Tatsache, dass Biokraftstoffe im Gegensatz zu den klassischen Energieträgern (wie Kohle, Gas, Heizöl) erneuerbar sind. Diese Art von Kraftstoff ist nicht erschöpfbar. Früher oder später wird die Menschheit gezwungen sein, Energie gerade mit Hilfe erneuerbarer Brennstoffquellen zu gewinnen.

Es ist zu beachten, dass es sich bei Biokraftstoffen oft um Abfälle handelt, deren Entsorgung recht teuer ist, und was zu verbergen ist, diese Abfälle sind schädlich für die Umwelt. Somit kommt es bei der Verwendung von Biokraftstoffen neben der Einsparung von elektrischer und thermischer Energie durch die eigene Produktion auch zu einer erheblichen Einsparung bei der Abfallentsorgung, einschließlich landwirtschaftlicher Abfälle, sowie zu einer Einsparung der zuvor für die Abfalllagerung vorgesehenen Flächen vor deren Verbringung für Recycling, Umweltschutz (mindestens Umweltstrafen einsparen).

Lassen Sie uns also die Vorteile der Verwendung von Biokraftstoffen zusammenfassen und hervorheben:
1. Biokraftstoffe sind erneuerbar.
2. Die Kosten für Biokraftstoff sind deutlich niedriger als die Kosten für konventionellen Kraftstoff.
3. Aufgrund von Absatz 2 sind auch die Kosten der empfangenen thermischen und elektrischen Energie deutlich niedriger.
4. Als Brennstoffquellen kommen verschiedene Abfälle in Betracht, wie z. B. Stroh, Ölsaatenschalen, Abfälle aus der Zuckerverarbeitung (Rübenschnitzel, Spitzen), Gülle/Mist und viele andere Abfälle tierischen und pflanzlichen Ursprungs.
5. Das Endprodukt von Biobrennstoffkesseln und Mini-KWK-Anlagen ist nicht nur Wärme und Strom. Sehr oft können Abfälle aus Kesselhäusern und Mini-KWK-Anlagen, die mit Biokraftstoff betrieben werden, in Zukunft weiterverwendet werden (Düngemittel, Nebenprodukte in Form von Chemische Komponenten, Baugewerbe usw.).
6. Verbesserung der ökologischen Situation.
7. Einsparungen, und zwar sehr oft erheblich, bei der Entsorgung von Abfällen wie Mist/Mist, Ölsaatenschalen usw.

Beschreibung des Biobrennstoffkessels.

In diesem Abschnitt werden mehrere Kesselhäuser unter Berücksichtigung der Art der Aufbereitung des Endbrennstoffs beschrieben.

Heizraum für Biogas.

Grundlage ist, wie oben erwähnt, die Aufbereitung von Biogas mit anschließender Nutzung.
Eine erweiterte Zusammensetzung der Ausrüstung eines solchen Kesselhauses: Brennstoffannahmestelle, Anlagen zum Mischen von Biobrennstoffen, Bioreaktoren, Brennstoffversorgungssystem für Bioreaktoren, Biogasreinigungssysteme (falls erforderlich). Darüber hinaus können Sie je nach Zweck des Heizraums einen klassischen Gaskessel (Warmwasser oder Dampf) installieren. Wenn neben thermischer Energie auch elektrische Energie erzeugt werden muss, kann entweder eine GPU, eine Gasturbine oder eine Dampfturbine installiert werden. Nach der Gasturbine ist ein Abhitzekessel installiert.
Ein solcher Heizraum kann auch in der Nähe von Kläranlagen zur Entsorgung von Schlammansammlungen aufgestellt werden.

Heizraum zur Gaserzeugung.

Die erweiterte Zusammensetzung eines solchen Kesselhauses: eine Plattform zur Aufnahme des Ausgangsbrennstoffs, Mischausrüstung, Trocknungsausrüstung, Briketts, eine Gasgeneratoreinheit. Das resultierende Generatorgas wird dann entweder zu einem Gaskessel (Heißwasser oder Dampf) mit für dieses Gas angepassten Brennern oder zu einer GPU geleitet (im Fall einer GPU ist ein Generatorgasreinigungssystem erforderlich). Umgesetzt am dieser Moment In den GUS-Staaten gibt es Projekte, die nur auf der Grundlage der Pyrolyse bei der Verarbeitung von Holzspänen basieren.

Heizraum mit direkter Verbrennung.

Die Zusammensetzung dieses Kessels kann je nach Art des zur Verbrennung vorgesehenen Biobrennstoffs variieren.
So kann beispielsweise bei der Verwendung von Ölsaatenschalen ein erweiterter Ausrüstungssatz bestehen aus: einer Biokraftstoff-Annahmestelle, Kraftstoffförderern, Kraftstoffabgabebunkern und den Kesseln selbst (Heißwasser oder Dampf). Wenn es erforderlich ist, mehrere Arten von Schalen zu mischen oder den Schalen andere Arten von Pflanzenabfällen hinzuzufügen, werden Misch-, Trocknungs- und Brikettieranlagen installiert.
Das Folgende ist ein Beispiel für die Arbeit von Turbopar, der Entwicklung einer Vorprojektstudie zur Entsorgung von Hühnermist in der Ukraine im Jahr 2010.

Wie wurde die Entsorgung von Hühnermist gewählt? Kurze Beschreibung des Projekts.


Der Kunde stellte folgende Aufgabe: Ein großer Geflügelbetrieb sollte bis zu 200 Tonnen Einstreu pro Tag entsorgen und dabei Wärme und Strom beziehen. Der Betrieb des Mini-BHKW ist rund um die Uhr und ganzjährig möglich.
Auf dem Territorium der GUS-Staaten gibt es keine derartigen Projekte. Der größte Engpass bei diesem Projekt ist die Verarbeitung der Ausgangsbiomasse (Einstreumist), da deren Feuchtigkeitsgehalt je nach Jahreszeit schwankt. Der aus dieser Biomasse gewonnene Kraftstoff hat für sich genommen einen durchschnittlichen Heizwert und enthält viele Schadstoffe. Wurden in Erwägung gezogen Verschiedene Optionen Aufbereitung des Brennstoffs für die anschließende Zuführung zum Kessel – von der direkten Zuführung zum Ofen bis zur Staubverbrennung (Umwandlung des ursprünglichen Brennstoffs in Feinstaub mit höheren Verbrennungseigenschaften, mit anschließender Zuführung dieses pulverisierten Brennstoffs zu speziellen Öfen in Kesseln). Infolgedessen wurde die folgende Version vorläufig übernommen:
- Es wird ein Primärbrennstoffspeicher mit einer Brennstoffreserve für 7 Tage ununterbrochenen Betrieb des BHKW installiert,
- danach werden Anlagen zum Mischen mit anderen Arten von Biokraftstoffen installiert,
- Trocknungsgeräte,
- Mahlen auf die erforderliche Partikelgröße
- und Einspeisung in Dosierbunker vor den Kesseln.
Darüber hinaus erfolgt die Zuführung aus den Dosierbehältern direkt zu den Dampfkesseln.
Nach den Kesseln sind eine oder zwei Kondensationsdampfturbinen mit einstellbarer Dampfleistung installiert. Der Dampf aus den Extraktionen wird für den Eigenbedarf des Kesselhauses (in die Brennstofftrocknungsabteilung) und des Geflügelstalls geleitet.
Elektrische Energie wird für den Eigenbedarf der Geflügelfabrik verwendet. Reste ungenutzter elektrischer Energie werden an den öffentlichen Haushalt abgegeben elektrisches Netzwerk.
Außerdem wird dieses Mini-BHKW neben elektrischer und thermischer Energie als Nebenprodukt hochwertigen Dünger (Asche – ein Produkt der Biomasseverbrennung) produzieren, der entweder für den Eigenbedarf verwendet oder auf dem Düngemittelmarkt verkauft wird (Ein Bereich für die Verpackung von Düngemitteln ist vorhanden).
Auf die Offenlegung der Methoden zur Nutzung der Rauchgase von Mini-KWK-Anlagen und eine detaillierte Beschreibung der Anlagensysteme wird bewusst verzichtet. Sagen wir einfach, dass das Unternehmen während der Umsetzung des Projekts etwa 144 MW elektrische Energie pro Tag erzeugen wird, ebenso viel thermische Energie. Die Amortisationszeit für dieses Projekt beträgt unter Berücksichtigung aller Investitionen drei Jahre. Der architektonische Teil des Projekts wird ausgeführt Entsorgung von Hühnermist.

Dampfkocher, Warmwasserkessel, Gestaltung von Behandlungseinrichtungen

Kessel, die mit Vogelkot betrieben werden. Unser Unternehmen ist auf die Entwicklung, Erstellung, Umsetzung, Anpassung und Inbetriebnahme von Kesselhäusern für landwirtschaftliche Betriebe spezialisiert.

Die Entwicklung des Agrarkomplexes der Ukraine ist ohne die Entwicklung der Geflügelzucht undenkbar. Das Wachstum dieses Bereichs der Agrarwirtschaft bringt jedoch eine Zunahme der Abfallmenge in Form von Müll mit sich. Im traditionellen Ansatz gelten Vogelkot als giftige Produktionsabfälle der Gefahrenklasse III. Die Platzierung auf offenen Flächen führt zu einer starken Umweltverschmutzung. Daher liegt die Boden-, Grundwasser- und Luftverschmutzung in den führenden Geflügelzuchtregionen um ein Vielfaches über den zulässigen Normen.

Unsere Experten haben verschiedene Methoden zur Entsorgung von Vogelkot entwickelt.

Durch die Herstellung von Düngemitteln kann die Müllentsorgung in ein profitables Geschäft umgewandelt werden. Es gibt jedoch noch eine andere Möglichkeit – die Verwendung von Mist zum Heizen der Geflügelställe selbst sowie der Wohn- und Verwaltungsräume.

Die Nutzung von Einstreumist als Brennstoff hat sehr große Aussichten.

Die Hauptvorteile der vorgeschlagenen Methode zur Entsorgung von Streumist sind:

  • vollständige und schnelle Entsorgung von Abfällen der Gefahrenklasse III;
  • Gewinnung dauerhaft genutzter thermischer und/oder elektrischer Energiearten und wertvoller Mineraldünger;
  • gute Anpassung an bestehende Wärme- und Stromversorgungssysteme von Geflügelfarmen. Es ist auch möglich, Zellstreu zu verbrennen, wenn sein Endfeuchtigkeitsgehalt nicht mehr als 50 % beträgt, und zwar durch Vormischung mit trockenem Holz oder Pflanzenabfällen oder durch Vortrocknung der Streu mit den Verbrennungsprodukten.

Einstreumist kann als erneuerbarer alternativer Biokraftstoff dienen, der für den Eigenbedarf der Geflügelfarm verwendet wird und Erdgas oder andere natürliche Brennstoffe ersetzt. Das Verbrennen von Einstreumist erfordert keine vorherige Vorbereitung (Granulieren, Mahlen, Trocknen usw.). Dies vereinfacht und reduziert die Kosten des technologischen Prozesses.

Durch die Verbrennung von 1 Tonne Einstreumist werden bis zu 270 m3 Erdgas oder bis zu 240 kg flüssiger Brennstoff (Heizöl, Heizöl) eingespart. In diesem Fall können bis zu 2 Gcal Wärme in die Form gelangen heißes Wasser oder bis zu 3 Tonnen Dampf für technologische Zwecke oder zur Erzeugung von 50 bis 500-600 kW Strom (abhängig von den Anfangs- und Enddampfparametern).

Als Brennstoff weist Einstreumist folgende thermische Eigenschaften auf (pro Arbeitsgewicht):

Die bei der Verbrennung von Einstreumist entstehende Asche ist ein komplexer Phosphor-Kalium-Kalk-Dünger mit einem hohen Gehalt an Spurenelementen und kann für verschiedene Kulturen in Dosierungen von 2 bis 10 c/ha je nach Bodenart und Kulturpflanzen eingesetzt werden und Art der Anwendung. Es wird ohne zusätzliche Bearbeitung trocken auf den Boden aufgetragen. Den Ergebnissen experimenteller Daten zufolge steigerte die Verwendung dieser Asche anstelle herkömmlicher Mineraldünger die Ernteerträge um 10–15 %. Die Ascheausbeute beträgt 10-15 % der Menge der ursprünglichen Einstreu.

Eine zuverlässige Verbrennung von Streumist wurde durch die Entwicklung spezieller Verbrennungsvorrichtungen möglich, die eine geschichtete Brennstoffverbrennung mit einer Wirbelverbrennung kombinieren. Die Konstruktion des Ofens mit einem Mehrzonen-Luftstrahlsystem sorgt dafür die notwendigen Voraussetzungen Verbrennung dieses hochfeuchten, kalorienarmen und aschereichen Brennstoffs mit minimaler Ascheverschleppung. Die Ergebnisse von Testversuchen zur Verbrennung von 56 Tonnen Einstreumist in einer Industrieanlage mit einer thermischen Leistung von 1,5 MW zeigten, dass diese effizient verbrennt und dabei nur minimale Schadstoffemissionen in die Atmosphäre abgibt. Um eine Verschlackung der Heizflächen während des Testzeitraums zu verhindern, wurde die Temperatur der Gase am Auslass des Ofens auf 950 ± 50 °C gehalten.

Das Tanklager ist mit einem Servicetank mit „lebendem“ Boden ausgestattet. Dampf aus dem Kessel (Druck bis 1,4 MPa, Temperatur bis 190 °C) wird an den technologischen Bedarf, an den Kessel des Warmwassersystems und an den Hilfsbedarf des Kesselhauses geleitet. Die im Ofen, in den Bunkern des Konvektionskanals des Kessels und im Aschefänger aufgefangene Asche wird kontinuierlich in den Aschespeicher abtransportiert. Je nach Bedarf des Verbrauchers kann die Asche in Säcken verpackt oder im geschlossenen Transport lose zum Verwendungsort transportiert werden. Für ein Kesselhaus, das für die Verbrennung von 75–80 Tonnen PP pro Tag ausgelegt ist und eine Wärmekapazität von ~ 7–8 Gcal/h (8–10 t/h gesättigter Dampf bei einem Druck von 1,4 MPa) hat, ist ein Raum mit a Größe von ~ 18 × 15 m und einer Höhe von bis zu 13 m. Der Heizraum kann aus vorgefertigten Metallkonstruktionen mit Sandwichpaneelen auf Basis einer Mineralbasaltdämmung mit einer Dicke von 100–150 mm und einer Feuerwiderstandsgrenze von 0,75–1,5 Stunden hergestellt werden.

Das Brennstofflager sollte sich in einem geschlossenen, unbeheizten Raum mit einer Fläche von mindestens 300 m2 (18 × 18 m) und einer Höhe von bis zu 6 m befinden und kann auch aus vorgefertigten Metallkonstruktionen mit Sandwichelementen bestehen. Die Wirtschaftlichkeit der Einstreuverbrennung und die Amortisationszeit der Investitionen hängen von der Menge ab. Die Verbrennung von Einstreumist unter Erzeugung von Dampf und Wärme ist eine kostengünstige und sich schnell amortisierende Maßnahme. Die geschätzte Amortisationszeit beträgt höchstens 18 Monate. Durch die Ergänzung der Dampf- und Wärmeerzeugung durch Stromerzeugung wird die Wirtschaftlichkeit dieser PP-Nutzungsart deutlich gesteigert. So können bei der Erzeugung von 10 t/h Dampf mit Parametern von 1,4 MPa und 250 °C im Heizbetrieb mit Erwärmung des Netzwassers auf bis zu 80 °C (Warmwasserbetrieb) ca. 900 kWh Strom erzeugt werden, davon mehr als 1000 kWh bis 200 kWh – für das Kesselhaus und der Rest – für den Eigenbedarf der Geflügelfarm.

Diese Methode der PP-Entsorgung ist die schnellste mit einer Amortisationszeit der Investitionsausgaben von nicht mehr als 1,5–2,0 Jahren. Die Komponenten Kapitalkosten und Wirtschaftlichkeit hängen von den tatsächlichen Gegebenheiten ab und werden für jeden Einzelfall berechnet. Die integrierte Wärmeerzeugung für Warmwasserbereitung und Heizung, Prozessdampf und Strom in Kesselhäusern auf Einstreumist wird die Unabhängigkeit von Geflügelfarmen von Energielieferanten und Tarifen deutlich erhöhen.

Brennstoff – Hühnermist, gemischt mit Einstreu aus Sonnenblumenschalen, getrocknet auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 23 %.

Der Versuchsaufbau ist ein Wirbelofen in Form eines abgesetzten Vorofens.

Ergebnisse des Experiments zur Verbrennung von Hühnermist

Ort des Experiments – Wolnjansk

Zeit - 26.-27.01.2011

Lufttemperatur im Raum - + 13- + 15 ° C

Lufttemperatur draußen - -15 °C

Brennstoff – Hühnermist, gemischt mit Einstreu aus Sonnenblumenschalen, getrocknet auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 23 %. Weitere Daten zum Kaloriengehalt, zur Fraktionszusammensetzung, zur Ausbeute an flüchtigen Bestandteilen sowie zur Zusammensetzung des Mineralstoffanteils liegen nicht vor.

Kurzbeschreibung Anlagen: Bei der Versuchsanlage handelt es sich um einen Wirbelofen in Form eines abgesetzten Vorofens. Der Vorofen wird in unmittelbarer Nähe des Dampfkessels E10-14 installiert und über eine wärmeisolierte Gasleitung mit diesem verbunden und mit dem TDM und dem vorhandenen Kesselautomatisierungssystem verwendet. Er ist konstruktiv nach folgendem Schema ausgeführt. Zylindrischer Körper, ausgekleidet mit Nutria mit feuerfestem Material, um die Wirbelbewegung zu organisieren, ist er mit zwei Verwirblern (oben und unten) und 4 Blaszonen entlang der Höhe ausgestattet. Im oberen Bereich befindet sich eine Einheit zur tangentialen Kraftstoffeinspritzung mit Primärluftzufuhr zur gemeinsamen Einspritzung mit Kraftstoff. Über der oberen Blaszone ist ein Drallerzeuger installiert, in den Sekundärblasluft eingespeist wird, um eine organisierte Freisetzung der Rauchgase aus dem Wirbelvorofen zu bewirken. Die untere Strahlzone besteht aus einem unteren Wirbelerzeuger mit einem zentralen Loch für den Ascheaustrag und Hauptstrahldüsen. Den mittleren Blaszonen wird Sekundärluft zugeführt, um die Stabilität der Wirbelströmung in der Höhe aufrechtzuerhalten.

Beschreibung des Experiments:

Das System des pneumatischen Transports zum Reaktor wurde getestet, die Wirbelbewegung im Ofen wurde organisiert. Folgende Zonen werden mit Luft versorgt:

Auswerfer;

Bodenwirbler:

Untere Strahldüsen des Hauptstrahls.

Die übrigen Explosionszonen werden durch den hohen Widerstand des Gasweges praktisch außer Kraft gesetzt.

Der Start der Anlage erfolgte im kalten Zustand durch Anzünden des Anzündmaterials. Das Kraftstoffversorgungssystem funktionierte zuverlässig. Der Wirbel befand sich in einem stabilen Zustand. Ablagerungen an den Wänden des Reaktors und der Feuerstelle wurden nicht beobachtet. Die Temperatur im Reaktor beträgt 800–1100 °C, abhängig vom Brennstoffverbrauch, der durch Änderung der Anzahl der Fördererumdrehungen eingestellt wird.

Aufgrund des Wassermangels im Kessel und der damit verbundenen Wärmerückgewinnung aus der Anlage war ein kontinuierlicher Dauerbetrieb nicht möglich.

Im Allgemeinen war es im Laufe des Tages erforderlich, den Wirbelvorofen dreimal zu starten, die Starts verliefen problemlos mit einem schnellen Übergang in den Betriebsmodus.

27.01.2011 (nach 15 Stunden).

Es wurden 2-3 Probestarts auf Holz durchgeführt, der Zündmodus wurde in einem heißen Feuerraum ausprobiert. Vorübergehende Stillstände waren mit dem Einfrieren des Brennstoffs im Bunker und dem Betrieb des Kesselsicherheitssystems verbunden. Alle Strahlzonen sind bis auf die untere Reihe der Hauptstrahldüsen aufgrund von Treibstoffmangel für den Transport vollständig geschlossen.

Die in der Ukraine am weitesten verbreitete Technologie zur Herstellung von Broilerfleisch besteht darin, Hühner auf dem Boden auf einer tiefen, nicht ersetzbaren Einstreu zu züchten. Die Hauptvorteile dieser Technologie liegen in der Verwendung relativ einfacher und kostengünstiger Geräte. hohes Niveau Mechanisierung technologische Prozesse, Einfachheit und geringe Arbeitsintensität der Geflügelpflege und Geflügelstallhygiene, weniger Mängel an Schlachtkörpern, wodurch deren Kategorisierung im Vergleich zur Käfighaltung verbessert wird. Der Hauptnachteil ist der Bedarf an einer erheblichen Menge knapper Bettwarenmaterialien. Basierend auf dem 1. ausgewachsenen Broiler müssen je nach Jahreszeit und Wachstumsperiode 1-1,5 kg Einstreu ausgegeben werden. Für 5-7 Wochen wachsende Hühner wird der Einstreu Einstreu hinzugefügt. Dadurch erhalten wir für jeden ausgewachsenen Broiler etwa 3-5 kg ​​Streumist (PP) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 15 bis 50 %. Wenn wir davon ausgehen, dass in der Ukraine pro Jahr etwa 500 Millionen Masthühner gezüchtet werden, beträgt die Ausbeute allein an Einstreu von Masthühnern mindestens 2 Millionen Tonnen. Rechnet man hier noch die PP hinzu, die durch die Haltung anderer Geflügelarten und Produktionsgruppen gewonnen werden, kann der Gesamtertrag auf nicht weniger als 3 Millionen Tonnen geschätzt werden.

Der Einsatz von PP bereitet Geflügelfarmen große Probleme. Für die Lagerung und Verarbeitung werden große Grundstücke benötigt. PP enthält eine erhebliche Menge umweltschädlicher Substanzen, häufig Unkrautsamen, Eier und Larven von Helminthen sowie pathogene Mikroorganismen. Es ist auch ein günstiges Umfeld für die Entwicklung von Fliegen, Nagetieren, Helminthen und Mikroorganismen und dient bei unsachgemäßer Lagerung, Verarbeitung und Verwendung als Quelle für die Verschmutzung von Grund- und Grundwasser, Böden und der Atmosphäre mit Schadstoffen eine epizootische sowie gesundheitliche und epidemiologische Bedrohung für die Geflügelfarmen selbst, die umliegenden Gebiete und die Umwelt im Allgemeinen.

Nach Angaben des Landesabfallklassifizierers wird der Abfall der Gruppe III zugeordnet Gefahrstoffe. Zahler der Umweltsteuer sind landwirtschaftliche Betriebe, bäuerliche und andere landwirtschaftliche Betriebe, die sich mit der Produktion, Verarbeitung und Vermarktung von Vieh- und Geflügelprodukten befassen und gleichzeitig Abfälle (Mist und Vogelkot) entsorgen. Die Kosten für ihre Lagerung auf offenen Deponien betragen durchschnittlich 100 UAH/t. Aufgrund von Problemen bei der Abfallentsorgung geraten Geflügelfarmen ständig in Konflikt mit den örtlichen Umwelt- und Sanitärdiensten. Unter Berücksichtigung des oben Gesagten steht daher jeder Geflügelbetrieb vor einem Problem: Was tun mit Vogelkot?

Die traditionelle Art der Verwendung von PP ist die Verarbeitung zu organischen Düngemitteln, da es eine erhebliche Menge an Pflanzennährstoffen (Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium, Spurenelemente) enthält (Tabelle 1). in den USA und einigen europäische Länder Aufbereiteter Mist wird auch als Futterzutat für Wiederkäuer verwendet, da er auch eine erhebliche Menge an Ballaststoffen, Proteinen, einzelnen Aminosäuren, Lipiden und stickstofffreien Extraktstoffen enthält. Tabelle 1. Chemische Zusammensetzung von Einstreumist nach der Aufzucht von Masthühnern, % (nach Angaben von SV Technologies)

Der Name der Indikatoren Bedeutung der Indikatoren
Feuchtigkeitsgehalt, %
Trockenmassegehalt, %
Stickstoff, %
Kalzium, %
Phosphor, %
Rohlipide, %
Rohfaser, %
Stickstofffreie Extraktstoffe, %
Lysin, %
Histidin, %
Arginin, %
Asparaginsäure, %
Threonin, %
Glutaminsäure, %
Prolin, %
Glycin, %
Alanin, %
Valin, %
Isoleucin und Leucin, %
Tyrosin, %
Phenylalanin, %
Kupfer, mg/kg
Zink, mg/kg
Eisen, mg/kg
Mangan, mg/kg
Kobalt, mg/kg
Magnesium, mg/kg

Verfahren zur Verarbeitung von PP zu organischen Düngemitteln oder Futtermittelzusatzstoffen sollen die Neutralisierung pathogener Mikroflora, Unkrautsamen, Eier und Helminthenlarven, die Stabilisierung von Nährstoffen und die Desodorierung des Endprodukts gewährleisten, was erhebliche Kosten verursacht. Übrigens sind die hohen Kosten für die Müllentsorgung und die Zahlungen für Umweltverschmutzung zu einem der Gründe für die Einstellung der Aktivitäten einer Reihe von Broilergeflügelfarmen in geworden Westeuropa. Darüber hinaus verfügt eine beträchtliche Anzahl von Geflügelbetrieben in der Ukraine nicht über genügend landwirtschaftliche Flächen, um die gesamte Menge an anfallendem Mist als organischen Dünger auf ihren eigenen Feldern zu verwenden. Der Verkauf von Abfall in jeglicher Form an andere Unternehmen ist mit erheblichen Schwierigkeiten und Kosten verbunden. Diesbezüglich in In letzter Zeit Als Alternative zur Verarbeitung von Gülle zu organischen Düngemitteln wird zunehmend vorgeschlagen, Einstreu und einstreufreie Gülle auf die eine oder andere Weise zu verbrennen, um Wärme und Strom zu gewinnen. Beide Optionen haben ihre Befürworter und Gegner. Betrachten wir die Argumente beider.

Herstellung von organischen oder organisch-mineralischen Düngemitteln auf Basis von Einstreumist.

Argumente für:

a) Gewinnung eines wertvollen Produkts für die Pflanzenproduktion in Form von organischen oder organisch-mineralischen Düngemitteln mit einem hohen Gehalt an Stickstoff, Phosphor und Kalium, deren richtige Verwendung dazu beiträgt, die Struktur und Mikroflora der Böden zu verbessern und sie mit Humus anzureichern, und die Ernteerträge um 10–30 % steigern;

b) Verbesserung des Umweltzustands durch Neutralisierung pathogener Mikroflora, Unkrautsamen, Eier und Larven von Unkräutern, Desodorierung unangenehm riechender Substanzen;

c) die Möglichkeit, in vertikal integrierten agroindustriellen Verbänden einen geschlossenen Kreislauf der Abfallentsorgung zu organisieren.

Argumente gegen:

a) Bei der Lagerung, Verarbeitung und Verwendung als Düngemittel gehen erhebliche Mengen an Stickstoff (bis zu 50 %) und anderen Nährstoffen verloren;

a) die lange Dauer des Verarbeitungszyklus, wodurch die oben genannten negativen Faktoren über einen längeren Zeitraum wirken;

b) ein Komplex mechanisierter Mittel ist erforderlich, erhebliche Arbeits- und Energiekosten für die Lagerung und Verarbeitung von Rohstoffen, Lagerung, Transport und Verwendung der resultierenden Düngemittel;

c) der Bedarf an erheblichen Landflächen für die Lagerung, Verarbeitung und Nutzung der gewonnenen Düngemittel. Die maximale Dosis organischer Düngemittel auf Basis von Vogelkot: Kompost – 60 t/ha, trockener Vogelkot – 8 t/ha;

d) Bei unsachgemäßer Verarbeitung, dem Einbringen übermäßiger Gülledosen kommt es zur Bodendegradation, zur Anreicherung von Nitraten und Nitriten in den Kulturpflanzen, zur Bodenverschmutzung durch Unkrautsamen und zur Umweltverschmutzung durch Schadstoffe und unangenehme Gerüche.

Nutzung von Einstreumist zur Energiegewinnung.

Argumente für:

a) die einfachste und am wenigsten zeit- und energieaufwendige Lösung für das Problem der Müllentsorgung;

b) schnelle und zuverlässige Neutralisierung aller schädlichen Faktoren und Verbesserung der Umwelt; c) Bezug von Wärme oder Strom, deren Preise jedes Jahr steigen;

d) die Möglichkeit, durch die Verbrennung von Gülle den Eigenbedarf an Wärme und Strom zu decken;

e) Asche aus der Gülleverbrennung kann jahrelang ohne Nährstoffverlust gelagert und als Mineraldünger mit Kalium, Phosphor, Kalzium und einer Reihe anderer Elemente (Tabelle 2) in agrotechnisch optimaler Weise verwendet werden;

f) ein kurzer Produktionszyklus, in dessen Zusammenhang die oben genannten negativen Faktoren nur für kurze Zeit wirken;

f) Reduzierung der Transportkosten um das 5- bis 6-fache;

g) Für die Lagerung und Verarbeitung von Abfällen werden keine nennenswerten Grundstücke benötigt.

Argumente gegen:

a) Verlust von Ausgangsstickstoff im technologischen Kreislauf;

b) relativ hohe Kosten für die Ausrüstung zum Verbrennen von Gülle (gleichzeitig nicht höher als beispielsweise für die Gülleverarbeitung in Biogasanlagen);

G) mögliche Probleme mit dem Verkauf der empfangenen Wärme, des Stroms und der Asche.

Tabelle 2. Chemische Zusammensetzung der Asche nach der Verbrennung von Einstreu von Broilermist (gemäß den Daten von SV Technologies)

Stoffname Inhalt,%

ausruhen

Wenn wir die Vor- und Nachteile jeder Option analysieren, können wir zu dem Schluss kommen, dass die energetische Verarbeitung von PP mit der Option, es zu organischen Düngemitteln zu verarbeiten, durchaus konkurrenzfähig sein kann, zumindest in Geflügelbetrieben, die nicht über genügend eigene landwirtschaftliche Fläche verfügen.

Derzeit werden mehrere angeboten Optionen Energieeinsatz von PP durch Verbrennung:

1) direkte Verbrennung in Kesselanlagen zur Erzeugung von Warmwasser, Dampf oder Strom;

2) Vergasung (Pyrolyse) von Gülle zum gleichen Zweck;

3) Herstellung von Brennstoffgranulat (Pellets) oder Briketts aus PP, im Folgenden: Granulat oder Briketts können vor Ort verbrannt werden, um heißes Wasser, Dampf oder Strom zu erzeugen, oder zur Verwendung als Düngemittel oder als Brennstoff verkauft werden.

Verarbeitung von PP durch Direktverbrennung

Die direkte Verbrennung von PP erfordert keine zwingende Granulierung oder Trocknung. Der Brennwert von PP liegt im Bereich von 2600–3400 kcal/kg (10300–14250 MJ/kg). Der Schadstoffgehalt der in die Atmosphäre abgegebenen Verbrennungsprodukte überschreitet beim Einsatz moderner Verbrennungsgeräte die maximal zulässigen Konzentrationen (MPC) nicht. Durch die Verbrennung von 1 Tonne PP können Sie bis zu 2 Gcal Wärme in Form von heißem Wasser oder 3 Tonnen Dampf für den technologischen Bedarf gewinnen. Dadurch werden bis zu 270 m3 Erdgas bzw. bis zu 240 kg Flüssigbrennstoff eingespart. Der Wirkungsgrad von Kesselanlagen zur direkten Verbrennung von Gülle beträgt 60–85 %. Die Ascheausbeute beträgt 10–18 % der ursprünglichen PP-Menge. Asche kann ohne zusätzliche Verarbeitung in einer Menge von 2-10 Centner/ha auf verschiedene Kulturen ausgebracht werden. Die Verwendung dieser Asche als Dünger trägt dazu bei, die Ernteerträge um 10-15 % zu steigern.

Ein Merkmal von PP als Brennstoff ist die hohe Luftfeuchtigkeit, der Aschegehalt und das Vorhandensein einer erheblichen Menge an Alkali- und Erdalkalimetallen in der Asche, was zu einer hohen Schlackenbildungsfähigkeit führt. In dieser Hinsicht war es bis vor kurzem nicht immer möglich, eine stabile und zuverlässige Verbrennung von PP in einer Kesselanlage zu erreichen. Dieses Problem wurde nun durch den Einsatz der Technologie der Verbrennung in einem zirkulierenden Hochtemperatur-Wirbelbett gelöst, die eine zuverlässige Verbrennung von Material mit einem Feuchtigkeitsgehalt von bis zu 60 % gewährleistet.

Die PP-Verbrennungswerkstatt umfasst in der Regel: einen Heizraum, ein Rohstofflager und einen Lagerraum für Asche aus der PP-Verbrennung. Es darf kein Aschelager errichtet werden, die Asche kann jedoch sofort in Säcke (Big Bags) verpackt oder in geschlossenen Transportmitteln zum Einsatzort transportiert werden.

Der Größenbereich der PP-Direktverbrennungsanlagen wurde von der Unternehmensgruppe Agro-3 Ecology (Moskau) entworfen. Nach Angaben dieser Unternehmensgruppe verbrennt ein Kesselhaus beispielsweise 75 Tonnen PP pro Tag, mit einer thermischen Leistung von 5 Gcal/h. (Bis zu 7 Tonnen Dampf pro Stunde.) Erforderlich sind vorgefertigte Beton- oder Metallkonstruktionen und Sandwichpaneele mit Abmessungen von 18 × 15 m und einer Höhe von 13 m.

Das Rohstofflager zur unterbrechungsfreien Versorgung des Kesselhauses mit der angegebenen Kapazität kann in einem unbeheizten Raum mit einer Fläche von ca. 300 m2 (18 × 18 m) und einer Höhe von 6 m untergebracht werden.

Es kann auch aus Stahlkonstruktionen und Sandwichpaneelen hergestellt werden. Das Aschelager kann in einem unbeheizten Raum von ca. 140 m2 (12×12) mit einer Höhe von 6 m untergebracht werden.

Zur Überwachung des Kraftstoffverbrauchs oder des Aschegehalts kann ein Kornfüllstandssensor eingesetzt werden. Das Wartungspersonal der Werkstatt beträgt 3-4 Arbeiter pro Schicht, der Stromverbrauch beträgt ca. 100 kW.

Die Kapitalkosten für die Errichtung einer Anlage zur Verbrennung von PP zur Erzeugung von Heißwasser und Dampf hängen von der Wärmeleistung und der Menge des verbrannten PP ab (Tabelle 3).

Tabelle 3. Erforderliche Kapitalkosten für die Errichtung einer Anlage zur direkten Verbrennung von PP zur Erzeugung von Heißwasser und Dampf

Der Name der Indikatoren

Die Menge an verbranntem PP
1 Wärmeerzeugung, Gcal/Jahr.
2 Dampferzeugung, t/Jahr.
3
einschließlich:
3.1 Design-Arbeit
3.2 Ausrüstung
3.3 Installation
3.4 Inbetriebnahmearbeiten
3.5 Bau- und Installationsarbeiten (Heizraum, PP- und Aschelager usw.) *

* - Ohne die Kosten für Erdarbeiten, Beton, Vermessungsarbeiten und Genehmigungen.

Die Wirtschaftlichkeit der Anlage zur Verbrennung von PP nur zur Erzeugung von Wärmeenergie lässt sich näherungsweise auf der Grundlage des Ersatzes von Erdgas (4,7 UAH/m3) durch Einstreumist in einem Heizraum berechnen, der für die Erzeugung einer ähnlichen Wärmemenge ausgelegt ist Phosphor- und Kalidünger (2,0 UAH ./kg) Asche aus der PP-Verbrennung (Tabelle 4).

Tabelle 4. Wirtschaftlicher Effekt und Amortisationszeit der Kapitalinvestitionen der Müllverbrennungsanlage.

Der Name der Indikatoren

Menge an pro Tag verbranntem PP, Tonnen
Investitionen, Mio. Griwna
Die Menge an Einstreu, die pro Jahr verbrannt wird, beträgt tausend Tonnen
Nettowärmeleistung des Kesselhauses (zur Wärmeversorgung) Gcal/Stunde.
Die Menge an Gas, die pro Jahr ersetzt wird., m 3
Gasmenge, als Ersatz für Fluss, Eibe. m 3
Kosten für den Gasaustausch: Mio. UAH
Die pro Jahr aufgenommene Aschemenge, t
Die Kosten für ersetzte Mineraldünger betragen Mio.
Die Gesamtkosten der erhaltenen Produkte (Wärme + Asche) betragen Mio. UAH.
Jährliche Betriebskosten*, Mio.
Gesamter jährlicher wirtschaftlicher Effekt, Mio.
Amortisationszeit, Monate

* - Zu den Betriebskosten zählen die Kosten für Strom, Reagenzien zur chemischen Wasseraufbereitung, Personalkosten und Transportkosten.

Die gewonnene Wärmeenergie kann vor allem für den Bedarf der Geflügelfarm selbst sowie für die umliegenden Siedlungen als Wärme genutzt werden. In der Praxis ist dies jedoch nicht immer möglich. In diesem Fall empfiehlt es sich, die aufgenommene Wärmeenergie zur Stromerzeugung zu nutzen. Also bei einer Produktion von 7 Tonnen/Stunde. Dampf mit Parametern von 1,4 MPa und 250 °C, Erwärmung des Netzwassers auf bis zu 80 °C, es können etwa 630 kWh pro Stunde erzeugt werden. Strom, davon 100 kWh. - wird für den Eigenbedarf des Kesselhauses ausgegeben, der Rest - für den Bedarf der Geflügelfarm oder zum Verkauf. Nach Angaben der Stückkosten einer Dampfturbinenanlage 8200 UAH. Die gesamten Kapitalkosten pro kW werden um weitere 5,2 Millionen Griwna steigen. Der jährliche wirtschaftliche Effekt allein aufgrund des Verkaufs von Asche und Strom wird 9,4 Mio. UAH betragen, die Amortisationszeit der Kapitalkosten beträgt 2,5 Jahre.

Derzeit werden Arbeiten an der Gestaltung von Werkstätten für die direkte Verbrennung von Gülle, der Lieferung von Ausrüstung dafür und einer Reihe anderer Arbeiten von einer Reihe von Institutionen durchgeführt: der ATT-Unternehmensgruppe (Alternative Heat and Technologies in Kharkov), der Kovrov Plant of Furnace and Boiler Equipment (Kovrov, Russland), bereits erwähnte Unternehmensgruppe AGRO-3 „Ecology“ (Moskau), SPC „ERKO“ (Moskau), LLC „Abono Group“ und andere.

Vergasung (Pyrolyse) von Einstreumist.

Unter Vergasung (Pyrolyse) versteht man die thermische Zersetzung organischer Stoffe unter Ausschluss von Sauerstoff. Die Vergasung bzw. Pyrolyse von Abfall, sowohl verstreuter als auch nicht verstreuter Abfälle, gilt als vielversprechende Richtung für die Energienutzung, die nach Ansicht einiger Experten eine Reihe von Vorteilen gegenüber der Verarbeitung von Abfällen in Biogasanlagen mit sich bringt, insbesondere:

Höhere Effizienz der Umwandlung von Biomasse in Nutzenergie (in Biogasanlagen nicht mehr als 50 %, in Pyrolyseanlagen bis zu 85 %);

Ganzjährig, da die Effizienz der Gaserzeugung praktisch unabhängig von den äußeren Bedingungen ist;

Kompaktheit, geringerer Metallverbrauch der verwendeten Geräte;

Geringere Transportkosten in allen Phasen des Abfallentsorgungsprozesses;

Möglichkeit der Umwandlung von Gülle mit ligninhaltigen Zusatzstoffen (Späne, Stroh usw.) in Gas und Strom;

Abfallfreier Recyclingprozess;

Die Möglichkeit einer nahezu vollständigen Automatisierung des Verarbeitungsprozesses, niedrige Betriebskosten;

Die Vielseitigkeit der verwendeten Ausrüstung, die Möglichkeit ihrer Verwendung zur Verbrennung jeder Art von Biomasse;

Hohe Umweltfreundlichkeit der eingesetzten Technologie.

Durch die Pyrolyse von Gülle bei einer Temperatur von 300–800 °C entsteht ein Gas-Dampf-Gemisch, das aus einer Mischung brennbarer Gase (dem sogenannten Generator- oder Pyrolysegas), einem kohleähnlichen festen Rückstand (halb) besteht -Koks) und Asche. Generatorgas dient zur Aufrechterhaltung des Betriebs der Pyrolyseanlage selbst, zur Gewinnung von Wärmeenergie für den Haushaltsbedarf, zum Ersatz von Erd- oder Flüssiggas in verschiedenen Geräten, zur Stromerzeugung und nach entsprechender Aufbereitung als Kraftstoff in Verbrennungsmotoren. Der kohlenstoffartige Rückstand wird auch als Brennstoff in der Pyrolyseanlage selbst oder zur Herstellung von Brennstoffbriketts verwendet. Asche wird als Düngemittel in der Metallurgie- und Bauindustrie verwendet.

Der durchschnittliche Heizwert des Generatorgases beträgt 1200 kcal/m3 (5030 kJ/m3). Seine durchschnittliche Komponentenzusammensetzung ist in Tabelle 5 aufgeführt. Nach entsprechender Aufbereitung ist es möglich, Generatorgas mit einem hohen Gehalt an brennbaren Gasen zu erhalten.

Tabelle 5 Komponentenzusammensetzung Generatorgas aus der PP-Vergasung

Komponentenname
Kohlenmonoxid (CO)
Wasserstoff (H 2)
Methan (CH 4)
Stickstoff (N 2)
Andere Gase

Der Vergasungsprozess hat einen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 80 %. Aus 1 kg PP in Trockenmasse werden durchschnittlich 2 m3 Generatorgas mit einem Gesamtheizwert von 2400 kcal gewonnen.

Pyrolysekessel, auch Haushaltskessel, in denen auch PP verbrannt werden kann, werden mittlerweile von vielen Herstellern hergestellt, auch in der Ukraine (Motor Sich usw.). An führende Hersteller industrielle Ausrüstung zur Vergasung verschiedener organischer Abfälle, insbesondere Müll, gehören zu den bereits erwähnten Unternehmen Abono Group LLC, CenterInvestProject LLC (Moskau), Flex Technogies (Großbritannien), Planitec srl (Italien). Letzteres liefert Mini-BHKW im Leistungsbereich von 60 kW bis 1 MW.

Die Aufbereitung von Gülle in den Anlagen dieses Unternehmens für die anschließende Vergasung sieht vor:

Trocknen der Rohstoffe auf eine relative Luftfeuchtigkeit von 12–15 %;

Entfernung von metallischen Fremdverunreinigungen;

Mahlen von Mist auf Partikel von nicht mehr als 3 cm;

Dosierte Zugabe von Kalkstein zur Neutralisierung der bei der Vergasung entstehenden Säuren.

Zur Trocknung des Mistes wird reversible Wärme genutzt, die bei der Entnahme von Generatorgas entsteht und die dem Kühlsystem des Gasturbinentriebwerks entzogene Wärme abgeführt wird.

Die Leistungsindikatoren eines Mini-BHKW, das für die Verarbeitung von PP aus einem Geflügelstall für 50.000 Legehennen oder Broiler ausgelegt ist, sind in Tabelle 6 aufgeführt. Die Kosten für die Mini-BHKW-Ausrüstung betragen etwa 200.000 Euro.

Tabelle 6

Der Name der Indikatoren

Bedeutung der Indikatoren
BHKW-Betriebszeit pro Tag, Stunde. 2
BHKW-Betriebszeit pro Jahr, Stunde. 8000
Gesamtmenge der pro Jahr verarbeiteten Gülle, Tonnen
Menge verarbeiteter Gülle pro Tag, Tonnen
Durchschnittlicher Feuchtigkeitsgehalt der Einstreu, %
Pro Stunde produzierter Strom, kWh.
Wärmeleistung für einen externen Verbraucher, kW (Gcal x Stunde)
Für den Eigenbedarf verbrauchte Wärmeleistung, kW (Dungtrocknung, Aufrechterhaltung des Betriebs des Gasgenerators), kW (Gcal x Stunde).
Ascheausstoß pro Jahr, Tonnen

Mini-KWK-Geräte ermöglichen die Erzeugung von 0,8 kW elektrischer Energie aus 1 kg PP mit einem Wirkungsgrad von 27 % und die Erzeugung von Wärmeenergie für ein Heizsystem in Form von Warmwasser mit einem Wirkungsgrad von 45 %. , Einhaltung gasförmiger Emissionen in die Atmosphäre der aktuellen Anforderungen der Umweltgesetzgebung.

Die Hauptnachteile von Pyrolysekesselanlagen im Vergleich zu Direktverbrennungsanlagen sind der 1,5- bis 2-fach höhere Gerätepreis und die etwas schwierigere Bedienung.

Die Verwendung von PP zur Herstellung von Brennstoffpellets oder Briketts.

Wie bereits erwähnt, ist es nicht immer möglich, die bei der Gülleverbrennung erzeugte Wärme und den Strom vor Ort zu nutzen. Es ist möglich, Strom zu verkaufen, aber der Anschluss an das öffentliche Netz ist schwierig und teuer. In diesem Fall empfiehlt es sich, eine solche Variante der energetischen Nutzung von Gülle wie die Herstellung von Brennstoffpellets oder Briketts daraus zu nutzen. Für diese Zwecke eignet sich am besten PP mit einem Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 30 %. Die Produktionslinie zur Herstellung von Granulat des oben genannten Unternehmens Planitec srl sieht das Mahlen von PP, das Trocknen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 15–18 %, das Granulieren oder Brikettieren, das Kühlen und Verpacken sowie die Reinigung von Dampf- und Gasemissionen vor. Die Kosten für die Trocknungs- und Granulieranlage für 2 Tonnen Granulat pro Stunde betragen etwa 3,7 Millionen UAH. Das erhaltene Granulat kann in Festbrennstoffkesseln aller Art, auch in Haushaltskesseln, sowie als Dünger verwendet werden. Sie können lange gelagert werden, ohne dass sie ihre Gültigkeit verlieren nützliche Eigenschaften. Die Eigenschaften von Güllepellets im Vergleich zu anderen Brennstoffen sind in Tabelle 7 dargestellt.

Tabelle 7. Vergleichende Eigenschaften der Kraftstoffarten

Art des Kraftstoffs Verbrennungswärme, MJ \ kg Schwefelgehalt, % Aschegehalt, % Preis für 1 kg Kosten der empfangenen Wärme, UAH/GJ
Kohle
PP-Granulat
Erdgas *
Holzpellets
Strohpellets

* - Basierend auf 1 m3.

Nach Angaben russischer Hersteller beträgt die Amortisationszeit für Geräte zur Pelletproduktion etwa 4 Jahre, während sie in der Ukraine aufgrund der hohen Preise für Erdgas und anderen Kraftstoffarten im Vergleich zu russischen sollte sie nach unseren Berechnungen 2–2,5 Jahre nicht überschreiten.

Der Anbau in Hydrokultur bedeutet minimale Kosten, Reinheit und die Verfügbarkeit nahezu aller vollwertigen und umweltfreundlichen Gemüsesorten. das ganze Jahr. Kontrollieren Sie die Qualität dessen, was Ihnen Energie und Gesundheit gibt.

1. Die Verarbeitung von Einstreumist zur Energiegewinnung kann als wirtschaftlich sinnvolle Alternative zur Verarbeitung zu organischem Dünger in Geflügelfarmen angesehen werden, die nicht über ausreichend eigene landwirtschaftliche Nutzfläche verfügen.

2. Die direkte Verbrennung von Mist zur Wärme- oder Stromerzeugung ist für den Einsatz in Geflügelfarmen empfehlenswert und kann deren rationelle Nutzung oder Umsetzung gewährleisten. 3. Die Vergasung (Pyrolyse) von Einstreumist wird empfohlen, wenn es möglich ist, alle gewonnenen Produkte auf integrierte Weise zu verwenden oder zu verkaufen.

4. Die Verarbeitung von Einstreumist zu Brennstoffpellets oder Briketts ermöglicht die Erweiterung der Produktabsatzmärkte und der Einsatzmöglichkeiten (Direktverbrennung, Pyrolyse als Düngemittel).

Melnik V.A., Institut für Geflügelwissenschaft der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Ukraine



 

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