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

Введение

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.

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

На рисунке 2 приведена схема компоновки модуля ЛЭК-4500Н мощностью 2,3 МВт_э и 4,16 МВт_т (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).


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.


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

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.

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:



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.



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.

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