Технология удаления, хранения и переработки навоза

МОРДОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н.П. ОГАРЕВА

Аграрный  институт

Кафедра зоотехнии 
 

РЕФЕРАТ

на  тему:

Технология  удаления, хранения и переработки  навоза 
 
 
 
 

Выполнил: Сапунов А.В

Проверил: Федаев А.В 

Саранск 2011

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.

 
Рис. 3. Образец брикетов из отходов животноводства

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

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

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.