ИННОВАЦИОННАЯ РАЗРАБОТКА ТЕРМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА В ОРГАНИЧЕСКОЕ УДОБРЕНИЕ НА ПРИМЕРЕ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ

INNOVATIVE DEVELOPMENT OF THERMAL INSTALLATION ON PROCESSING OF PLANT BIRD DROPPINGS IN ORGANIC FERTILIZER ON THE EXAMPLE OF ORENBURG REGION

Vadim Bagautdinov

master of Orenburg state university

Russia, Orenburg

Rail Yuldashev

master of Orenburg state university

Russia, Orenburg

Timur Urazov

master of Orenburg state university

Russia, Orenburg

Vladimir Bibarsov

Director of LLC MIP "Energo Audit Expert-OSAU", candidate of agricultural Sciences, associate Professor of Orenburg SAU

Russia, Orenburg

Anatoly Barchukov

Director of LLC "EKO-the standard",

Russia, Chelyabinsk

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены основные типы современных термических установок, проблемы улучшения эффективности преобразования энергии пиролиза и варианты, предложенные различными авторами для их решения. Проведен анализ существующих термических установок, возможностей использования электрической и тепловой энергии, основных тепловых характеристик, методов расчета и испытаний систем преобразования энергии пиролизного газа, с учетом проведенного обзор и анализ литературных источников по теме исследования.

ABSTRACT

The main types of modern thermal installations, the problems of improving the efficiency of pyrolysis energy conversion and the options proposed by various authors for their solution were considered. The analysis of existing thermal plants, the possibilities of using electric and thermal energy, the thermal characteristics, methods of calculation and testing of pyrolysis gas's power conversion systems were held and based on the review and according to the literature sources's analysis on the research topic.

Ключевые слова: термическая установка, птицефабрика, пиролиз, отходы.

Кeywords: thermal plant, poultry farm, pyrolysis, waste thermal.

Современные птицеводческие комплексы являются производителями не только мяса и яиц, но и отходов. При этом использования альтернативных возобновляемых источников энергии пока не находит широкого применения в электроснабжении перерабатывающей промышленности. Причиной этого является отсутствие по некоторым видам (возобновляемых источников энергии) готовых систем обеспечения различных видов энергии, недостаточный объем научно-технических и технологических разработок, отсутствие инвестиций в область использования биоэнергетики, отсутствие закона и утвержденных государственных целей и приоритетов развития биоэнергетики. В то же время альтернативные источники энергии широко используются в зарубежных странах и в связи с экологическими проблемами в регионах России, находит широкое применение [1,2].

Следовательно, разработка и внедрение технологического оборудования для  получения тепловой и электрической энергии, обеспечивающей повышение эффективности для переработки отходов птицефабрик, является актуальной проблемой.

Известно, что повышение тарифа на электрическую энергию и увеличение ежемесячных выплат за нее приводит к поиску способов снижения расходов  промышленности. Основным решением этой проблемы может быть сочетание централизованного электроснабжения и использование альтернативного источника электрической энергии, в виде которого может выступать энергия. Такой способ использования нетрадиционного источника энергии позволит уменьшить затраты на электроснабжение и теплоснабжение технологических процессов в перерабатывающем  предприятии, то есть снизить себестоимость производимой продукции [3,4].

Для птицефабрик ежесуточное поступления  тысячи тонн помета и многолетние накопления его в несанкционированных хранилищах представляют серьезную экологическую опасность для окружающей среды.

При этом бесконечные  экологические нарушения законодательства по охране окружающей среды и предъявляемых штрафных санкций не создают условий для эффективного решения проблемы утилизации птичьего помета с дальнейшим применением в агропромышленном комплексе. Экологические санкции за ущерб нанесенный природе настолько незначительны, что не влияют на конечные показатели хозяйственной деятельности предприятий. Нормативной базой не предусмотрены и стимулы для потребителей органических удобрений [5,6,7].

Следует отметить, что установлен порядок для распределения квот на создание электротехнических установок по применению возобновляемых источников энергии в соответствии с государственной программой «Энергосбережение и повышение энергетической эффективностью в Оренбургской области» на 2015-2020 год.

Как пример, совместное техническое сотрудничество по научно-исследовательской работе   ООО МИП «Энерго Аудит Эксперт - ОГАУ»  г. Оренбург с ООО «ПКФ Эко-Эталон» г. Челябинск для  реализации проекта  внедрения термического установки при переработке органических отходов птицеводческих предприятий Оренбургской области.  Проведение технологических испытаний предприятием ООО «Эко-Эталон» г. Челябинск термической установки «Каштан» для переработки птичьего помета в органическое удобрение, производительностью 3 т/час при влажности сырья до 85%. представлено рисунок 1 [8].

Рисунок 1 - Комплектность термической установки:

конвейер загрузочный с лотками; шнековая труба; термический кожух; основной барабан с ведомой шестерню; узел ведущей шестерни; газовая горелка ГИМ – 100; нагнетатель пара ДУ – 3; охладитель; сертификационная колонна; компрессор; газгольдер; ленточный конвейер приема продукции. дополнительное оборудование — рыхлитель, гранулятор.

Предлагаемая установка позволяет:

• обеспечить полностью энергопотребление для своей работы за счет образовавшихся в процессе переработки смеси птичьего помета с целлюлозосодержащими отходами вторичного газообразного и жидкого топлива;
• получить твердый остаток, в составе которого значительную часть составляют углеродоминеральные компоненты и находятся также микроэлементы, которые содержались в исходном сырье - птичьем помете;
• обеспечить полную экологическую безопасность эксплуатации, т.к. все газоходы  и оборудование герметизированы, а в атмосферу сбрасывают только продукты сжигания газового и жидкого (типа котельного) топлива и воздух;
• получать пиролизную воду, освобожденную от вредных микроорганизмов, которую можно использовать для нужд птицефабрик.

Экономические преимущества  установки, а именно перерабатывает органические вещества, имеющие чрезвычайно низкую себестоимость. Использование установки дает возможность не только исключить затраты, но и получить прибыль от переработки. Процесс отличается высокой технологической и энергетической эффективностью и дает экономию тепловой энергии до 30% по сравнению с лучшими традиционными способами сушки и газификации.

Экологический аспект работы установки: пиролизная установка полностью исключает выбросы в атмосферу вредных веществ. Переработка по технологии термоудара приводит к уменьшению первоначального объема вещества в 10 и более раз. Использование полезных продуктов пиролиза (водяного пара и пиролизного газа) безопасно для окружающей среды. Технология термоудара является экологически чистой и безопасной.

Принцип работы установки: сырье захватывается ковшами конвейера из приемного бункера и подается в шнековую трубу, закрепленного на крышке основного реактора. Шнек выполнен с переменным шагом, уменьшающимся по ходу движения сырья.

Камера реактора вращается приводом шестеренчатых передач, через редуктор и блока высокой частоты, при этом скорость вращения регулируется от 1-9 об./мин. Внутри реактора установлены лопасти, выполненные в виде отрезков с профилем винтовой лестницы. С патрубком отвода парогазовой смеси через приемник соединен дымосос, который на выходе соединен с конденсатором воздушного охлаждения.

Пар конденсируется в пиролизную воду и пиролизный газ, и самотеком поступает в емкость для разделения на жидкую и газообразную фракции. За счет компрессора, газовая фракция проходит через радиатор охлаждения и через фильтр водоотделителя поступает в газгольдер, и через обратный клапан направляется на горелочное устройство, установленное на крышке термокожуха.

Жидкая фракция в емкости разделяется на пиролизное топливо и воду, через насос, через фильтры грубой очистки поступают в сборник для дальнейшей очистки и использования по назначению. Пиролизное топливо откачивается насосом и через блок фильтрации собирается в емкость, в которую самотеком из радиатора, через штуцер сливается конденсатом.

Твердый углеродоминеральный остаток, за счет лопаток и вращения реактора, направляется к выходному патрубку крышки термокожуха через рыхлители поступает в приемный лоток, с которого попадает на конвейер, с последующей загрузкой в биг-беги.

В России существует большой модельный ряд установок по переработки птичьего помета: биореакторы,ваккумная сушка и т. д.

Преимущество установки:

• мобильность;
• простота эксплуатации;
• комплектация установки по запросу заказчика;
• простота перевода горелочного устройства на различные виды топлива;
• малая площадь размещения оборудования — 150м²;
• отсутствие вредных выбросов [8].

Таким образом, в  Оренбургской области  вопрос утилизации отходов в настоящее время наиболее актуален, поэтому область  является первым в развитии зеленой энергетики, экологической безопасности при переработке отходов и в повышении энергической эффективности птицеводческих предприятий.

Список литературы:

1. Барчукова Т.А. Развитие социально-экономического аспекта деятельности агропромышленных предприятий / Т.А. Барчукова // Экономика и предпринимательство. М.: − 2017. – Ч. (3). − С. 85.
2. Бибарсов В.Ю. Повышение энергоэффективности предприятий животноводческого комплекса/ В.Ю. Бибарсов, В.А. Пушко, А.С. Сергеев, В.В. Кононец, Ю.А. Ушаков //Инженерному образованию – научную основу: материалы национальной Российской научно-технической конференции / отв. ред. Е.М. Асманкин. – Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2018. – 48-53 с.
3. Рекомендации по обоснованию экологически безопасного размещения и функционирования животноводческих и птицеводческих предприятий / Брюханов А.Ю., Максимов Д.А., Васильев Э.В., Шалавина Е.В., Субботин И.А., Оглуздин А.С., Хухта Х., Уваров Р.А. Санкт – Петербург. ИАЭП. 2015. 52с. Попов В.Д., Максимов Д.А., Брюханов А.Ю. Экология сельхозпроизводства: проблемы и решения // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2016. № 3. С. 43-48.
4. Миронов В.В. Вопросы защиты окружающей среды от загрязнения отходами животноводства и птицеводства // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 5 (20). С. 56-60.
5. Шафеев А.Ф. Совершенствование технологии и установки для утилизации подстилочного помета птицефабрик: дис…. канд. тех. наук / А.Ф. Шафеев. − Москва, 2016.−221 с.
6. Шафеев, А.Ф. Термическая утилизация птичьего помета / Ю.Г. Иванов, А.Ф. Шафеев // Сельский механизатор. –2015. – № 9. – С. 32–33.
7. Шафеев, А.Ф. Особенности сжигания подстилочного помета в твердотопливных котлах / Ю.Г. Иванов, А.Ф. Шафеев //Вестник ВНИИМЖ. – 2015. – № 4 (20). – С. 220–224.
8. Термическая установка«Каштан» типа (пиролизная установка) для утилизации и переработки птичьего помета с получением органических удобрений / Паспорт. −2015. −22 с.