Способ переработки помета
MANURE PROCESSING METHOD

Заявляемое техническое решение относится к области утилизации отходов птицеводства и животноводства, может быть использовано в энергетике.
Известно техническое решение по патенту №2349624 от 20.03.2009, МПК С10В 53/00, C10G 1/00, С10В 53/02, RU.
Способ переработки птичьего помета, включающий стадии сушки, пиролиза с разделением продуктов разложения на твердый остаток и парогазовую фракцию, конденсации полученной парогазовой фракции с образованием жидкой части парогазовой фракции, которая используется как жидкое топливо, и несконденсированной части парогазовой фракции - горючего газа
Недостатками способа являются его недостаточно высокая эффективность и выделение при сушке дурно пахнущих, вредных газов, и выброс в атмосферу мелкодисперсной пыли помета, являющейся к тому же сильнейшим аллергеном.
Известно техническое решение, наиболее близкое к заявляемому решению по патенту №2443761 от 06.09.2007, МПК C10L 1/00, C10L 3/00, F23G 5/027 RU.
Способ переработки помета, включающий стадии предварительного обезвоживания и сушки помета, стадию нагрева помета до температуры его деструкции с последующим разделением на углистый остаток и парогазовую смесь, стадию конденсации парогазовой смеси с образованием жидкой и несконденсированной части парогазовой смеси, стадию переработки несконденсированной части парогазовой смеси в электроэнергию, отличающийся тем, что образующаяся жидкая часть парогазовой смеси используется как жидкое топливо и разделяется на две части, тепло, полученное от сжигания первой части жидкого топлива, используется для энергообеспечения процессов нагрева до температуры деструкции и сушки помета, вторая часть жидкого топлива собирается в сборник-аккумулятор, является товарным продуктом или используется по мере необходимости на технологические и бытовые нужды предприятия, электроэнергия используется для электроснабжения приводов при реализации способа и питания электропотребителей птицефабрик.
Нагрев помета до температуры его деструкции производится без доступа кислорода при температурах 450-550°С и скорости нагрева 1000°С/с.
Углистый остаток после охлаждения до температуры не выше 50°С используется в качестве адсорбента для очистки отходящих после сушки помета газов.
Насыщение углистого остатка продуктами очистки отходящих в процессе сушки помета газов производится до степени насыщения, не превышающей 8-10% поглотительной способности.
Углистый остаток, насыщенный продуктами очистки отходящих в процессе сушки помета газов до степени насыщения, не превышающей 8-10% поглотительной способности, используется как удобрение и улучшающая структуру почвы добавка.
Недостатками способа являются это маловостребованный конечный продукт в виде пиролизной жидкости, которую можно использовать лишь в качестве печного топлива для выработки теплой энергии. Непосредственное использование этой жидкости без дорогостоящих процессов очистки невозможно для выработки электроэнергии с помощью двигателей внутреннего сгорания. Процесс очистки требует дополнительных энергозатрат и использования нефтехимических технологий (термическая перегонка или плазмохимический процесс с использованием дуговой плазмы), в результате которых все равно будет оставаться небольшое количество тяжелых нефтяных фракций (нефтешламы).
Техническим результатом заявляемого способа является утилизация помета птицы, крупнорогатого скота и свиного помета с содержанием влаги до 90% с выработкой электрической и тепловой энергий, обеспечением высокой энергетической эффективности и автономности процесса помета и потребления электроэнергии.
Поставленная цель достигается следующим образом.
Способ переработки помета включает стадии
очистки от неорганических включений, измельчения и сушки,
газификации (среднетемпературного пиролиза), очистки пиролизных газов и выработки с помощью газопоршневого генератора электроэнергии,
использования твердого остатка в качестве удобрения и сорбента для очистки отходящих после сушки помета газов, при этом помет содержания с влагосодержанием до 90% загружают в приемный бункер цеха утилизации, где обводнением доводят до состояния приемлемого для подачи и обработки в шнековом сепараторе, осуществляют предварительную очистку с помощью гидроциклона от неорганических включений и перьев, помет подвергают сепарации, в процессе которой его агрегатное состояние изменяется из пастообразного в рассыпчатое и снижается содержание влаги до 65%, отработанный фильтрат после сепарации помета возвращают в приемный бункер, отсепарированный помет обрабатывают в аэродинамической сушилке до уровня содержания влаги менее 10% с одновременным его измельчением до размера в диаметре менее 0,8 мм, избыток влаги выводят в атмосферу с помощью циклона, сухой помет (готовое топливо) помещают в накопительный бункер-ворошитель, откуда дозатором подают в разогретый до 750-850°С реактор, где производят газификацию органических составляющих помета с образованием синтез-газа, из зоны реактора образовавшийся синтез-газ подают для охлаждения и очистки в скруббер, образовавшуюся золу, составляющую менее 3% по весу от входящего топлива, через гидрозатвор выводят в накопитель для использования в качестве удобрения или сорбента, очищенный, охлажденный синтез-газ закачивают в накопительную емкость с небольшим избыточным давлением и подают в газопоршневой генератор, от которого электроэнергия подается потребителю, тепловую энергию выхлопных газов газопоршневого генератора подают в блок когенерации для повышения эффективности аэродинамической сушилки путем подогрева подаваемого в сушилку воздуха и повышения его влагоемкости,
при снижении производительности сепаратора на 30% от номинала производят загрузку следующей партии помета.
Осуществляется способ следующим образом с помощью комплекса, состоящего из следующих блоков: Фиг. 1
1 - Блок первичной подготовки топлива (сепарирование).
Состоит из приемного бункера первичного сырья с гомогенизатором, уловителя неорганических включений, сепараторов, приемного бункера отсепарированного сырья.
Позволяет произвести трансформацию первичного помета с исходным содержанием влаги до 90% и агрегатным состоянием в виде пастообразного вещества с неприятным запахом и 3-м классом опасности в рассыпчатую торфообразную массу с содержанием влаги не более 65% и отсутствием неприятных запахов.
2 - Блок окончательной подготовки топлива (аэродинамическая сушка).
Состоит из аэродинамической сушилки, циклона, бункера-ворошителя готового сырья.
Позволяет довести содержания влаги в помете до уровня не более 10% с одновременным его измельчением до размера в диаметре менее 0,8 мм.
3 - Блок газификации (среднетемпературный пиролизный реактор с обвязкой).
Состоит из бункера-дозатора, реактора, скруббера, накопительных емкостей синтез-газа, системы выгрузки золы.
Позволяет из подготовленного помета вырабатывать и накапливать синтез-газ.
4 - Блок электрогенерации.
Состоит из газопоршневого генератора.
Позволяет из полученного синтез-газа вырабатывать электроэнергию для собственных нужд комплекса и сторонних потребителей.
5 - Блок когенерации тепловой энергии (при необходимости).
Состоит из теплообменников для отбора тепла выхлопных газов газопоршневого генератора.
Позволяет повысить эффективность аэродинамической сушилки путем подогрева подаваемого в сушилку воздуха и повышения его влагоемкости.
Основой проекта является понимание того, что помет обладает существенной теплотворностью (высшая теплотворная способность куриного помета клеточного содержания составляет 3150 ккал/кг),наличие уникальной технологии по осушению и измельчению помета и подготовке его к эффективной газификации при среднетемпературном (~800°С) пиролизном процессе с водородным обогащением получаемого синтез газа.
Проделана научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа по следующим направлениям:
- исследование процессов горения птичьего помета с исходной влажностью и оптимизация процесса на основе корректировки влажности помета;
- разработка базовых технических решений технологии по изменению агрегатного состояния помета с коллоидного на рассыпчатое с последующим осушением до 10% содержания влаги.
- работа по исследованию технических и технологических решений сжигания и газификации полученного сырья определила, что технологически и экономически оптимальным является газификация с последующим применение газапоршневого генератора для выработки электроэнергии.
На основе полученных результатов в период с марта 2016 по февраль 2017 года проведена опытно-конструкторская работа по макетированию демонстрационной установки по утилизации птичьего помета с выработкой электрической энергии и созданию блока промышленного комплекса по утилизации птичьего помета с выработкой электрической (не менее 300 кВт/час) мощности на основе отечественного промышленного оборудования с незначительной модернизацией.
Комплекс спроектирован по модульному принципу и рассчитан на выработку электрической энергии 300 кВт/час (140 кВт/час - на собственные нужды, 160 кВт/час - на нужды птицефабрики) при потреблении 30 тонн/сутки исходного клеточного помета.
Комплекс сформирован и проходит испытания на одной из птицефабрик в Северо-Западном федеральном округе.
Продуктом переработки является концентрированный фильтрат смыва птичьего помета (~5 тонн/сутки), который может использоваться как жидкое удобрение, и смесь зольного остатка и углеродистый порошок мелкой фракции (~1 т/сутки), который может использоваться как органическое удобрением или сорбент.
Кроме того, ликвидируются проблемы хранения и утилизации помета,
вырабатываются стабильные электроэнергия и тепло от дешевого источника, образуется значительное количество товарного органического удобрения.