Пеллеты из куриного помета – плохой вид топлива, но хорошее удобрение. Куриный помет как топливо

Жарков Г. В. * , к.т.н. Пьяных К. Е. ** , Пупин В. Б. ** .
* ООО «Адаптика » (пгт. Белые Берега, г. Брянск, Россия ),
** Институт газа НАН У (Киев , Украина)

Аннотация . С развитием птицеводства проблема утилизации куриного помета приобретает все большую актуальность. Помет является сильным загрязнителем почвы, водного и воздушного бассейнов. В то же время помет — ценное сырье для производства удобрений, добавки к комбикормам и энергетический ресурс. Приведен сравнительный анализ различных направлений утилизации помета. Наиболее эффективным представляется комплексный подход к утилизации, в основе которого производство и газификация пеллет из подстилочного помета с использованием коксо-зольного остатка в качестве высококачественного удобрения и выработкой электрической и тепловой энергии для собственных нужд и внешних потребителей. Приведены составы генераторного газа, полученного при газификации пеллет из подстилочного и нативного помета. Предлагается схема предприятия по комплексной переработке помета.

В настоящее время самая динамично развивающаяся отрасль сельского хозяйства области — птицеводство. В ней достигается наибольшая отдача продукции в расчете на единицу затраченного корма. Как следствие, с 2008 по 2012 годы в Российской Федерации наблюдался устойчивый рост поголовья птицы. За этот период оно увеличилось на 123,4 млн голов. Прирост только в 2012 году составил более 24 млн. голов, достигнув к началу 2013 года 394,2 млн. голов . Очевидно, что, как и у каждой бурно развивающейся отрасли, у птицеводства есть «болезни роста». Одной из наиболее болезненных проблем является проблема утилизации куриного помета.

Министерством природных ресурсов РФ от 02.12.2002 утвержден «Федеральный классификационный каталог отходов», в который помет птиц включен как вещество III класса опасности. Птицефабрикам стали предъявлять серьезные штрафные санкции за размещение так называемых «опасных отходов».

С учетом постановления правительства России от 12.07.2003 № 344 «О нормативах платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления» за размещение отхода III класса опасности (птичьего помета) с птицефабрик взимается штраф в размере 497 руб. за тонну, если в птицеводческих хозяйствах птичий помёт не утилизируется, а накапливается в хранилищах. В настоящее время по данным Минсельхоза платежи агрокомпаний за размещение на своих угодьях помета и других отходов доходят до 35 млрд. руб. в год, не считая штрафов за загрязнение окружающей среды.

Безподстилочный помет по уровню химического загрязнения окружающей среды в10 раз опаснее коммунально-бытовых отходов. Являясь благоприятной средой для сохранения и развития различных микроорганизмов и гельминтов, помет создает угрозу заражения водоемов, почвы, подземных вод, кормов и пастбищ опасными для людей и животных возбудителями болезней. По данным Всемирной организации здравоохранения более 100 видов различных возбудителей болезней животных и человека могут успешно развиваться в этой среде .

Наибольший уровень экологических нагрузок испытывают поля утилизации безподстилочного помета. Площадь полей, загрязненных органогенными отходами, в том числе животноводства, в РФ превышает 2,4 млн га, причем 20% являются сильно загрязненными, 54% - загрязненными, 26% - слабо загрязненными. Данные земли - постоянный источник загрязнения биосферы. При длительном хранении помета на грунтовых площадках, открытых для атмосферных осадков, экологические проблемы неизбежны. В поверхностном слое почвы (0 ,4 м) уровень минерального азота достигает 4950 кг/га, в том числе уровень нитратного азота превышает 2500 кг/га, что в 17 раз выше по сравнению с незагрязненной почвой. В грунтовых водах содержание нитратного азота превышает содержание его в дренажных водах с поля в 2 раза, аммиачного азота - в 8 раз, фосфора - в 11 раз, калия - в 10 раз. Только экологический ущерб от нарушения регламентов использования безподстилочного помета в настоящее время оценивается в 150 млрд. руб. Ущерб от причинения вреда здоровью людей и животных не поддается оценке даже приблизительно. Уровень заболеваемости населения в районах функционирования крупных животноводческих предприятий и птицефабрик в 1,6 раза превышает ее средний показатель в Российской Федерации.

Приведенные данные подтверждают, что грамотно организованная утилизация отходов очень важна как для успешного ведения конкурентоспособного производства, так и для обеспечения сосуществования птицеводческих комплексов и населения прилегающих территорий.

Куриный помет не только отходы, но и ценное сырье, которое необходимо использовать. Известно, что птичий помет это :

органическое удобрение с высоким со-держанием питательных веществ. Куриный помет как удобрение превосходит навоз, в нем содержится: азот (N ) - 1,6%, фосфор (P ) - 1,5%, калий (K ) - 0,8%, кальций (Ca ) — 2,4%, магний (Mg ) - 0,7%, сера (S ) - 0,4%. Также в нем содержатся микроэлементы: медь, марганец, кобальт, цинк, и аминокислоты;
ценная кормовая добавка. Сухой куриный помет содержит 26-38% сырого протеина, 12-14% клетчатки, 3-5% жиров, 3-9% кальция, до 5% фосфора;
биотопливо, низшая теплота сгорания которого составляет 3500…4000 ккал/кг сухой массы в зависимости от наличия и состава подстилки.

Использование помета не только технически возможно, но и экономически оправдано. Представляет интерес создание предприятия, рассчитанного на комплексное использование помета во всех перечисленных направлениях. Изложим основные положения такого подхода.

Помет как сырье для производства удобрений. Суть процесса предполагает производство гранулированных удобрений способом ускоренного компостирования. Такой подход полностью удовлетворяет требованиям документа «Ветеринарно -санитарные правила подготовки к использованию в качестве органических удобрений навоза, помета и стоков при инфекционных и инвазионных болезнях животных и птицы» (утв . Минсельхозпродом РФ 04.08.1997 № 13-7-2/1027) и позволяет получить качественный экологически чистый продукт, на который существует устойчивый спрос сельхозпроизводителей. Требования к качеству, методам контроля, условиям хранения, транспортирования и даже нормы применения такого продукта уже разработаны и изложены в ГОСТ Р 53117-2008 «Удобрения органические на основе отходов животноводства. Технические условия». Существуют готовые решения по ускоренному компостированию, проведены исследования по влиянию удобрений на основе компостированного помета на урожайность сельскохозяйственных культур. Остается подобрать комплект оборудования для производства оборудования, обеспечить его энергоносителями и приступать к формированию сети потребителей, производству и реализации. Очевидно, что если стоимость вырабатываемых удобрений не будет высокой, а форма будет удобной для применения, данный продукт составит существенную конкуренцию традиционным минеральным удобрениям.

Помет как составляющая комбикормов для крупного рогатого скота . Особенностью пищеварения у птиц является быстрое движение пищи по пищевому тракту. Как следствие, не все компоненты и питательные вещества усваиваются . В результате содержание в курином помете такого ценного продукта как белки превышает 30%. Пищеварительный тракт жвачных животных позволяет эффективно извлекать питательные вещества из корма. Это дает возможность использовать птичий помет как добавку к естественному рациону крупного рогатого скота. Использование непереработанного помета для этих целей невозможно: характерный запах, вкусовые качества, патогенная и условно-патогенная микрофлора не позволяют применять помет в виде кормовой добавки. Однако сушка и термообработка позволяют устранить запахи и уничтожить микрофлору. Это открывает широкие возможности по использованию куриного помета. Исследования по влиянию использования помета в качестве подкормки проводились во многих странах, в том числе и в СССР, неизменно показывая хорошие результаты, На этом основании еще в 1976 году Министерство сельского хозяйства утвердило «Временные ветеринарно-санитарные требования к сухому птичьему помету, применяемому для кормления сельскохозяйственных животных».

Подкормка в виде подготовленного куриного помета позволяет значительно увеличить привес животных при откорме, уменьшив при этом затраты на обеспечение этого привеса. Как и в случае применения помета в качестве удобрений, требования, обеспечивающие широкое использование те же: низкая цена и удобство использования.

Помет как энергетический ресурс. Сразу оговоримся, что использование нативного (безподстилочного ) помета для обеспечения энергетических нужд считаем необоснованным. Фраза Менделеева о нефти может быть в полной мере отнесена и к куриному помету. Нативный помет должен использоваться по приведенным выше направлениям. В отношении подстилочного помета, утилизация которого представляет собой реальную проблему, а результаты переработки не так однозначны, разумное его использование как энергетического ресурса абсолютно оправдано. Возможны несколько направлений такого использования: выработка биогаза и дальнейшее его использование; прямое сжигание; газификация и использование полученного газообразного топлива.

Выработка биогаза предполагает анаэробное разложение помета, очистку биогаза и сжигание в газопоршневых двигателях для получения электроэнергии и тепловой энергии за счет утилизации тепла выхлопных газов двигателей.

Оценим эффективность когенерационного комплекса на базе биогазовой установки, исходя из следующих данных:

выход биогаза при анаэробном разложении куриного помета с подстилкой влажностью 60% по данным компании ZORG Biogas достигает 90 м³ на 1 тонну .
теплота сгорания биогаза — 5000-6500 ккал/нм 3 ;
при работе газопоршневых двигателей в виде тепловой энергии можно получить до 40% от исходного энергетичесого потенциала топлива;

Анализ представленных данных показывает:

из 10 т помета с влажностью 45% будет получено 13,75 т помета влажностью 60%
выход газа составит 13,75 т/ч ∙90 м³ /т = 1237,5 м³ /ч;
энергетический потенциал полученного газа 1237,5 м³ /ч ∙ 5750 ккал/ м³ = 7,12 (8 ,28 МВт∙час);
что позволяет выработать электроэнергии — 8,28 МВт ∙ 0,35 = 2,9 МВт∙час;
дополнительно выработка тепловой энергии составит 7,12 Гкал ∙ 0,4 = 2,85 Гкал.

Таким образом, комплекс, рассчитанный на производство биогаза из 10 т/ч подстилочного куриного помета влажностью 45% и производство электрической и тепловой энергии, обеспечивает генерацию: 2,9 МВт электрической энергии и 2,85 Гкал тепловой энергии.

Достоинства и недостатки такой технологии известны. Перечислим основные проблемы: длительный и достаточно тонкий процесс переработки исходного сырья, необходимость поддержания температуры субстрата выше температуры окружающей среды, большие объемы удобрений с высокой влажностью (92 …95%), получаемых в ходе переработки. Существенной проблемой для подобного использования помета являются также высокие удельные капитальные вложения на создание комплексов, достигающие для анализируемого случая 2000…2500 Евро на 1 кВт установленной мощности.

Прямое сжигание . Рассмотрим аналогичную ситуацию, предполагающую производство электрической и тепловой энергии. Подстилочный помет сжигается в паровом котле, вырабатываемый пар и используется для производства электрической энергии посредством паровой турбины. Рассматривая комплексы в одинаковых условиях получим:

мощность комплекса по переработке помета - 10 т/ч (при влажности 45%);
к.п.д. парового котла, работающего на твердом топливе - 82%;
к.п.д. парового турбогенератора при работе в конденсационном режиме -25%.

Анализ представленных данных:

примем удельную низшую теплоту сгорания сухого материала 4000 ккал/кг, что вполне оправдано в случае использования в качестве наполнителя древесных опилок. Тогда полная теплота сгорания подстилочного помета при влажности 45% составит:
4000 ∙ (1 -0,45) - 550∙ 0,45 = 1952,5 ккал/кг

энергетический потенциал помета, сжигаемого за 1 час в котле, составит:
1952,5 ∙ 10000 = 19,52 Гкал

энергетический потенциал пара, полученного из помета:
19,52 Гкал ∙ 0,82 = 16 Гкал (18 ,6 МВт∙час)

производство электрической энергии с использование паровой турбины, работающей в конденсационном режиме:
18,6 МВт∙час ∙ 0,25 = 4,65 МВт∙час.

Возможна также работа комплекса с турбиной, в которой предусмотрены промышленные отборы пара или теплофикационный режим. В этом случае производство электроэнергии будет снижено, но комплекс сможет поставлять тепловую энергию.

Таким образом, комплекс, рассчитанный на прямое сжигание 10 т/ч подстилочного куриного помета влажностью 45% и производство электрической энергии, может вырабатывать до 4,65 МВт электроэнергии.

В сравнении с технологией, рассмотренной ранее, капитальные затраты будут существенно ниже. Средние удельные расходы на комплекс производства электроэнергии по паровому циклу составляет 1500 Евро на 1 кВт установленной мощности.

К сожалению, сжигание подстилочного помета без предварительной обработки - сложная задача, решение которой сопряжено с необходимостью обеспечения выполнения экологических нормативов. Влажность и состав утилизируемого помета - величина не постоянная, что оказывает влияние на режим эксплуатации оборудования и состав выбросов.

Сжиганию отходов в мире уделяется много внимания. Специальные требования к сжиганию отходов изложены в директиве 2000/76/ЕС Европейского парламента «О сжигании отходов». В этом документе сказано, что обязательным при сжигании неопасных отходов является поддержание в топочном пространстве температуры не менее 850 °C и выдержка при этой температуре газообразных продуктов, в течение минимум 2 секунд. Если сжигаются опасные отходы с содержанием более чем 1% галогенных органических соединений, выраженных как хлорин, температура должна быть не менее 1100 °C. Проблемы прямого сжигания и возможные экологические риски существенно снижают ценность такого подхода к использованию помета .

Газификация. Реальной альтернативой технологиям производства биогаза и прямого сжигания может быть технология газификации куриного помёта с последующим использованием произведенного генераторного газа для выработки тепловой и электрической энергии. Важно, что применение технологии газификации наиболее эффективно в рамках многофункционального комплекса по утилизации куриного помёта. При этом товарными продуктами на выходе комплекса являются удобрения, топливные пеллеты, электрическая и тепловая энергии.

Существует несколько технологий производства газообразного топлива путем термической его переработки. На основании собственного опыта газификации различных исходных продуктов, включая помет и другие отходы сельскохозяйственного производства, исходим из положения, что энергетический агрегат должен использовать подготовленное топливо со стабильными характеристиками по влажности, энергетическим показателям, фракционному составу. Только такой подход позволяет получить стабильные показатели работы энергетического комплекса. Предлагаемые решения включают:

сушку подстилочного помета до относительной влажности 20%;
гранулирование высушенного помета;
газификацию топливных гранул;
использование полученного газообразного топлива для производства тепловой и электрической энергии;
использование коксо-зольного остатка для производства удобрений.

Рассмотрим работу комплекса, рассчитанного на газификацию куриного помета для условий, представленных ранее:

мощность комплекса по переработке помета - 10 т/ч (при влажности 45%);
сушка помета до относительной влажности 20%
гранулирование, энергозатраты — 100 кВт/т гранул
к.п.д. электрический газопоршневых двигателей - 35%;
производство тепловой энергии — до 40% от исходного энергетического потенциала топлива;
к.п.д. газогенератора по генераторному газу - 75%;
дополнительное производство тепловой энергии 10%;
к.п.д. сушильного комплекса 50%
образование коксо-зольного остатка - до 20%.

Анализ представленных данных:

удельная теплота сгорания сухого материала 4000 ккал/кг, что оправдано в случае использования в качестве наполнителя древесных опилок. Полная теплота сгорания подстилочного помета при влажности 20% составит:
4000 ∙ (1 -0,2) - 550∙ 0,2 = 3090 ккал/кг

Влажности 20% соответствует содержание 200 кг воды в 1 тонне помета. Для получения такого результата из 1 тонны помета влажностью 45% необходимо удалить 312,5 кг воды. В результате из 10 тонн помета влажностью 45% получим 6,875 т помета влажностью 20%. Общее количество испаренной влаги составит 3125 кг.

энергетический потенциал помета, подаваемого на газификацию, составит:
3090 ∙ 6875 = 21,2 Гкал
энергетический потенциал газа, полученного из подготовленного помета:
21,2 Гкал ∙ 0,75 = 15,9 Гкал (18 ,5 МВт∙час)
производство электрической энергии с использованием поршневого двигателя, работающего на генераторном газе:
18,5 МВт∙час∙ 0,35 = 6,48 МВт∙час.
дополнительно выработка тепловой энергии:
15,9 Гкал∙ 0,1+15,9 Гкал∙ 0,4 = 7,95 Гкал.
производство коксо-зольного остатка: 6,875 т ∙ 0,2 = 1,375 т / час

Остаток, влажность которого близка к 0, а содержание минеральных веществ выше, чем у исходного помета, используется как наполнитель в производстве компостированных удобрений.

Энергетические затраты на функционирование комплекса:

сушка помета, обеспечивающая удаление 3125 кг влаги в час. Потребление тепловой энергии:
550ккал/кг ∙ 3125 кг / 0,5 = 3,44 Гкал;
производство гранул для обеспечения работы комплекса:
6,875 т ∙ 100 кВт∙час = 687,5 кВт∙час.

Таким образом, комплекс, рассчитанный на газификацию 10 т/ч подстилочного куриного помета влажностью 45% и производство электрической и тепловой энергии, за вычетом энергии на собственные нужды обеспечивает генерацию 6,48 - 0,6875 = 5,8 МВт электрической и 7,95 - 3,44 = 4,5 Гкал тепловой энергии.

Комплекс газификации может обеспечивать подачу газообразного топлива для обеспечения работы энергетического оборудования - котлов, печей, иных топливоиспользующих агрегатов. Вместо поршневых машин для производства электрической энергии могут быть использованы также решения, предполагающие производство и использование пара в турбогенераторах или паровых машинах.

Особенности работы комплекса, включающего газификацию подготовленного куриного помета, следующие:

1. Технология предполагает использование обращенного процесса газификации, при котором газообразные продукты образуются в реагирующей высокотемпературной зоне. Уровень рабочих температур 1000….1200°С обеспечивает надежное разложение углеводородных соединений на простые компоненты. Состав газа, произведенного из подстилочного помета с наполнителем из древесных опилок, представлен в табл.1. В рамках исследования возможности использования подготовленного помета в качестве топлива проведены также испытания по газификации гранулированного нативного помета, которые показали, что получение энергетического газа из него возможно только при обогащении воздушного дутья кислородом (Табл . 1).

Таблица 1. Состав газа при газификации пеллет из помета

	Компоненты	Материал для газификации, состав дутья
		Помет с подстилкой из древесины, воздушное дутье	Нативный помет гранулированный, процент кислорода в дутье
		Помет с подстилкой из древесины, воздушное дутье












Теплота сгорания, ккал/м 3

2. Технология газификации, разработанная для газификации бурого угля компанией «Сибтермо » (г . Красноярск), использована при переработке отходов. Работа генератора понятна из принципиальной схемы агрегата, которая представлена на рис.1. Генератор заполняется топливом. Верхний слой топлива разогревается за счет электрического нагрева до температуры самовоспламенения. Затем в генератор снизу подается воздух. В результате реакционный слой разогревается и начинается процесс газификации. В ходе работы генератора реагирующий слой перемещается вниз, а над ним образуется слой коксо-зольного остатка, в котором происходит дополнительная очистка газа. Организация работы генератора с низкими скоростями движения газов во внутреннем пространстве обеспечивает длительное время пребывания продуктов газификации в зоне высоких температур и малый вынос зольных частиц. Время работы генератора на одной загрузке — не менее 9 часов. При завершении процесса подача воздуха прекращается, генератор охлаждается, производится выгрузка коксо-зольного остатка и рабочий цикл повторяется. Эксплуатация комплекса установленной мощностью 2 МВт по генераторному газу (рис .2) подтвердила надежность оборудования и его высокие экономические показатели. Автоматическая система контроля позволяет отслеживать все важные события при работе комплекса, оперативно управлять технологическим процессом и сохранять значения важных параметров (рис .3.). Комплекс для обеспечения работы изготавливается из трех однотипных газогенераторов, попеременная работа которых обеспечивает эксплуатацию остального оборудования комплекса в непрерывном режиме.

3. Полученный газ подвергается охлаждению, очистке и может быть использован в энергетических агрегатах. При этом экологические показатели при его использовании соответствуют эмиссии загрязняющих веществ при работе энергетических агрегатов на природном газе.

Рис.1. Принципиальная схема газогенератора периодического действия
Обозначения:

— слой запаса топлива;

— слой разогрева, окисления и восстановления;

— слой коксо-зольного остатка;

— направление движения газа.

Технология качественной очистки генераторного газа, а также оборудование для производства из него электрической и тепловой энергии с использованием двигателей внутреннего сгорания разработана ООО «Адаптика ». Первая из запущенных установок, установленной мощностью 100 кВт по электрической энергии, использующая в качестве топлива генераторный газ, произведенный из древесных отходов, отработала более 2-х лет, что подтверждает надежность созданного комплекса. Отработана технологическая цепочка переработки отходов деревообработки в электрическую и тепловую энергии, налажен серийный выпуск электрогенерирующих комплексов. Следующим очевидным шагом стало решение по утилизации отходов сельскохозяйственной деятельности, одним из которых является переработка подстилочного помета. Удельные капитальные затраты на создание комплекса не превышают 2000 Евро на 1 кВт установленной электрической мощности.

Рис.2. Действующий комплекс газификации биосырья мощностью 2 МВт.

Рис.3. Мнемосхема комплекса производства и использования генераторного газа.

Сопоставление результатов анализа, проведенного для рассматриваемых технологий, показывает превосходство технологии газификации с точки зрения энергетической эффективности использования помета, сравнительную простоту схемы производства и использования генераторного газа. Капитальные затраты на создание комплексов газификации и использования генераторного газа сопоставимы с затратами на другие технологии.

Приведенные выше материалы показывают, что комплексный поход к утилизации куриного помета является наиболее эффективным. Производство энергии в количестве, превышающем собственные нужды, так же, как и производство удобрений для использования на собственных полях, существенно увеличивают эффективность и экономичность предприятия в целом. Предполагается следующая структура производства (рис .4):

Комплекс рассчитывается на производство удобрений из компостированного куриного помета, топливных гранул, гранулированных кормовых добавок и тепловой и электрической энергии. Мощности агрегатов желательно подбирать с некоторым запасом, обеспечивающим гибкое использование всего комплекса с преимущественным производством наиболее рентабельного в данный период вида продукции.

Апрель 19, 2010 6744

О местной экспериментальной котельной, работающей на птичьем помете, мы рассказали нашим читателям еще три года назад. Но только теперь директор ЭПХ ВНИТИП Виктор Шоль и руководитель районного АПК Иван Кончаков показали чудо-печь в действии. Мы сами с удивлением узнали, что производственная бойлерная на куриных "дровах" в отделении хозяйства в Конкурсном отработала в опытном порядке уже второй сезон. Сегодня даже щепетильные разработчики из Птицеграда с уверенностью говорят, что первая в стране котельная, работающая на птичьем помете, -- уже реальность. И даже имеет шансы стать пилотным проектом федеральной энергосберегающей и экологической программы.

Открыли месторождение... топлива

Хозяйство приобрело 16 птичников в "Конкурсном" пару лет назад. В планы реконструкции новой производственной площадки сразу же включили автономную котельную. Последний птичник отремонтировали этой зимой, вся ферма оснащена автоматикой и компьютерами. Одновременно в отделении отлаживали уникальную печь. Прежде племптицезавод получал тепло на все нужды с котельной поселка. Но в последние годы в мировом птицеводстве становится нормой использование в качестве дарового топлива подстилки из птичников -- помет вперемешку с древесными опилками.

Давно признано, что это -- превосходное топливо для котельной, -- говорит Виктор Готлибович Шоль. -- Помет с соломой, кстати, везде стараются компостировать и использовать, как удобрение. А в некоторых европейских странах нас убеждали, что свежий куриный помет считается ценнейшей и экологически чистой подкормкой для полей. Подтверждением тому колоссальная урожайность удобренных полей -- до 90 центнеров зерновых культур с гектара! Европейских фермеров ничуть не смущает специфический запах от удобренной нивы.

А вот птичьи продукты жизнедеятельности с березовыми и еловыми опилками землям не полезны. Зато это отличное топливо для малой энергетики. Котельную участка в Конкурсном мы проектировали с таким расчетом, чтобы при деле было все ценное вторсырье от птичьего стада в 2, 5 миллиона голов -- порядка 7 тысяч тонн птичьего помета. За семь годовых оборотов это отделение экспериментального племенного хозяйства выдает более 5 тысяч тонн куриного мяса и само себя обеспечивает энергоносителями для отопления птичников.

В такой печи и вода горит

Пока начальник опытной бойлерной Владимир Артеменко растапливает действующий котел (скоро войдет в строй и второй), обмениваемся впечатлениями на чистеньком дворе мини-котельной. Из трубы вьется дым, но никакого запаха не ощущается. Вспоминаю недавние поездки на сельские мазутные кочегарки. Там соседство с теплоэнергетическим объектом ощущалось за километр. "Дыхание" печи, работающей на помете, обследовали специалисты и дали заключение, что ее специфика никак на окружающей среде не отразилась, выхлоп ничем не отличается от газовых котельных.

Котел выглядит современно, рядом с пышущей жаром топкой пульт управления. Внутри ни запаха, ни обычного для старых котельных синего тумана. Все с удовольствием любуются на 700-градусный жар в печи. А где же все-таки помет? Оператор котельной ведет в обход печи к опрятному бункеру. Пока топливо доставляют ковшом экскаватора из соседнего хранилища, где подстилку из птичников сепарируют и рыхлят. Скоро появится транспортер, который отменит рейсы между соседними корпусами. Если заранее не скажут, что эту печь топят пометом, ни за что не догадаешься -- обычная блочно-модульная котельная, наподобие газовой.

Мы очень благодарны своим партнерам -- котельщикам из Коврова, которые упорно доводили экспериментальный проект. Первая попытка нас не устроила, и мы вместе работали над усовершенствованием конструкции котла. Второй вариант отвечает всем поставленным задачам. Помет с опилками даже с 37-процентной влажностью горит в печи, как солома. Это как раз то, чего мы добивались.

Логическим продолжением нашей энергосберегающей программы могло бы стать создание мини-электростанции, которая сначала будет превращать помет в биогаз, а затем вырабатывать электроэнергию для производственных нужд. Тут бы очень пригодились кроме помета и другие отходы птицеводства, например, с убойного производства. В дело пошли бы отходы с жироловок, шлам, даже ил. Модуль для такого отделения, как в Конкурсном, мог бы выдавать в сутки около 400 киловатт электроэнергии и оптимальный объем теплоносителя для обогрева птичников.

Но на такую серьезную модернизацию, говорят специалисты, в масштабах района требуется порядка 120 миллионов рублей. Вот почему ВНИТИП, районная власть и экспериментальное птицеводческое хозяйство выступили с инициативой и представили в РАН и РАСХН проект национальной программы энергосбережения и использования нестандартных источников электроэнергии.

Речь идет не только об энергосбережении, но и об актуальной экологической задаче, -- говорит руководитель районного АПК Иван Кончаков. -- Районный птицеводческий комплекс должен найти разумное применение огромному количеству птичьего помета -- это 70 тысяч тонн в год. В Центральной России отходов сельхозпроизводства порядка 100 миллионов тонн. При правильном подходе эти колоссальные залежи навоза можно превратить из экологической угрозы в дополнительный ресурс и прибыль. ЭПХ ВНИТИП уже пустило в дело тысячи тонн ценного вторсырья. В проект вложили 8,4 миллиона рублей, и вот уже целая птицефабрика работает на автономном отоплении ла и энергоноситель со своего неистощимого "месторождения".

Поленница в гранулах

Виктор Шоль показывает в углу котельной аккуратные стопки мешков и настоятельно советует заглянуть внутрь. Рассматриваем гладкие гранулы и пытаемся сообразить, что это такое. Гранулы для будущей кормовой смеси? Но зачем корма сложили в котельной? Оказалось, что это своего рода "поленница" -- заготовленное впрок топливо из того же птичьего помета. На установке, применяемой для приготовления кормов для птичьего стада, в хозяйстве излишки помета превращают в гранулы, удобные для длительного хранения. За лето припас вырастет, поскольку тепла птицеферме требуется гораздо меньше, а будущей зимой такие "дровишки" будут очень кстати.

Зола из топки тоже идет в дело, и это уже третий уровень использования вторичных ресурсов. Обращенный в пепел птичий помет бережно собирают и отправляют на поля. По ценности эта подкормка почвы соответствует очень дорогим нынче сложным минеральным удобрениям, сделали заключение растениеводы сельхозпредприятия "Ассортимент-Нива". В прошлом агросезоне при помощи добавок золы урожайность зерновых в хозяйстве поднялась в среднем на 5 центнеров с гектара. Аграрии экономят на удобрениях и поднимают урожай. И не надо больше везти за десятки километров жидкий помет с птицеферм на поля через весь район. За такие рейсы экологическая милиция совершенно обоснованно птицеводов штрафует.

У немцев получилось

А мы чем хуже, говорят районные птицеводы и специалисты АПК.

В 90-х годах в Европе было около 150 котельных, работающих на альтернативном топливе, а сегодня их уже 5900, -- приводит статистику Иван Михайлович Кончаков, который сам недавно руководил животноводческим предприятием. -- Причем, есть котельные при животноводческих комплексах и птицефабриках, а есть и городские альтернативщики. Последние работают на пищевых отходах из мусорных контейнеров жилых кварталов. За двадцать лет европейцы вырастили практически новую энергетику.

Как это удалось в Германии, рассказывает Виктор Готлибович Шоль.

Если просто выделить птицефабрике деньги на экологию и энергосбережение в общих чертах, она, разумеется, вложит их в новый птичник, а не в альтернативную котельную. Поэтому оптимальным представляется немецкий энергосберегающий алгоритм. Фермерам в Германии еще 18 лет назад стали выделять кредиты под 2 процента годовых на сооружение автономного безотходного отопления и установок получения биогаза. Как только объекты достраивались, владельцу компенсировали 90 процентов инвестиций (сегодня компенсации составляют одну треть кредита). Кроме того, за излишки тепла и электроэнергии государство платило владельцам новых котельных три цены против тарифа (сегодня выплачивают двойной тариф). Вот и объяснение тому, что за небольшой срок количество котельных на биологических отходах выросло в европейских странах в 40 раз. В Штатах есть котельная при птицеводческом комплексе на 40 миллионов голов птицы, которая перерабатывает в год 300 тысяч тонн помета.

Это возможно и в нашей стране, говорят инициаторы трижды экономичного проекта, если энергосбережение перейдет от деклараций в практическую плоскость государственной приоритетной программы. Первая русская печь на помете уже работает в подмосковном Птицеграде.

Mr. Vladimir Rabinovitch, B.Sc.,CMfg.E.

Business Development Manager

Hitec Machinery Canada

Toronto, Ontario, Canada

Tel: 1-416-567-8701

e-mail:[email protected]

В статье господина Лысенко В.П. «Экологические проблемы птицефабрик России и роль биотехнологии в переработке органических отходов» правильно отражены существующие на сегодня проблемы утилизации куриного помёта.

В предлагаемой ниже информации мы даём краткое описание Канадской технологии, которая решает экологические проблемы, связанные с помётом и одновременно превращает его в ценное топливо.

Группа Канадских компаний обладает технологией и выпускает оборудование для преобразования куриного помёта в сухое топливо и получения тепловой и электроэнергии. Сухой куриный помёт имеет почти такую же калорийность как дерево и если есть технология его сушки и сжигания с высокой эффективностью, то помёт превращается в ценное топливо.

Мы превращаем сырой куриный помёт в сухую пыль и сжигаем эту пыль самым эффективным образом.

Сушка помёта.

В Канаде выпускается система BPS , которая одновременно сушит и измельчает биомассу (на фото).

Как работает C истема BPS ?

Сушка куриного помёта происходит одновременно с процессом его измельчения в силу работы следующих физических процессов:

1. Влажный материал загружается в роторную камеру, где подвергается воздействию кинетической энергии ротора, который вращается с угловой скоростью до 640 км в час. Огромные центробежные силы отслаивают воду от внешней поверхности кусков материала. В процессе измельчения новые и новые поверхности материала постоянно появляются, и новые открывшиеся слои воды отслаиваются от материала и удаляются. Этот механизм сушки основан на механических силах удаления воды из материала.

2. Другой механизм сушки полутермический по сути. Кинетическая энергия от многочисленных ударов нагревает частицы на короткий промежуток времени выше 100 градусов цельсия, поэтому вода в частицах превращается в пар. Пар выделяется из частиц и мгновенно превращается в очень мелкие капельки воды, поскольку температура внутри камеры никогда не бывает выше 90 градусов Цельсия. Вода также выделяется из материала, поскольку сила удара выжимает воду из частиц материала. Поэтому частицы материала теряют содержащуюся в них воду без применения какого либо наружного нагрева, а за счёт воздействия механических сил.

3. Температура воздуха внутри камеры между 70 и 90 градусов цельсия, поскольку ротор нагревается от трения в течении процесса измельчения, а также из за процесса аэродинамического нагрева воздуха. Очень высокий коэффициент передачи тепла и массы из-за крайне высоких ускорений частиц обеспечивает практически мгновенную передачу влаги от частиц в окружающий воздух. Большая суммарная поверхностная площадь частиц также способствует высокой скорости передачи массы влаги. Этот процесс чисто термический.

4. Уничтожение бактерий происходит в основном за счёт воздействия кинетической энергии и кинетического нагрева частиц во время их удара о отражательные пластины, ротор и стенки камеры.Эти многочисленные удары поднимают температуру частиц до уровня выше необходимой для пастеризации бактерий. Кроме того, огромные ускорения, которым подвергаются частицы, ломают стенки клеток бактерий, убивая их. Уровень запаха высушенного куриного помёта после BPS, во много раз ниже, чем до обработки, что свидетельствует о том, что большинство бактерий убито.

Система BPS применяется во многих странах мира для сушки и измельчения биомассы: США, Канада, Япония, Корея, Бразилия, Малайзия и т. д.

Во время переработки куриного (бройлерный) помёта, сырой куриный помёт с влажностью ~ 30% подаётся по транспортёру в систему BPS (на фото). На выходе системы куриный помёт содержал 10-12% влаги и превратился в сухой порошок (на фото).

Помет ~10-12%

Помет ~ 30%

После системы BPS мы получаем сухой порошкообразный материал с минимальным запахом, который можно использовать для получения энергии, а также для призводства удобрений.

Но как его сжечь? Как сжечь помёт с максимальной эффективностью? Как использовать каждую каллорию для производства энергии? Для этого используются Пылевые Топки Высокой Интенсивности.

Пылевые Топки Высокой Интенсивности были разработаны специально для еффективного и полного сжигания трудносжигаемых видов топлива в соответствии с самыми жёсткими требованиями нефтехимической индустрии. Эти системы показали себя надёжными и высокоэффективными в промышленном применении.

Основные характеристики Пылевых топок:

* Соответствуют самым жестким экологическим стандартам; сжигание с нулевым уровнем СО и экстремально низким значение NOx;

* Полное сжигание биомассы (100% биологического состава);

* Эффективность, стабильность и управляемость такие же как у топки работающей на натуральном газе.

* Способны работать одновременно на смеси топлива: порошкообразное, жидкое, газообразное.

* Уровень шума менее 85 dBa (децибелл)

* Компактный дизайн, что делает топки значительно меньше и дешевле, чем при других технологиях. Уменьшаются размеры основного оборудования: парового котла, газоходов, циклонов, вентиляторов, и т. д, что позволяет экономить значительные средства. Устанавливаются практически на все паровые котлы, как в новых проектах, так и при модификации существующих котлов.

* Эти пылевые топки применяются в промышленности более 35 лет и доказали свою высокую эффективность и надёжность.

Конструкция

Пылевые топки используются как источник тепла в различных индустриальных нагревателях и энергосистемах (схема показана ниже).

Экстремально короткое и чётко очерченное пламя позволяет использовать небольшие по размерам камеры сгорания. Порошкообразное топливо подаётся в топку через установленный в центральной части топки инжектор (gun ). Вихревое вращение воздуха, подаваемого в топку, создаётся за счёт специальных лопастей, установленных в основании топки. Крутящийся воздух создаёт циркулирующий вихрь внутри топки, что ведёт к интенсивному перемешиванию пылевидного топлива и воздуха.

Такое интенсивное смешивание обеспечивает эффективное и полное сжигание топлива и очень ровное распределение температуры внутри топки (на фото).

Низкие выбросы и эмиссия

* Уровень шума на расстоянии 1 м менее чем 85 (децибелл) dBa

* Способность обеспечить соответствие самым жёстким экологическим стандартам заказчика для CO, NOx, VOCs (летучие органические компоненты).

Равномерная выходная температура

Равномерное распределение тепла (смотри сравнительную диаграмму внизу) уменьшает наличие перегретых точек, улучшает радиационную передачу тепла, что уменьшает коксование внутри труб и увеличивает производительность топки.

Улучшенное распределение тепла уменьшает потери тепла и увеличивает эффективность сжигания. Способность работать с минимальным объёмом избытка воздуха (2%) и обеспечивать полное сгорание уменьшает падение тепла при избытке воздуха.

Минимальные эксплуатационные расходы

* Полное отсутствие движущихся частей в топке позволяет обеспечивать великолепные рабочие характеристики при абсолютном минимуме технического обслуживания и наблюдения

* Короткое пламя в топке уменьшает возможность касания пламени труб нагревателя и уменьшает стоимость их ремонта

Сжигание куриного помёта

Пылевая топка может устанавливаться как на новые паровые котлы (в том числе и Российского производства), а также и при реконструкции. Сухой помёт сжигается практически полностью. Циклонное вращение пламени в топке приводит во вращение газы в камере сгорания, центробежные силы прижимают золу к стенкам камеры сгорания, зола падает вниз камеры сгорания, где будет автоматически удаляться. Максимально свободные от золы горячие газы покидают камеру сгорания.
Та незначительная часть золы, которая будет уноситься газами и оседать на трубах котла будет состоять только из сухих негорючих веществ (фото внизу) и будет удаляться автоматически сжатым воздухом системы очистки парового котла.

Выработанный пар может подаваться на турбину для выработки электроэнергии, а отводящийся от турбины вторичный пар может использоваться для технологичеких нужд.

Выводы

Канадская технология позволяет:

1. Решить экологические проблемы куриного помёта

2. Превратить куриный помёт в ценное биотопливо

3. Сжечь куриный помёт с минимальными экологическими выбросами и максимальной эффективностью

4. Превратить куриный помёт в возобновляемый источник электро- и тепловой энергии.

5. Вместо затрат на его утилизацию преобразовать помёт в источник дохода

Яйца и куриное мясо – ценные и востребованные продукты питания, которые мы привыкли каждый день видеть на прилавках продовольственных магазинов. Птичьи хозяйства есть рядом с каждым крупным городом. Одной из насущных задач куроводства является также утилизация куриного помета на птицефабриках.

В первую очередь, птичьи экскременты – это ценное по своему составу сырье для производства удобрения полностью естественного органического происхождения. «В чистом виде» они не могут быть использованы для обогащения почв по ряду причин:

помет птиц содержит болезнетворные организмы и яйца гельминтов;
его органика не будет усваиваться растениями, и даже способна нанести им вред.

Превращение экскрементов кур в ценное удобрение происходит благодаря современным технологиям их переработки. В результате получают сухие, жидкие или гранулированные удобрения, а также компосты и почвогрунты, которые используются как для домашнего, так и для сельскохозяйственного растениеводства.

Во-вторых, из птичьих испражнений можно получить разные виды топлива, например, топливные гранулы (пеллеты) и биогаз. Энергию, получаемую в процессе сжигания отходов жизнедеятельности кур, можно превратить в отопление или электричество.

И, в-третьих, технология глубокой переработки позволяет изготавливать из куриного помета корма либо пищевые добавки для животных и птиц.

Дополнительная информация! Подробнее о продуктах, которые можно получить из экскрементов кур, смотрите на видео:

Технологии и способы переработки

Изготовление высокопитательных удобрений из испражнений кур возможно благодаря различным способам и технологиям утилизации:

Оборудование для переработки

Хранение каловых масс до начала процесса переработки птичьего помета в удобрение уже требует специального оснащения птицефабрик хранилищами, которые бывают различных видов. Сам состав птичьих испражнений различен: жидкий, подстилочный (смешан с натуральными материалами подстилки и минеральными добавками), подсушенный и т.д. Соответственно, используют пометохранилища разных видов:

открытого типа – резервуары, лагуны, пруды для жидкой массы или специальной площадки для подсушенной;
вентилируемые закрытого типа и т.п.

Разнообразны и виды оборудования для переработки отходов жизнедеятельности птицефабрик.

Компостирование

Например, компостирование может осуществляться на открытых площадках, и для активной аэрации буртов (переворачивание, ворошение пластов компоста для насыщения ее воздухом) используют погрузчики и смесители-аэраторы. Но ускоренный способ компостирования уже предполагает помещение массы в закрытые камеры биоферментации, при этом подача воздуха в ферментируемую смесь обеспечивается специальными вентиляторами.

Термическая сушка

Частичная подсушка куриного кала может осуществляется уже непосредственно в птичнике. Такой тип помещения предполагает размещение в клетке батареи каскадного типа: траншеи для слива экскрементов располагаются под батареями, где и происходит подсушивание за счет температурного режима, организованного воздухопотока и периодического разрыхления массы с помощью автоматических граблей-ворошилок.

Для высокотермической сушки помета разработаны специальные сушилки: например, барабанного типа, в которых куриные экскременты сушат в потоке газов при температурах, достигающих более 1000 градусов по Цельсию. Производительность подобных сушилок достигает от 0,5 до 10 тонн в час.

Гранулирование

Наиболее простой установкой для гранулирования помета является пресс-гранулятор, более сложной и технически оснащенной — комплексная линия гранулирования.

Пресс-гранулятор обычно используют для изготовления топливных пеллет: сухое измельченное сырье в бункере механизма доводится до уровня влажности, необходимого для процесса гранулирования, и далее под действием большого давления формируются гранулы. Использовать в грануляторах можно только сырье определенного уровня влажности.

Комплексная линия гранулирования позволяет делать из исходного сырья и пеллеты, и органо-минеральные удобрения, а также использовать практически любую его консистенцию. Технологический процесс будет включать уже несколько этапов.

Сперва в сепараторе из сырья удаляется лишняя влага, далее отжатая масса поступает в барабан высокотемпературной сушки. В роторной дробилке происходит доизмельчение сырья до нужной консистенции, а потом масса специальными приспособлениями рыхлится и обрабатывается водяным паром, в результате чего становится однородной. После этого она подается в гранулятор, а затем готовые гранулы охлаждаются и становятся пригодными для фасовки.

Получение биогаза

Стандартная биогазовая установка — это герметически закрытая камера с теплообменником, оснащенная устройствами для ввода и вывода сырья (например, птичьих испражнений или навоза), а также для отвода образующегося газа. Сам биогаз выделяют в результате жизнедеятельности специальные бактерии для переработки, живущие в биореакторе.

Непосредственно в газ переходит испаряемая из помета вода, а оставшаяся фракция используется дальше как органическое удобрение.

Из биогаза можно получить электроэнергию, им можно отапливать помещения, его даже используют в качестве машинного топлива.

Современный рынок оборудования для утилизации куриного помета сегодня учитывает запросы любого потребителя. Так можно приобрести достаточно простую мобильную установку для производства биогаза или пресс-гранулятор небольших производительных мощностей для использования в домашних условиях. Для крупных куроводческих хозяйств существует большой выбор отечественных и зарубежных производственных линий.

Дополнительная информация на видео: китайское оборудование для переработки (электрический ворошитель компоста).

Также ученые России и всего мира активно продолжают исследовать возможности утилизации отходов жизнедеятельности птицефабрик и других органических отходов. Интерес представляют технология обеззараживания жидкого навоза и помета с помощью кавитации, сжигание отходов жизнедеятельности кур с получением тепловой и электрической энергии и многое другое.

Выгоды переработки

Переработка куриного помета – важная проблема современного сельского хозяйства по двум основным причинам: экологической и экономической.

Количество подобных отходов от одной птицефабрики может достигать сотен тысяч тонн в год. Экскременты кур – это в том числе ядовитые газы с неприятным резким запахом, источник загрязнения патогенными микробами воздуха, земли, воды, что ведет к распространению инфекционных заболеваний у животных и человека.

Загрязнение почв куриным пометом

К сожалению, в России до сих пор огромное количество птицефабрик накапливают рядом с собой сотни тонн не утилизированных масс испражнений птиц, грубо нарушая санитарные нормы по хранению отходов. Все это вызывает сильное беспокойство экологов и врачей.

Применение современных методов утилизации – необходимая мера для сохранения чистоты природы и здоровья людей.

Однако, российских аграриев, в свою очередь, тревожит возможное принятие закона о причислении навоза и птичьего помета к отходам 3-4 классам опасности. Автоматически это будет означать необходимость получения лицензии всем предприятиям, работающим с этими видами отходов, уплату дополнительных налогов и штрафов. И хотя государство обещает животноводам помощь в получении лицензий и оформлении юридических документов, тема эта вызывает самые жаркие споры.

Хотя с экономической точки зрения переработка отходов жизнедеятельности птиц должна принести немалые выгоды от продажи получаемых продуктов, но и требует первоначальных финансовых вложений для приобретения необходимого оборудования.

Уже сегодня Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства, исследуя новые технологии переработки и утилизации куриного помета, представляет экономические расчеты, подтверждающие, что вложение финансов в эту отрасль достаточно быстро окупится и позволит повысить экономическую эффективность куроводческих хозяйств.

Открыли месторождение... топлива

В такой печи и вода горит