Разработка и исследование установки приготовления композитного котельного биотоплива из отходов животноводческих ферм и нефтехозяйств

1. Внедрение технологии приготовления и сжигания композитного биотоплива с использованием навоза позволяет существенно, более чем в 2.4 раза, повысить экономические показатели тепловых установок при выработке тепловой энергии для животноводческих хозяйств.

2. Расходы на модернизацию существующих горелочных устройств средней мощности (100 – 500 кВт) незначительно влияют на общие экономические показатели по котельному оборудованию.

3. Применение композитного топлива с использованием разработанного оборудования приготовления топлива и известных горелочных устройств может быть рекомендовано для массового применения в хозяйствах средней полосы России, как эффективный метод получения тепловой энергии и эффективный метод утилизации жидкого навоза.

Проведенный анализ теплофизических и реологических характеристик жидкого навоза и отходов нефтехимических производств позволил обосновать возможность создания на их базе жидких композитных котельных топлив.

Установлено, например, что такое топливо может состоять на 70% из навоза влажностью 90 % и на 30% из нефтешлама влажностью 30%.

Проведенный анализ аппаратного обеспечения технологии получения композитных топлив показал, что для тепловых установок средней тепловой мощности (50 – 500 кВт) оптимальным способом получения мелкодисперсной фазы является сочетание кавитационного метода обработки смеси с ультразвуковым. Данное сочетание является оптимальным и с точки зрения минимальных экономических затрат как на приобретение оборудования, так и по эксплуатационным затратам.

Экперименты показывают, что получаемая на разработанном оборудовании эмульсия состоит из двух типов частиц размерами около 5 и около 8 мкм. По аналогии в известными ВУС и ВМС такие размеры являются приемлемыми для использования в котлах с жидкостными горелками.

Полученная макроскопически однородная масса композитного топлива сохраняет свою структуру более одного месяца хранения при нахождении как в условиях положительной температуры, так и в малоотапливаемых помещениях.

Это обстоятельство дает возможность накапливать композитное топливо и затем использовать его в случае больших неравномерностей нагрузки котлов.

Проведенные огневые испытания полученного композитного топлива на промышленном парогенераторе подтверждают высокую эффективность его использования в промышленных целях.

Технико-экономические расчеты применимости разработанной технологии и применяемых устройств в условиях животноводческих ферм дают высокую экономическую эффективность их применения не только для решения экологических, но и для решения энергетических задач. Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого оборудования для ЦЧЗ составляет более млрд. руб. в год, а для одной фермы (1700 голов КРС) составляет более миллиона рублей в год.

Перечень использованной литературы Книги 1. Адамсон, А. Физическая химия поверхностей / А. Адамсон, пер. с англ. - M., 1979.

2. Акопян, В.Б. Основы взаимодействия ультразвука / Акопян В.Б., Ершов Ю.А. Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005, с. 224.

3. Алесовский, В.Б. Физико-химические методы анализа / Алесовский В.Б., Бардин В.В., Бойчинова Е.С., Булатов М.И. – М.: Изд. «Химия», 1964. – 452 c.

4. Антуфьев, И.А. Биоэнергетическое использование отработанных торфяников /Антуфьев И.А., Росс М.Ю., Ю.А. Кожевников - М.: «Издательство Агрорус», 2013. – 155 с.

5. Арсенкин, А.М. Гидромеханическое диспергирование / Арсенкин А.М., Быкова Ю.С., Горшенков М.В., Есин В.А., Задорожный В.Ю., Балабышко А.М., Зимин А.И., Ружицкий В.П. – М.: Наука, 1998. – 331 с.

6. Блинов, В.И. Диффузионное горение жидкостей / Блинов В.И., Худяков Г.Н. – М.: Изд. АН СССР, 1961. - 210с.

7. Волков, А.Н. Сжигание газов и жидкого топлива в котлах малой мощности / Волков А.Н. – Л.: Недра, 1989. –160 с.

8. Гиббс, Дж. В. Термодинамика. Статистическая механика / Гиббс Дж. В. - M., 1982.

9. Грег, С. Адсорбция, удельная поверхность, пористость» / Грег С., Синг К. М.:

Изд. «Мир», 1970. - 407с.

10.Дей, К. Теоретическая неорганическая химия / Дей К., Селбин Д. – М.: Химия, 1971. - 416с.

11.Зубрилов, С.П. Ультразвуковая кавитационная обработка топлив на судах / Зубрилов С.П., Селиверстов В.М., Браславский М.И. – Л.: Судостроение, 1988.

12.Ивченко, В.М. Кавитационная технология / Ивченко В.М., Кулагин В.А., Немчин А.Ф.; Под ред. Г.В. Логвиновича. - Красноярск: Изд-во КГУ, 1990. – 200 с.

13.Современные методы исследований функциональных материалов: Под ред.

Колошкина С.Д. - М.: Изд. дом МИСиС, 2010. – 210с.

14.Иглин, С.П. Математические расчёты на базе MATLAB / Иглин С.П. - СПб.:

БХВ-Петербург, 2005. - 640с.

15.Казанцев, В.Ф. Источники ультразвука / Казанцев В.Ф. – М.: Изд.

«Технополиграфцентр», 2010. - 252с.

16. Казанцев, В.Ф. Физика ультразвука / Казанцев В.Ф. – М.: Изд. «МИРЭА», 2010. - 182с.

17.Кардашев, Г.А. Физические методы интенсификации процессов химической технологии / Г.А. Кардашев. – М.: Химия, 1990. - 208 с.

18.Калинина, В.Н. Математическая статистика / Калинина В.Н., Панкин В.Ф. - М.:

Высшая школа, 1998. - 336с.

19.Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А.Г.

Касаткин. – 9-е изд. – М.: Химия, 1973. – 750 с.

20.Копытов, В.В. Газовое топливо из органического сырья / Копытов В.В., Систер В.Г., Антуфьев И.А., КожевниковЮ.А., Росс М.Ю. – Под ред. Щекочихина Ю.М.- Том 1. - М.: «Издательство Агрорус», 2013. – 285 с.

21.Копытов, В.В., Газовое топливо из органического сырья // Копытов В.В., Систер В.Г., Антуфьев И.А., Кожевников Ю.А., Росс М.Ю. - Под ред.

Щекочихина Ю.М. - Том 2. – М.: «Издательство Агрорус», 2013. – 302 с.

22.Корн, Г. Справочник по математике / Корн Г., Корн Т. - М.: Наука, 1974.-832с.

23.Корягин В.А. Сжигание водотопливных эмульсий и снижение вредных выбросов /. - СПб.: Недра, 1995. - 304 с. - Библиогр.: 201 назв.

24.Коузов, П.А. Основы анализа дисперсных систем / Коузов П.А. - Л.: Химия, 1987. - 264с.

25.Кулагин, В.А. Суперкавитация в энергетике и гидротехнике / Кулагин В.А. – Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2000. – 107 с.

26.Краткий справочник физико-химических величин. – Л.: Изд. «Химия», 1974. с.

27.Лавров, Н.В. Введение в теорию горения и газификации топлива / Лавров Н.В., Шурыгин А.П. – М.: Изд. АН СССР, 1962. - 216с.

28. Леоденс, К.Т. Фильтрация и стохастическое управление в динамических системах / Леоденс К.Т. – М.: Изд. «Мир», 1980. - 316с.

29.Мак – Таггарт, Ф. Плазмохимические реакции в электрических разрядах / Мак – Таггарт Ф. - М.: Атомиздат, 1972. - 256с.

30.Маргулис, М.А. Звукохимические реакции и сонолюминисценция / М.А.

Маргулис. – М.: Химия, 1986. – 300 с.

31.Марков, А.И. Ультразвуковая обработка материалов / А.И. Марков. – М.:

Машиностроение, 1980. – 237 с., ил.

32.Новицкий, Б.Г. Применение акустических колебаний в химикотехнологических процессах (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии) / Б.Г. Новицкий. – М.: Химия, 1983. – 192 с.

33. Оно, С. Молекулярная теория поверхностного натяжения в жидкостях / Оно С., Кон до С. - Пер. с англ. - M., 1963. - C.280.

34.Померанцев, В.В. Основы практической теории горения / Померанцев В.В., Арефьев К.М., Ахмедов Д.Б., Конович М.Н. и др. - Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отд., 1986. - 312 с.

35.Промтов, М.А. Пульсационные аппараты роторного типа: теория и практика / Промтов М.А.: Монография. - М.: Изд-во «Машиностроение», 2001. - 260 с.

36.Промтов, М.А. Машины и аппараты с импульсными энергетическими воздействиями на обрабатываемые вещества / Промтов М.А.: Учебное пособие. - М.: Изд-во «Машиностроение», 2004. - 136 с.

37.Промтов, М.А. Пульсационные аппараты роторного типа: теория и практика / Промтов М.А.: Монография. – М.: Изд-во «Машиностроение», 2001. – 260 с.

38.Ребиндер, П.А. Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия / Ребиндер П. А. - M., 1978. – 306 с.

39. Розенберг, Л.Д. Источники мощного ультразвука / под ред. Л.Д. Розенберга. – М.: Наука, 1969. – 380 c.

40.Росс, М.Ю. Биодизельное топливо из водорослей / Росс М.Ю., Стребков Д.С. / Под ред. Ю.М. Щекочихина. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. – 252 с.

41.Русанов, А.И. Фазовые равновесия и поверхностные явления / Русанов А.И. Л., 1967. – 250 с.

42.Селиверстов, В.М. Экономия топлива на речном флоте / Селиверстов В.М., Браславский М.И. - М.: Транспорт, 1983. – 231 с.

43.Семенов, Н.Н. Цепные реакции / Семенов Н.Н. - М.: Наука, 1986. – 380 с.

44.Урьев, Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы / Урьев Н.Б. - М.:

Химия, 1980. - 320 с.

45.Урьев, Н.Б. Физико-химические основы интенсификации технологических процессов в дисперсных системах / Урьев Н.Б. - М.: Знание, 1980. - 64 с.

46.Урьев, Н.Б. Физико-химические основы технологии дисперсных систем / Урьев Н.Б. - М.: Химия, 1988. - 256 с.

47.Франк-Каменецкий, Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / Франк-Каменецкий Д.А. - М.: Наука, 1987. – 420 с.

48.Хмелев, В.Н. Ультразвуковые многофункциональные и специализированные аппараты для интенсификации технологических процессов в промышленности / В.Н. Хмелев. – Барнаул: АлтГТУ, 2007. – 416 с.

49.Хмелев, В.Н. Ультразвуковое распыление жидкостей: монография / В.Н.

Хмелев, А.В. Шалунов, А.В. Шалунова; Алт. гос. техн. ун-т им.И.И.

Ползунова, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. – 250 с.

50. Чижиков, А.Г. Термохимическая конверсия органического сырья / Чижиков А.Г.,Ю.А. Кожевников - М.: «Издательство Агрорус», 2012. – 245 с.

51. Шутилов В.А. Основы физики ультразвука / В.А. Шутилов. – Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1980. – 280 с.

52. Щукин, E.Д. Коллоидная химия / Щукин E.Д., Перцов А.В., Амелина E.А. M., 1982. - 250 с.

53. Юдкевич, Ю.Д. Получение химических продуктов из древесных отходов / Ю.Д. Юдкевич, С.Н. Васильев, В.И. Ягодин. – СПБ.: Санкт-Петербургская лесотехническая академия, 2002. - 84с.

Стандарты 54.ГОСТ Р 52368-2005. Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия. – М.:

Издательство стандартов, 2007 – 30 с.

55.ГОСТ Р 52201-2004. Этанольное моторное топливо для автомобильных двигателей с принудительным зажиганием. Бензанолы. Общие технические требования. Метод определения содержания воды. – М.: Издательство стандартов, 2007 – 6 с.

56.ГОСТ 2477-65. Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды. – М.: Издательство стандартов, 2008 – 6 с.

57.ГОСТ 2084-77. Бензины автомобильные. Технические условия. – М.:

Издательство стандартов, 2000 – 7с.

58.ГОСТ Р 51105-97. Топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Неэтилированный бензин. Технические условия. – М.: Издательство стандартов, 2007 – 15 с.