WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 22 |
Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 22 |

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

-- [ Страница 2 ] --

Проблема отходов нефтепереработки Аграрно-промышленный комплекс (АПК) РФ является одним из основных потребителей жидких моторных топлив (бензина, дизельного и котельного топлива). Качество нефтепродуктов, используемых в сельском хозяйстве, далеко не всегда соответствует требованиям ГОСТ. Так, по данным ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии и МИС МСХ РФ 20-25 % топлива и 40-45 % смазочных материалов по различным показателям не соответствуют регламентируемым нормам. Использование некачественных топлив увеличивает их расход, повышает токсичность отработанных газов и интенсивность отказов техники.

Последние годы нефтешламы - отходы II класса опасности - не принимаются на захоронение из-за переполнения полигонов промышленных отходов. Нефтеперерабатывающие заводы, нефтебазы, локомотивные и вагонные депо железнодорожной отрасли вынуждены накапливать нефтешламы в специальных бетонированных хранилищах.

На текущий момент в стране функционирует 28 крупных (мощностью более 1 млн.т в год) и около 80 мини нефтеперерабатывающих заводов с суммарной проектной мощностью первичной переработки нефтяного сырья в объеме млн.т в год. Выпуск основных видов нефтепродуктов за 2009 год составил:

автобензины – 35,72 млн. т, дизельное топливо – 67,4 млн. т, топочный мазут – млн. т, из которых на внутренний рынок поставлено автобензинов 31,03 млн. т (86,86% от объема производства), дизельного топлива – около 28,6 млн. т (42,47%), мазута – 11,5 млн. т (18%).

В Российской Федерации в настоящее время объем загрязненного нефтепродуктами грунта, образующегося за год, составляет 510 млн. тонн. Объем осадков биологических очистных сооружений составляет 0,8 млн. тонн/год.

Нормы образования нефтешламов - 3 млн. тонн в год. Хранение и утилизация вышеперечисленных отходов является одной из наиболее острых экологических проблем для России. В РФ из таких отходов после соответствующей дообработки получают топлива: флотские мазуты (марки Е-5) для использования в судовых двигателях, и мазуты для котлов марок М-40 – М-100.

Применение мазутов Широкое использование мазутов в качестве топлива отражает как положительные стороны их применения, так и отрицательные. По сравнению с каменным углем и торфом мазут обладает почти в два раза более высокой удельной теплотворностью. Теплотворная способность мазута в зависимости от его углеводородного состава (высоко- или низкопарафинистый, высоко- или низкосмолистый) лежит в пределах 9000-9700 ккал/кг. Поэтому расход мазута на обогрев нагревательных печей почти в два раза ниже, чем каменного угля. На некоторых обогревательных печах применяют для сжигания смеси природного или промышленного углеводородного газа с мазутом, а также с добавками воды.

Для эффективного обезвреживания отходов необходимы технологии, наносящие минимальный экологический ущерб окружающей природной среде, имеющие низкие капитальные затраты и позволяющие получать прибыль.

Актуальность новых подходов Необходимость создания энергетической системы, базирующейся не только на традиционных, но и на нетрадиционных возобновляемых источниках энергии весьма актуальна [225-231].

В последнее десятилетие за рубежом наибольший практический интерес проявляется к жидкому биологическому топливу, производимому из биомассы, семян и плодов пищевых и технических масличных культур, а также отходов пищевых масел. Широкое применение это горючее получило в странах Европейского союза (ЕС), на Украине, в Белоруссии, в Северной и Латинской Америке. Используется оно в основном в дизелях и котельных установках.

нефтепродуктов и биологических присадок (биобензин, биодизель, биомазут и бионефть), водотопливные эмульсии и суспензии: вода - мазут, вода - дизельное топливо, вода – бензин, вода – мазут – угольная пыль, вода-мазут-торф, водамазут-биомасса (отходы сельскохозяйственных предприятий).

В среднем для получения положительного теплового эффекта реакции горения отходов содержание углеводородов должно быть выше 10 - 15%. Выбор инновационной технологии приготовления альтернативного топлива основан на соблюдении ключевых факторов: операционная эффективность самого производства - экономичность, надежность, уровень автоматизации, а также эксплуатационные характеристики и уровень экологической безопасности самого топлива.

Технологии подготовки топлив Большое внимание в настоящее время уделяется гидрокавитационным технологиям получения и использования водорода для осуществления процессов гидрогенизации и гидролиза углеводородов при переработке нефти и создании композиционных моторных и котельных топлив с использованием некондиционных нефтяных фракций, отходов разнообразного происхождения и биомассы.

Процесс гидрогенизации низкосортных топлив позволяет значительно улучшить их потребительские качества. Для осуществления процессов гидрогенизации углеводородов широкого использования приобрела технология гидрокрекинга, осуществляемая путем действия водорода на топливо при повышенной температуре и давлении в присутствии катализаторов. Данная технология является эффективной, но для ее реализации необходимы большие энергетические затраты [4,5,6,10].

Для приготовления котельных композитных биотоплив из отходов биомассы широко используют пиролизные технологии. Пиролиз – это процесс термического разложения органических соединений без доступа кислорода при температурах 500-800°С. Данный способ является достаточно эффективным для создания котельных топлив, однако также требует больших затрат энергии.

Получили также развитие технологии производства и использования искусственных композитных жидких топлив (ИКЖТ) [50,53,72,77,79-82,], состоящих из компонент с различными топливными свойствами. Новым технологическим подходом к получению ИКЖТ является гидродинамическое воздействие на обрабатываемую среду. Для эффективного сжигания ИКЖТ и других горючих смесей в энергетических установках разработаны специальные форсунки – гидровихревые преобразователи [4], которые обеспечивают ультрадисперсное диспергирование, кавитационную обработку топлива и его обогащение воздухом.



В основу технологии получения высококачественных ИКЖТ заложен новый способ диспергирования и гомогенизации смеси. Каскадное соединение различных типов (РПА и гидровихревых преобразователей) [1,9,10,] обеспечивает наиболее глубокое диспергирование смеси вплоть до молекулярного уровня с образованием новых химических соединений. В зависимости от устанавливаемых технологических параметров обработки могут получаться различные конечные продукты с заданными физико-химическими свойствами [8,13,12,17,19,28,35-37].

Технология производства и сжигания искусственного композитного жидкого топлива разрабатывалась с учетом имеющихся местных топливных ресурсов, возобновляемых источников энергии, а также требований по их безотходной утилизации в теплоэнергетических установках. Основой для водоугольномазутные суспензии (ВУМС), составляющими компонентами которых являются мазуты, бурый уголь, угольная пыль, кубовые остатки, шламы, животноводческих предприятий [6,7,23,26,34,38,42,50,56,60,61,70,72,73].

Водо-мазутные эмульсии В промышленности для снижения отрицательных явлений при сжигании мазута в топках и двигателях начали применять не чистые мазуты, а водомазутные эмульсии. Такие эмульсии называют обратными и обозначают их символом в/м (вода/масло в общем случае).

Водомазутные эмульсии получают с концентрацией воды (дисперсной фазы) в мазуте (дисперсионная среда) в пределах от 5 до 50 масс. % в расчете на эмульсию. Установлено, что содержание воды в такой эмульсии в количестве до масс.% практически не снижает теплотворную способность смеси по сравнению с исходным мазутом. При сжигании водо-мазутных эмульсий повышается степень сгорания мазута вследствие изменения механизма горения. В дымовых газах снижается содержание оксида углерода (СО) и диоксида серы (SО2). Это определяется более высокой полнотой сгорания мазута в топке при распылении эмульсии типа вода/масло форсунками.[72,73,74,75,86-88].

Наиболее важное влияние на качество эмульсии отзывает распределение частиц дисперсной фазы (воды) по размерам. С повышением степени дисперсности и наличием в мазуте природных олеофильных (поверхностноинактивных) соединений - смол, асфальтенов, металлорганических, серу - и азотсодержащих органических соединений повышается защита эмульсий вода/масло от коалесценции, повышается устойчивость обратной эмульсии и ее качество при хранении и применении как топлива для нагревательных устройств [91,94-96,98,105].

На сегодняшний день, наряду с известной технологией получения водомазутных эмульсий (ВМЭ), появились и апробируются котельные композитные топлива, производимые на основе принципов кавитации и диспергации [101,102-104].

Композитное биотопливо, полученное в процессе кавитации и диспергации компонентов, – это искусственное композиционное топливо, создаваемое на базе отходов животноводства, нефтешламов и воды. Эта гомогенизированная смесь компонентов является коллоидно-дисперсной топливной системой [105,107-109].

механохимическая активация участвующих компонентов. При его получении практически полностью разрушается макроскопическая структура отходов животноводства, которая разделяется на отдельные мелкие частицы компонента с химически активной поверхностью (среднестатистический размер частиц биомассы 30-35 мкм). Участвующая в процессе производства топлива вода также претерпевает ряд превращений, повышающих ее химическую активность [111,112Наиболее быстро на внедрение биотопливной технологии отзывается малая энергетика (автономные котельные, мини-ТЭЦ). Это объясняется меньшими инвестиционными рисками и капитальными затратами на реконструкцию, сокращенными сроками окупаемости [126].

Цель работы. Целями диссертационной работы являлись поиск и обоснование возможностей получения жидкого композитного топлива из отходов животноводства и нефтепереработки, разработка оборудования для получения такого топлива, определение перспектив использования соответствующих технологии и оборудования для российских животноводческих ферм.

В соответствии с целью поставлены следующие задачи:

выполнить расчетно-теоретическое обоснование перспективности применения композитного топлива на основе отходов животноводства и нефтепереработки для нужд сельхозпредприятий;

- определить оптимальный диапазон требований к данному виду топлива;

- провести анализ и выбрать наиболее подходящие для данного вида топлива методы его получения в промышленных условиях;

- провести структурные исследования получаемого композитного топлива при различных технологических режимах его получения;

- разработать, изготовить и испытать опытно-промышленный образец установки для получения композитного топлива;

- провести огневые испытания получаемого топлива на полупромышленной установке;

- провести технико-экономические исследования перспектив применения композитного топлива на животноводческих фермах, выдать рекомендации по его применению.

Объекты исследования:

- оборудование для получения композитного топлива на основе навоза, мазута и нефтешламов;

- собственно композитное топливо, полученное с применением разработанной технологии;

- экономические аспекты применения композитных топлив на основе жидкого навоза для животноводческих ферм.

Методика исследований:

Поставленные задачи по получению и исследованию композитных топлив решались с применением лабораторного и промышленного оборудования, находящегося в распоряжении как ВИЭСХ, так и других научных учреждений (ГОСНИТИ, ИХФ и др.).

Для обработки результатов исследований использовались численные методы. Результаты сравнивались с данными теоретических исследований.

Научная новизна работы:



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 22 |
 




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.