Большая проблема всех конно-спортивных комплексов - это утилизация отходов жизнедеятельности лошадей. Мы решили вплотную заняться этой проблемой.
Толчком послужила экономическая составляющая. Для владельцев конно-спортивных комплексов утилизация отходов жизнедеятельности лошадей - головная боль. Дело в том,что одна лошадь "производит" , при правильном содержании, от 0,2 до 0,25 м3 "счастья" (далее топливо) в виде смеси навоза, опилок и сена в разных пропорциях. Нехитрый подсчет говорит о том, что комплекс в 100 голов легко выдаёт в сутки около 20-25 м3 отходов! Прямая утилизация (учитывая, что это добро нельзя просто закопать ( статья УК)) путём вывоза на полигон обходится никак не меньше 800 000 руб. в месяц (в ценах на конец 2025 года). А при помощи нашей технологии можно не только решить проблему утилизации, но и прилично сэкономить на отоплении комплекса. Более подробный расчет в конце статьи.
Для начала стали изучать и искать на просторах интернета выход, который, по нашему глубокому убеждению, уже давно должен был быть придуман. Но довольно быстро выяснилось, что нормально работающего и отработанного варианта решения этой проблемы никто предложить не может.
В общем, пришлось решение этой проблемы нам взять на себя. Не буду останавливаться подробно на всех моментах (просто это займет очень много места), а изложу основные принципы и решения, которые путём очень долгих экспериментов и опытов родились на свет и были нами реализованы. Конечно же, речь идет об отопительном котле для конно-спортивных комплексов на конском навозе!
Скажу сразу, что одним котлом дело не закончилось и пришлось решать многочисленные проблемы, начиная от высыпания навоза рабочими из тележек ( на которых вывозятся отходы из конюшни) до очистки дымовых газов после сжигания топлива.
Для опытного образца мы купили б/у котел КМТ-1000 со всей обвязкой, подающими механизмами и автоматикой.
Идти по классическому пути с подготовкой топлива ( как вариант- сушка и прессование в брикеты) мы не стали из-за громоздкости и дороговизны данного производства. Цель была в том, чтобы неподготовленное топливо (может, с минимальной подготовкой) сразу уходило на сжигание.
Забегая вперёд , скажу, что вся подающая топливо часть оказалась совсем не пригодной для данного топлива, как и автоматика котла. При этом сам котёл, после нескольких доработок, оказался вполне пригодным для работы.
Итак, по порядку... я разделил всю эту установку по сжиганию отходов содержания лошадей на несколько составляющих:
- Забор и подача в котел.
- Котел
- Система охлаждения и отопления
- Очистка дымовых газов.
- Обслуживание и диспетчеризация процесса.
1. Забор и подача топлива в котел.
Первое, что стоило бы выяснить - это плотность и калорийность топлива. И тут нас ждала первая проблема. Дело в том,что эти показатели очень нестабильны. Даже плотность, которая не должна сильно меняться, меняется и очень сильно в зависимости от разных факторов. В итоге, зафиксировали плотность в диапазоне от 0,25 - 2 тонн/м3
Диапазон жестокий, но, что делать, пришлось работать с тем, что есть.
На рассмотрении после отсеивания разных вариантов остались два способа подачи топлива:
Шнековая подача + транспортировочная (конвейерная) лента.
Этот вариант был первым и ,забегая вперёд, скажу, что он не является идеальным. При данном способе весь комплекс подачи выглядит следующим образом: топливо сваливается в бункер, по дну которого проходит траспортёрная лента, далее за пределами бункера лента поднимает топливо наверх и сваливает его в перемешивающую емкость (мешалку). В дне этой емкости имеется окно, падая в которое топливо попадает на шнек, который, в свою очередь ,подает топливо уже непосредственно в топку котла. Слабыми звеньями здесь являются практически все элементы конструкции, кроме шнека, о его проблемах более подробно в разделе "котёл".
Траспортерная лента.
Плюсы: Стоимость.
Минусы: Практически невозможно организовать автоматическую подачу. Масса топлива в нижней части порой не дает даже сдвинуться с места. Приходится закидывать топливо очень дозированно. Составляющие топлива (в основном, опилки и сено) попадают под ролики и другие механизмы. Резко падает прочность самой ленты при низких температурах.
Мешалка.
Плюсы: Стоимость.
Минусы: Очень неудачная конструкция для данного вида топлива. Всё, кроме корпуса, является "слабым звеном"!
В общем, пришлось всё это сдать в утиль и идти своим путем.
Приёмный бункер.
Решили пойти другим путем и немного всё - таки подготовить топливо. Для этого была придумана конструкция приёмного бункера, состоящего из 2х перемешивающих и одного подающего шнеков (см. видео). Объёмы бункера, параметры шнеков и мощности моторедукторов были рассчитаны, исходя из максимальной разовой загрузки - 14 м3.
Данная конструкция является одновременно приемным бункером, куда рабочие сваливают с тележек отходы. Далее идёт процесс перемешивания для придания однородности топливу. В стенки бункера встроен контур отопления, который нагревает всю эту массу, тем самым подсушивая её перед подачей в топку.
Надо сказать, что конструкция показала себя очень надежной и неприхотливой. Самое главное, что справляется с возложенной на неё задачей на отлично!
2. Котел.
Как уже говорилось выше, для работы мы выбрали котел КМТ-1000 ковровского завода. Котел покупали б/у, и достался он в сильно потрепанном состоянии. В нашем случае это было на пользу - заодно узнали все слабые места данного изделия.
Поменяли практически всю начинку и обвязку, заодно сильно модернизировали саму конструкцию. Не буду на этом останавливаться, скажу лишь, что котел для данного вида топлива нужно делать под индивидуальный заказ.
Как выяснилось, это не сильно влияет на стоимость, но при этом сильно влияет на надежность и производительность.
Пришлось решать вопрос, как подавать топливо непосредственно в топку котла. Были разные варианты, включая гидравлический толкатель. "Родная" шнековая подача оказалась довольно хлипкой и никак не подходила под этот вид топлива (перья шнеков загибало через несколько часов работы). Попытки заводских инженеров рассчитать "правильный шнек" ни к чему не привели. Пришлось самим всё изобретать и рассчитывать. В итоге мы добились нужного результата - больше года эксплуатации без заклинивания и поломок - ура!
Ещё одной проблемой стандартной конструкции оказался теплообменник. Та сталь, из которой он был сделан, оказалась тонкой и сильно подверженной коррозии - теплообменник потек через год. Пришлось заказывать новый из другой стали с более толстыми стенками. Заодно устранили ещё одну "болячку" - абразивный износ трубок в местах сварки- путем изменения конструкции.
Изменениям подверглись : конструкция колосников, свода топки, места расположения датчиков и ещё немного небольших доработок.
В итоге довели до ума не только подающую часть, но и сам котел.
3. Охлаждение котла.
В холодное время потребителем тепла является сам комплекс - отопление, горячая вода. Однако даже зимой бывает избыток тепла, например, во время оттепели. Просто уменьшить температуру подающей линии довольно сложно. Процесс горения данного вида топлива требует относительно стабильной температуры в топке, и ,как следствие, прокачки определенного объёма теплоносителя для отбора тепла от теплообменника.
В летнее время все равно нужно утилизировать отходы, а на потребление уходит лишь небольшая часть тепла, как правило, на приготовление горячей воды.
Для отвода тепла была сделана система сброса лишней мощности. По сути, это радиаторы с вентиляторами и узел переключения. Весь процесс отвода тепла управляется контроллерами.
Систему сброса тепла сделали на теплообменниках, так как в контур, который контактирует с улицей, залит этиленгликоль, а вся система комплекса работает на воде. Также с данной конструкции происходит отбор тепла для подогрева приёмного бункера. Принципиальную схему узла можно посмотреть здесь.
4. Очистка дымовых газов.
К большому сожалению, выбросы продуктов горения не соответствуют необходимым требования по экологии. Мы провели несколько замеров и пришли к выводу, что необходимо ставить дополнительные фильтры.
Учитывая агрессивность состава дымовых газов и исходя из объёмов выброса, совместно с профильной компанией был разработан фильтр дымовых газов, предназначенный именно под этот вид топлива.
Фильтр представляет собой вертикальную колонну с расположенными внутри форсунками для орошения газа. Система орошения состоит из нескольких уровней с форсунками, установленными внутри корпуса фильтра.
Форсунки расположены различным образом так, что вода промывает газ со всех возможных направлений.Сверху аппарата установлен каплеуловитель.
Принцип работы фильтра.
Загрязненный газ поступает в камеру его приема. При этом газ, совершая вращательное движение, приводит во вращательное движение и накопленную жидкость в камере приема. Затем, следуя навстречу потоку свежей промывательной жидкости, газ очищается при помощи воды или водного раствора. В последующем смесь газа с жидкостью поступают в объем каплеотделителя. При этом жидкая фаза (грязная вода) перетекает в циркуляционную емкость (для последующего использования или удаления), а очищенный газ совместно с уносимыми каплями жидкости — в каплеотделитель. После этого чистый газ (воздух) выходит из фильтра наружу.
Устройство довольно сложное и дорогое, но пренебрегать его установкой не следует.
5. Обслуживание и диспетчеризация процесса.
Всём этим оборудованием по подаче и сгоранию топлива, насосами и другими механизмами управляют контроллеры нашей разработки и производства. Перед нами стояла очень сложная задача по управлению очень нестабильными процессами. Вроде как справились!) Большую часть работы взяла на себя автоматика данной котельной, но для человека всё-таки немного работы осталось.
Итак , для работы котельной требуется выполнять необходимые регламентные работы:
- Регулировка подачи в топку в зависимости от партии топлива. Автоматизировать до конца данный процесс пока не удалось из-за большого разброса параметров топлива.
- Чистка зольников. Ежедневно.
- Чистка топки от шлаковых отложений. (1-3 раза в сутки. зависит от топлива)
- Чистка теплообменника (1 раз в неделю)
- Визуальный осмотр работающих механизмов.
Стоит добавить, что данный вид топлива сгорает не полностью. К отходам, требующим утилизации, относятся зола и шлак - не более 1% от общего объёма топлива.
6. Итог
В итоге комплекс получился довольно сложным и дорогим. На конец 2025 года комплекс обходится около 25 млн.руб. Однако даже при таких затратах окупаемость составляет не более 3х лет.
Расчёт производился , исходя из комплекса из нескольких зданий общей отапливаемой площадью 10 000м2 и постоем 85 голов. Полезная тепловая мощность комплекса составляет около 600 кВа, что эквивалентно по потреблению газа газового котла в размере 30 000м3. При средней стоимости газа на данный момент сумма экономии в месяц около 250 000 руб. или около 2 млн. руб в год. Но самая большая экономия достигается при утилизации. При ежесуточном объеме отходов от 85 голов 22 м3 в сутки стоимость суточной утилизации 24 тыс. руб в день, что за год составляет более 8,5 млн. При этом, естественно, есть расходы на эксплуатацию в виде заработной платы, электроэнергии, обслуживания и пр.
Даже исходя из грубого расчета, видно, что данное вложение является очень рентабельным.
Если у вас есть вопросы по организации и строительству подобного комплекса на вашем объекте, мы готовы помочь вам в этом!
В связи с большим объемом спама комментарии временно отключены.