Использование плазмотронов для получения удобрений
Кроме биологического подхода, для переработки помета и навоза существуют чисто технические способы получения из них органоминеральных удобрений.
Один из таких способов основан на применении низкотемпературных электродуговых аппаратов (плазмотронов).
В НПО «Техэнергохимпром» совместно с Институтом теплофизики СО АН, Институтом почвоведения и агротехники СО ВАСХНИЛ была разработана и опробована на опытных полях Новосибирской области плазмохимическая установка для получения азотных и органоминеральных удобрений.
Принципиальные схемы этих установок представлены на рис. 8.5 и 8.6.
Рис. 8.5. Принципиальная схема установки для получения азотных удобрений:
1 - компрессор; 2 - плазмотрон; 3 - реактор; 4 - камера закалки; 5 - кислотный насос; 6 - теплообменник; 7 - абсорбер; 8 - санитарный фильтр; 9 - сборник концентрированной кислоты; 10 - сборник разбавленной азотной кислоты; 11 - линия охлаждающей воды; 12 - линия воды; 13 - линия концентрированной азотной кислоты; 14 - линия воды (жидкости) на разбавление; 15 - линия разбавленной азотной кислоты
Рис. 8.6. Принципиальная схема установки получения органоминеральных удобрений из помета птиц:
1 - компрессор; 2 - плазмотрон; 3 - сушилка; 4 - реактор холодной переработки;
5 - реактор термохимической переработки; 6 - разделитель; 7 - санитарный фильтр; 8 - разделительное устройство; 9,10 - теплообменники; 11 - твердое органоминеральное удобрение; 12 - жидкое органоминеральное удобрение; 13 - вода
Установка для получения азотных удобрений работает следующим образом.
Сжатый воздух, подаваемый компрессором 1, нагревается в плазмотроне 2 до 2 000-5 000 °С. В плазмохимическом реакторе 3 происходит окисление атмосферного азота кислородом воздуха с образованием диоксида азота. Далее образовавшаяся газо-воздушная смесь с температурой 3 500 °С поступает в камеру закалки 4, где охлаждается циркулирующей кислотой, подаваемой насосом 5 до 100 °С. Выходящая из камеры закалки газожидкостная смесь охлаждается водой в теплообменнике 6, где одновременно протекают начальные стадии процессов образования диоксида азота и нитратного иона азотной кислоты. Оба процесса завершаются в абсорбере 7 с образованием концентрированной азотной кислоты. Оставшийся газ проходит очистку в аппарате 2 и сбрасывается в атмосферу. Продукционная азотная кислота с концентрацией 30-40 % поступает в сборник 9 и далее в сборник-разбавитель 10, в который подается так же осветленный сток из системы очистных сооружений птицефабрики (животноводческого комплекса). За счет контакта с кислотой сток обеззараживается, а разбавленная азотная кислота с концентрацией 4-5 % используется далее как жидкое азотное удобрение. Внесение в почву осуществлялось в дозах от 30 до 90 кг азота на гектар. Эффективность разбавленной азотной кислоты изучалась в сравнении с аммиачной селитрой.Результаты полевых опытов показали, что по своему влиянию на урожайность зерновых культур разбавленная азотная кислота не уступает аммиачной селитре. Выяснилось также, что плазмохимическая азотная кислота по сравнению с химически чистой азотной кислотой более эффективное удобрение, поскольку содержит комплекс микроэлементов (медь, цинк, железо, марганец), попадающий в нее из-за эрозии электродов плазмотрона. Наличие микроэлементов позволило вовлечь дополнительно в питательную цепочку растений почвенный подвижный фосфор. Под влиянием плазменной азотной кислоты урожайность овса на солонцовых почвах повысилась на 50 % по отношению к не удобренному фону и на 15 % по отношению к аммиачной селитре.
Установка для получения органоминеральных удобрений из помета птицеводческих комплексов (см. рис. 8.6) работает следующим образом.
Сжатый воздух, подаваемый компрессором 1 нагревается в плазмотроне 2 до 1 000-4 000 °С. При этом часть атмосферного азота окисляется до монооксида азота. Полученный плазменный газ разбавляют холодным воздухом до 500 °С и подают в сушилку 3. Птичий помет с влажностью 75 % подают в реактор холодной переработки 4. Туда же поступает охлажденный в сушилке и реакторе термохимической переработки 5 нитроз- ный газ с температурой 40 °С. Выходящую из реактора 4 смесь разделяют в разделителе 6: газовую фазу через санитарный фильтр 7 сбрасывают в атмосферу, а полученный полупродукт через распределительное устройство 2 направляют на вторую стадию переработки. Твердая фаза направляется в сушилку 3 и далее через теплообменник 9 выводится как готовое сухое удобрение с влажностью 30 %. Жидкая фаза направляется в реактор 5, где происходят дальнейшие реакции окисления азота, связывания аммиака помета и обеззараживания последнего за счет горячего нитрозного газа. Во всех реакторах и сушилке происходит поглощение пометом окислов азота и, соответственно, насыщение его азотной составляющей. Избыточное тепло отводится с помощью водяных теплообменников и может использоваться для обогрева зданий птицефабрики.
Таким образом, используя атмосферный воздух и электроэнергию, на выходе получается насыщенное азотом жидкое и сухое органоминеральное удобрение, тепловая энергия и обеззараженный помет.
Испытание полученных удобрений на опытных полях СО ВАСХНИЛ дали положительный результат.
В последнее время стала наблюдаться тенденция совместного решения экологических проблем с использованием промышленных технологий и отходов сельского хозяйства.
К ним относятся: Использование лузги подсолнечника для получения нефтесорбентов. Использование отходов обмолота гречихи, проса в качестве наполнителей при производстве изделий из полиэтилена. Использование отходов кукурузы для производства биоразлогае- мой тары и пластика. Использование растительного сырья для получения этанола. Обезвреживание биологически опасных отходов птицеводства и животноводства в печах мусоросжигательный заводов. Применение кавитационных реакторов, мельниц для переработки сырья и сельхозотходов в продукцию с новыми качествами.
Еще по теме Использование плазмотронов для получения удобрений:
- КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТим. АЛЬ-ФАРАБИ - ВЕДУЩИЙ НАУЧНЫЙЦЕНТР КАЗАХСТАНА
- Использование плазмотронов для получения удобрений