Розробка технології переробки післяспиртової барди зовнішніх бардонакопичувачів у паливні пелети

Abstract

У даній роботі представлено розробка інноваційна технологія переробки післяспиртової барди, накопиченої у зовнішніх бардонакопичувачах спиртових заводів, у паливні пелети, що можуть використовуватися як екологічно чисте біопаливо з високою теплотворною здатністю. Запропонована технологія передбачає комплексний підхід, що включає видобуток барди за допомогою земснаряду, її транспортування пульпопроводом, механічне зневоднення на центрифугах до вологості 70–75 %, термічну сушку в барабанній сушарці до вологості 10–12 % та грануляцію для отримання паливних пелет діаметром 3 мм. Експериментально визначено кінетику сушіння барди, яка складається з періодів постійної та падаючої швидкості, що дозволило оптимізувати тривалість процесу до 3,494 години для продуктивності 1000 кг/год сухої барди. Отримані пелети мають теплотворну здатність 17,9–19,9 МДж/кг та вологість 5 % після охолодження, що забезпечує їх придатність для використання в твердопаливних котлоагрегатах. У статті проаналізовано обсяги утилізації барди з накопичувача об’ємом 20 000 м³, що становить приблизно 2080 т сухої барди за 7–8 місяців переробки при продуктивності 9–10 т/добу. Для забезпечення процесу рекомендовано використання пелетного теплогенератора потужністю 2 МВт, що дозволяє знизити енерговитрати завдяки оптимізації подачі сировини та повітря. Проведено розрахунки енергетичних витрат на сушку, які показали, що теплова потужність, генерована спалюванням пелет із лузги соняшнику (0,844 МВт), перевищує необхідну для сушіння барди (0,566 МВт), що підтверджує економічну доцільність технології. Запропонований підхід дозволяє не лише вирішити екологічні проблеми, пов’язані з накопиченням відходів спиртової промисловості, а й створити альтернативне джерело біопалива, яке може бути використано для забезпечення енергетичних потреб спиртових заводів та інших промислових об’єктів. У статті наведено результати експериментальних досліджень, проведених на барді Артемівського спиртового заводу, а також технологічні розрахунки для барабанної сушарки діаметром 1500 мм і довжиною 9000 мм, що підтверджують можливість масштабування процесу. Перспективи подальших досліджень включають оптимізацію енерговитрат, удосконалення методів очищення барди від домішок і розробку автоматизованих систем контролю процесу переробки.

This paper presents the development of an innovative technology for processing post distillation stills accumulated in external stills storage tanks of distilleries into fuel pellets that can be used as an environmentally friendly biofuel with high calorific value. The proposed technology involves a comprehensive approach that includes the extraction of bard using a dredger, its transportation by a pulp pipeline, mechanical dehydration in centrifuges to a moisture content of 70–75 %, thermal drying in a drum dryer to a moisture content of 10–12 %, and granulation to obtain fuel pellets with a diameter of 3 mm. The drying kinetics of the bard were experimentally determined, which consists of periods of constant and falling speed, which allowed optimizing the process duration to 3.494 hours for a productivity of 1000 kg/h of dry bard. The obtained pellets have a calorific value of 17.9–19.9 MJ/kg and a moisture content of 5 % after cooling, which ensures their suitability for use in solid fuel boilers. The article analyzes the volume of waste wood recycling from a storage tank with a volume of 20,000 m³, which is approximately 2080 tons of dry waste wood for 7–8 months of processing at a productivity of 9–10 tons/day. To ensure the process, it is recommended to use a pellet heat generator with a capacity of 2 MW, which allows reducing energy consumption by optimizing the supply of raw materials and air. Calculations of energy costs for drying were carried out, which showed that the thermal power generated by burning sunflower husk pellets (0.844 MW) exceeds that required for drying the husk (0.566 MW), which confirms the economic feasibility of the technology. The proposed approach allows not only to solve environmental problems associated with the accumulation of alcohol industry waste, but also to create an alternative source of biofuel that can be used to meet the energy needs of alcohol plants and other industrial facilities. The article presents the results of experimental studies conducted at the Artemivsk distillery, as well as technological calculations for a drum dryer with a diameter of 1500 mm and a length of 9000 mm, which confirm the possibility of scaling the process. Prospects for further research include optimizing energy consumption, improving methods for cleaning the wort from impurities, and developing automated systems for controlling the processing process.