Основная цель предлагаемого нами проекта - обеспечение
альтернативными энергоресурсами населенных пунктов, удаленных и
малонаселенных территорий, регионов, не имеющих собственных запасов
ископаемых ресурсов.
Развитие альтернативной энергетики в масштабе страны будет
способствовать реализации национального проекта <Доступное жилье>, в
частности, уменьшению зависимости районных и муниципальных энергосистем от
централизованных поставщиков, снижению тарифов на энергоносители, что в
итоге приведет к снижению стоимости вновь возводимого жилья, а значит и
доступности жилья для семей с небольшим достатком.
Рост цен на энергоресурсы приводит к удорожанию транспортных услуг
по их доставке, качество же этих услуг весьма неудовлетворительно. Учитывая
протяженность и качество российских дорог, доставка энергоносителей до
потребителя сопряжена с дополнительными потерями, удорожанием и частыми
срывами графика поставок.
Поэтому подготовка к отопительному сезону в России всегда проблематична.
Для обеспечения энергетической безопасности, независимости от
неукротимого роста цен на энергоносители, услуг доставки, а также
ограничения чиновничьего произвола на местах по выделению фондов на топливо,
предлагается использовать местное альтернативное топливо, не подверженное
вышеперечисленным проблемам.
Такое топливо имеется в любом муниципальном, административном и
региональном образовании России: это сорная древесина (береза, осина, ива) в
лесных местностях, в степных и малолесных районах в качестве топлива может
выступить специально выращиваемая растительность (сорго, свербага, сида
многолетняя, козлятник и другая), дающая укос за сезон до 100 тонн с 1
гектара. Этого количества достаточно для получения энергии 30 МВт/час.
Простой подсчет показывает, что такое количество энергии по максимуму
потребляет населенный пункт из 100 частных домов в течение
2-х недель.
Что нам дает избавление от привозного топлива?
Во - первых, высвобождение денег, предназначенных на закупку и
на доставку энергоносителей, и возможность перераспределения статей бюджета
в пользу социальной сферы.
Во - вторых, разработка альтернативного топлива создаст новые
производства и рабочие места, а значит, увеличатся налоговые поступления в
бюджет.
1.
В - третьих, использование в качестве топлива органических
отходов позволяет, кроме получения дешевой энергии, снизить расходы на их
утилизацию.
В - четвертых, в местностях, где используется альтернативное
топливо, значительно улучшится экологическая обстановка.
Таким образом, мы улучшаем социальную инфраструктуру,
экологическую обстановку, а также добиваемся топливно-энергетической
безопасности муниципального образования, что разрушает монополию на
энергетику, а значит, укрепляем экономическую мощь государства снизу, его
устои, зиждущиеся на благосостоянии простых людей.
Перспективным направлением альтернативной теплоэнергетики
является разработка технологий использования возобновляемых источников
энергии (ВИЭ) и производство на их основе тепловой и электрической энергии.
Одним из таких источников энергии является биомасса.
Понятие <биомасса> включает в себя древесные и растительные
отходы лесопереработки, сельскохозяйственного производства: ветки, опилки,
обрезь, кора, солома, ботва, очес льна, камыш, торф, а также органические
твердые бытовые отходы (ТБО), в том числе отходы ЖКХ и иловые отходы
очистных сооружений.
В настоящее время количество потребляемой энергии из
возобновляемых источников (биомассы) составляет до 13% относительно других
видов энергии. В отдельных странах вклад биомассы в общем потреблении
первичных энергоносителей составляет существенную долю, так, в США - 3,5%,
Дании - 8%, Швеции - 19%,
Финляндии - 22%. И эта доля растет, несмотря на то, что такие страны, как
Швеция, Норвегия имеют свои большие запасы углеводородов и каменного угля.
Эти страны прежде всего руководствуются принципом экологической безопасности
своих территорий.
Россия имеет огромные потенциальные запасы естественно растущей
биомассы,. Выращивание энергетической растительности на неиспользуемых
землях вовлечет их в оборот, сохранит почву от эрозии гумусного слоя, даст
дополнительное развитие флоры и фауны и, в конечном итоге, улучшит состояние
окружающей среды, экологическую обстановку за счет уменьшения числа
котельных, работающих на мазуте и угле.
Отдельно стоит сказать об отходах ТБО, ЖКХ и иловых отложениях
очистных сооружений. Только в Москве ежегодно образуется свыше 10 млн тонн
ТБО, в масштабе же страны проблема отходов принимает катастрофический
характер
Однако применение такого рода отходов в качестве альтернативного топлива
позволило бы решить следующие задачи, а именно:
- получить дешёвую энергию;
- утилизировать отходы;
- сократить отчуждаемые земли под новые полигоны захоронения ТБО;
- снизить затраты на захоронение;
- уменьшить отрицательное воздействие на окружающую среду.
Разработаны различные способы использования перечисленных выше
отходов в качестве альтернативного топлива, это:
- получение биогаза;
- получение синтетического жидкого топлива;
- сжигание с целью получения тепловой энергии;
- пиролиз с целью получения горючего газа.
Рассмотрим очень коротко эти способы с точки зрения экологической
опасности.
Производство биогаза предполагает использовать полигоны
захоронения в качестве базовой основы. Изменения коснутся лишь создания
устройств сбора <свалочного газа>, метана. Опасность спрятана в недрах
полигона, в невозможности проконтролировать микробиологические процессы, и
неизвестно, к какому результату они приведут. Это биологические мины
замедленного действия, и опасность их воздействия на человека ни с чем не
соизмерима.
Технология производства синтетического жидкого топлива
предполагает промежуточное складирование отходов ТБО. Это приведет к
заражению атмосферы, почвы и грунтовых вод как токсичными химическими
веществами, так и микробными культурами, вирусными инфекциями, разносчиками
которых станут размножающиеся здесь привольно крысы и мыши.
При низкотемпературном сжигании образуются фенолы, альдегиды,
диоксины - высокотоксичные вещества. Гибнут микробиологические культуры,
размножающиеся в органических отходах, тем не менее небольшая их часть
сохраняется и разносится вокруг на пылевых и несгоревших углеродных
частицах. Системы фильтрации отходящих газов, к сожалению, будут
способствовать их накоплению и размножению, для этого есть все условия:
тепло, влага, питательная среда.
Термическое разложение в пиролизных камерах приводит к распаду
токсичных веществ, биологических культур, газификации органических отходов.
Но из - за недостаточности температуры воздействия (500-800°С), при простом
пиролизе
остается небольшое количество несгоревшего углерода в отходящих газах, на
котором происходит процесс повторного образования токсичных веществ,
диоксинов.
Приходим к выводу, что безопасное использование органических
отходов ТБО, ЖКХ, очистных сооружений в качестве альтернативного топлива
возможно только при следующих условиях:
- минимизация времени промежуточного складирования до момента сжигания;
- создание условий для термического высокотемпературного распада;
- невозможность повторного синтеза токсичных углеводородов в отходящих
газах;
- очистка отходящих газов от галогенных и кислотных соединений.
Таким образом, проведя анализ существующих технологий,
резюмируем, что для безопасной утилизации ТБО требуется создание
оборудования, которое позволяло бы:
-термически разлагать органическое
вещество без доступа кислорода;
-создавать и поддерживать температуру не менее 900°С в зоне разложения;
-пропорционально и равномерно смешивать компоненты горения;
-при этом время пребывания газов в горячей зоне сжигателя должно быть не
менее 2-х секунд.
Такое устройство, работающее как на биомассе (древесных,
растительных отходах, опилках), так и на ТБО, - мы создали, испытали и
предлагаем взять за базовую основу.
Разработанное нами устройство утилизации отходов работает по
принципу высокотемпературного пиролиза органического вещества, с дальнейшим
сжиганием его жидких и газообразных продуктов в зоне канала горения,
размещенном непосредственно в объеме топлива. При этом конструктивное
разделение зоны пиролиза ТБО и канала горения исключает поступление
углеродных и пылевых частиц в поток отходящих газов, предотвращая повторный
синтез диоксинов.
Такое конструкционое решение позволяет создать необходимые
условия, снижающие уровень образования высокотоксичных веществ:
-высокая температура термического разложения ТБО;
- ограничение притока кислорода воздуха;
-равномерное смешивание компонентов генераторного газа и кислорода воздуха;
-фильтрацию углеродных и пылевых частиц.
Время прохождения газа продуктов горения при температуре свыше
900°CС зависит от конструкции выходного устройства и составляет свыше 2-х
секунд.
Соединение установки с пароводяным теплообменником позволяет
получить пар низкого давления. Это поможет решить вопрос муниципального и
поселкового теплоэнергоснабжения с использованием местных
биоэнергетических ресурсов.
Базовым элементом станет комплекс, состоящий из котельной,
генерирующей пар низкого давления (0,9-1,4МПа), и паровой энергетической
установки.
Паровая электростанция при сравнительно небольших температурах и давлениях
пара позволяет получать очень дешевую электроэнергию и, что очень важно в
условиях сельской местности, не требует высокой квалификации обслуживающего
персонала.
В отличие от дизельных электростанций, двигатель которых
требует ежегодного капитального ремонта, межремонтный ресурс работы паровых
двигателей при правильной эксплуатации исчисляется десятилетиями. Низкий КПД
с лихвой окупается всеядностью паросиловой установки и дешевизной топлива.
Последние разработки Московского авиационного института (МАИ) позволили
применить в паровой машине в качестве рабочего тела - аммиачный пар. КПД
такого парового двигателя на 24% выше, чем у традиционной паровой машины.
Отработанный пар на выходе комплекса имеет высокую температуру
порядка 145°С и давление до 0,5 МПа, что позволяет применить его для
горячего водоснабжения и отопления. При этом общий КПД электро -
теплогенерирующей установки возрастет за счет снижения минимальной
температуры использования как по пару, так и по обратной воде горячего
водоснабжения и отопления.
Все это позволяет паровой энергетике стать серьезным конкурентом
традиционным дизель-генераторным установкам.
Авторы проекта разработали, изготовили и провели испытания
рабочей модели газогенераторной высокотемпературной пиролизной установки
мощностью до 10 КВт.
Испытания показали хорошие результаты, обуславливающие создание более
мощной установки, мини-котельной мощностью 200 КВт. И на ее основе, в
тандеме с паро-винтовым электрогенератором (ПВМ-250) мы намерены разработать
комплекс для энергообеспечения муниципальных и поселковых образований.
Здесь представлена фотография действующей
установки, на ней были получены следующие результаты:
масса загрузки смеси
пластикового мусора и опилок - 6кг;
- время сжигания - 4 часа;
- температура выходных газов - 180-200°С;
- температура в реакторе - 1200°С;
- несгораемый остаток - 0,3 кг (пепел и мешочки из окиси алюминия - остатки
тэтра-пак пакетов);
- температура корпуса +29°С;
- максимальная мощность первые 2 часа 8-10 кВт, с дальнейшим снижением до
3-5 кВт.
Фото с испытаний:
замер температуры газов в теплообменном контуре 387°С.
Эта рабочая модель сделана для сертификации и выставки , объемом загрузки
мусора 40 литров.
Производство этанола из кукурузы создает дополнительные проблемы с экологией и тормозит развитие других типов биотоплива.
добавить ресурс
.gif){kind=small}
Переработка мусора:
ТБО и другие проблемы современности:
© Дизайн Студии РОМАрт, 2004.