Вся экология | Реклама | Что такое экология? | О нас | Подписка | RSS

Вся экология | Экологические новости



Опубликовано 03/02/2009, в 12 ч. 28 мин., 166 просмотров

Возобновляемые источники энергии - основа альтернативной теплоэнергетики

Эта статья результат нашей практической деятельности по разработке новых тенологий способствующих снижению экологичекой нагрузке на природу и попытка обратить внимание общественности на последствия бездумного использования ископаемых углеводородов.

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.
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 (500-800ºС), 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 ºС 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 ºС 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 145ºС 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

Авторы: Смагин А.В. Гусева В.В.

инженер разработчик
Смагин Александр Васильевич










Комментарии

Популярные новости:

Архив новостей:

Экопортал не гарантирует достоверность материалов. Позиция Экопортала не всегда может совпадать с позицией, изложеной в материале. Экопортал не несет ответственности за какие-либо ошибки, также за какие-либо действия, предпринятые на основании этих материалов.

© ECOportal 2002-2019 гг.

Вся экология: Новости, Архив новостей, Пресс-релизы, Экспорт новостей, Каталог организациий, Экологические ссылки, Добавить ссылку, Календарь событий, Добавить событие в календарь, Статьи, Книги, Рефераты, Законы и документы, Составы отходов, Экологический словарь, Доска объявлений, Голосования, Реклама на сайте, Рассылка, RSS, Обучение

Авторские права на материалы принадлежат Всероссийскому Экологическому порталу, за исключением тех, где явно указан автор. При полном или частичном цитировании всех материалов ссылка на Всероссийский Экологический портал обязательна. Все предложения по работе сайта отправляйте на электронный ящик администратора.

RSS лента
Rambler's Top100
Rambler's Top100