CC BY
62
УДК 658.567:622.33:662.654:621.31:622.85 © В.Г. Лурий, Е.А. Крамарова, И.И. Мохначук, А.Н. Панкратов, 2017
Создание класса энерготехнологических комплексов, обеспечивающих эффективную переработку местных низкосортных топливных ресурсов и горючих отходов с получением востребованной продукции
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-02-58-61
ЛУРИЙ Валерий Григорьевич
Доктор техн. наук, профессор, генеральный директор ООО «НИККОМ», 125315, г. Москва, Россия, тел.: +7 (495) 564-93-84, е-mail: [email protected]
КРАМАРОВА Елена Александровна
Президент ООО «Русская горнопромышленная компания», 109456, г. Москва, Россия, тел.: +7 (495) 181-50-35, е-mail: [email protected]
МОХНАЧУК Иван Иванович
Канд. экон. наук, председатель Росуглепрофа, 109004, г. Москва, Россия, тел.: +7 (495) 915-28-52, e-mail: [email protected]
ПАНКРАТОВ Александр Николаевич
Канд. техн. наук, профессор, генеральный директор ООО «ГринСтарт», 121190, г. Москва, Россия, тел.: +7 (495) 322-15-61, e-mail: [email protected]
2017 г. указом Президента России объявлен годом экологии. Данное решение принято с целью привлечь внимание к проблемным вопросам экологической безопасности страны, важнейшими из которых являются управление отходами производства и потребления, создание развитой высокоэффективной индустрии их глубокой переработки с получением востребованной товарной продукции. Ключевые слова: твердые отходы, отходы углеобогащения, энерготехнологические комплексы, переработка топливных ресурсов, проблемы утилизации, загрязнение окружающей среды, техногенные катастрофы.
Объем ежегодных отходов в России составляет 3,8 млрд т. Из них 60 млн т - твердые коммунальные отходы (ТКО), выход неиспользуемых вскрышных пород при добыче углей - более 350 млн т, отходы углеобогащения - примерно 35-40 млн т, объем неликвидной древесины по стране -
около 50 млн т биологической массы от общего объема лесозаготовки - 500 млн т.
Проблемы рационального природопользования и экологии, связанны с отходами:
- нерациональная переработка отходов - утилизация захоронением или сжиганием;
- загрязнение окружающей среды, техногенные катастрофы при хранении и сжигании отходов (пожароопасность и взрывоопасность, выбросы вредных веществ в атмосферу, загрязнение подземных и поверхностных вод, почв и растительности);
- выведение из хозяйственного оборота значительных земельных территорий страны под хранение отходов.
В связи с постоянно увеличивающимся объемом отходов, возрастающим их негативным воздействием на окружающую природную среду и состояние здоровья человека проблема утилизации и управления отходами приобретает важное социальное, экономическое и экологическое значение.
Концепция глобальной энергетической безопасности страны - «Энергия будущего» - это энергосбережение, применение экологически чистых технологий добычи, транспортировки и сжигания топлива и использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) как основы развития человечества и сохранения значительных объемов природных ресурсов для будущих поколений.
В настоящее время остаются высокими тарифы на электроэнергию. Одна из важнейших стратегических задач страны, поставленная Президентом РФ (Указ № 889 от 4 июня 2008 г. «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики») -снижение энергоемкости отечественной экономики (ВВП) на 40% к 2020 г.
Одной из проблем энергобезопасности России являются импортозависимость и ресурсозависимость, импорт энергоустановок на базе местных возобновляемых источников энергии (ВИЭ), позволяющих снизить стоимость электроэнергии, составляет 80%. Необходимо скорейшее вовлечение в хозяйственный оборот ВИЭ.
В России добыча углей и их обогащение занимают одно из первых мест в мире по объему образования твердых отходов: на 1 т товарного угля образуется около 4 и 0,4 т соответственно вскрышных и шахтных пород, а после обогащения углей - 0,3 т отходов углеобогащения (породы гравитации и флотохвосты). Около 50% ежегодного выхода вскрышных пород применяют на закладку выработанного пространства, остальные - направляются на хранение. Породы гравитаци-
онного обогащения хранятся в отвалах (терриконах и плоских отвалах); отходы флотационного обогащения (шламы) -в шламоотстойниках (флотационных прудах). Таким образом, основная масса углеотходов направляется на хранение.
По предварительным данным, на территории нашей страны в отвалах хранится не менее 10-11 млрд т отходов от добычи и обогащения углей.
Неблагоприятными остаются проблемы с утилизацией неликвидной древесины. При переработке древесины ежегодно по стране остаются 300-400 млн куб. м отходов. Глубокая переработка с использованием отходов лесопереработки и неликвидной древесины составляет у нас максимум 15% всего объема лесосырьевой базы.
Также остаются нерешенными проблемы с нефтяными остатками предприятий нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли.
Из исследований, выполненных в России и за рубежом, установлено, что состав и свойства значительной части отходов весьма близки к свойствам традиционного минерального сырья или обычного топлива. В отходах остаются немалые количества веществ, имеющих существенную ценность для производства ликвидной продукции, имеющей большую востребованность в экономике.
Вовлечение отходов производства и потребления в переработку позволит решить комплекс задач: преодолеть техническое и технологическое отставание в области полезного использования нефтяных остатков и углеотходов, неликвидной древесины и отходов лесоперерабатывающего комплекса, твердых коммунальных отходов, расширить ресурсную базу промышленного сырья, рационально осваивать нефтяные и угольные месторождения, улучшить экологическую ситуацию в стране.
Лидерами в технологиях переработки тяжелого углеводородного сырья являются страны Северной Америки ввиду того, что там сосредоточены основные запасы тяжелых неф-тей и природных битумов:
- водная экстракция, трубопроводная транспортировка до апгрейдера, переработка тяжелых фракций с помощью коксования и гидрокрекинга, вторичная гидроочистка (марка нефти SSB, Syncrude, Канада);
- полукоксование и газификация полукокса (процесс ATP «Alberta Taciuk Process», разработчик «Polysius Calgary Alberta», Канада;
- пиролиз в движущемся слое (процесс LLNL HRS (hot recycled solid), разработчик «Lawrence Livermore National Laboratory», США;
- гидрогенизация угля (процесс H-Coal, Hydrocarbon Research, США);
- каталитическое ожижение при высоком давлении в присутствии суспендированного CoMo-катализатора (Pittsburgh and Midway Coal Mining, США).
Современной тенденцией в промышленно развитых странах является крупномасштабное внедрение проектов, связанных с уменьшением объемов отходов добычи, обогащения и переработки нефти и углей, с решением вопросов ресурсосбережения и экологических проблем, обусловленных их хранением. Так, например, в Чехии и Словакии свыше 50% текущих отходов добычи и обогащения углей утилизируются при строительстве дамб, фундаментов зданий. Значительное количество углеотходов используется в строительных отраслях в Германии, США, Польше и других странах.
Хотя и в меньшей степени, но используются и складированные углеотходы, в основном для получения топливных концентратов. В Бельгии, в которой добыча угля прекращена, все терриконы с содержанием углерода (органического) > 10% переработаны методами традиционного углеобогащения с получением энергетического угля.
Интересен опыт работы венгерско-польского предприятия «Халдэкс», занимавшегося промышленной сепарацией в суспензиях пород терриконов с получением энергетического угля и высокозольной фракции, направляемой для использования на закладку шахтного пространства или в качестве сырья для производства разнообразных строительных материалов (пористых заполнителей для бетонов и др.). Установки «Халдэкс» успешно работали во многих странах (Польша, Венгрия, Турция и др.). В Чехии и Словакии углеотходы терриконов широко применяют вместо земляного грунта или в качестве закладочных материалов в шахтах.
Напрямую использовать опыт зарубежных компаний для переработки отходов производства и потребления невозможно ввиду индивидуальных особенностей сырья и технологических схем действующих производств.
При этом необходимо отметить очень высокие цены на зарубежное оборудование по термической конверсии то-плив и горючих отходов, которое зачастую неокупаемо в условиях эксплуатации на территории России, что приводит к нерентабельной его эксплуатации («SIB SIBER», «SynE», «Gia Sri» - Италия, американский комплекс пиролиза биомассы по технологии 4D «ТГ GROUP» требуют инвестиций для строительства на одну получаемую энергетическую единицу в 3-4 раза больше, чем предлагаемые Российские аналоги).
Несмотря на имеющийся большой научный задел российских ученых по использованию отходов, мы имеем невысокий, по сравнению с рядом других стран, уровень утилизации отходов производства и потребления. Это объясняется, во-первых, отрицательным отношением к самому понятию «отходы», которые не воспринимаются как природное сырье, и, во вторых, отсутствием законодательной базы и стимулов со стороны государственных или местных органов власти у руководителей и владельцев промышленных предприятий для реализации проектов по утилизации отходов вместо их складирования на землях, пригодных для земледелия или под застройку. Также в России отсутствуют опытные или демонстрационные установки, на которых могут проверяться рекомендуемые технологии утилизации углеотходов, отсутствуют примеры успешного решения задачи комплексной экологически безопасной переработки отходов с выделением горючих фракций - альтернативных топлив, а также других ценных товарных продуктов.
В системе мер по организации экологически безопасного и экономически эффективного управления обращением отходов особая роль принадлежит передовым технологическим и инженерным разработкам, позволяющим эффективно ввести в народнохозяйственный оборот энергетический и сырьевой потенциал отходов.
Фактически, это путь превращения сегодня затратной, экологически опасной и непривлекательной для бизнеса сферы производственной деятельности в современную индустриальную задачу по созданию экологически эффективной экономики с опережающим инновационным развитием.
С целевой задачей создания передовой индустрии вовлечения вторичных ресурсов в производство новых товаров и получения квалифицированных энергоносителей для си-
стемы малой распределенной энергетики Группой компаний «НИККОМ» и Русской горнопромышленной компанией создаются энерготехнологические комплексы (ЭТК), сырьем для которых служат:
- местные низкосортные топливные ресурсы (бурый уголь, торф, лигнит, сланцы, древесина);
- горючие отходы (твердые бытовые отходы, отходы добычи и переработки угля, растительные и животные отходы сельского хозяйства, отходы переработки древесины, отходы нефтяной, газовой, легкой и перерабатывающих отраслей).
Продукция, получаемая на данных ЭТК, - это квалифицированное твердое топливо (брикеты, гранулы и сухие смеси), горючий газ, жидкое топливо, полукокс, электроэнергия, тепло, холод, удобрения.
ЭТК создаются с опорой на комплексное применение авторских технологических и конструкторских решений в области газификации, пиролиза, сушки, измельчения, окускования сырья, лучших доступных отечественных и зарубежных достижений, прорывных научных решений в области катализа, использования возбужденных молекул, повышения скорости и качества термохимических процессов деструкции сырья.
Учитывая значительный охват используемых сырьевых ресурсов и получение широкой номенклатуры востребованной продукции, адаптивность ЭТК к конкретным условиям развития регионов весьма высока.
ЭТК планируется использовать в следующих отраслях:
- в сфере жилищно-коммунального хозяйства (переработка ТБО, осадков от очистки сточных вод);
- в угольной промышленности (переработка шламов, ке-ков, отвалов, низкокалорийных бурых углей);
- в сельском хозяйстве (переработка навозов, пометов, растительных отходов);
- в лесной промышленности (отходы деревопереработки);
- в нефтяной, газовой, легкой и перерабатывающих отраслях (отходы).
Актуальность создания указанного класса ЭТК
обусловлена необходимостью решения
следующих задач:
1. Комплексное решение задач по снижению загрязнения окружающей среды.
2. Востребованное решение региональных задач по энергообеспечению объектов, не охваченных централизованной системой энергоснабжения, а также нуждающихся в незамедлительной реконструкции существующих систем генерации тепла, холода и электроэнергии.
3. Вовлечение в растущий энергетический рынок регионов местных неиспользуемых топливных ресурсов и возобновляемых отходов.
4. Сдерживание роста тарифов на энергоносители для развития автономных территорий и вновь создаваемых производств.
5. Создание новых рабочих мест и увеличение налоговых поступлений в разные уровни.
6. Загрузка региональных производственных мощностей на изготовление оборудования.
7. Возможность совместного создания ЭТК и энергозатратных производств, таких как круглогодичное выращивание овощей в закрытых грунтах, изготовление кирпича, керамзита, стекла и т.д., которые, используя дешевую энергию от ЭТК, повышают добавочную стоимость результатов совместного .производства.
Предварительные экспертные оценки по целесообразному строительству ЭТК показали, что необходимость создания ЭТК на первом этапе - не менее 350-400 комплексов с целью реализации программы года экологии, импорто-замещения и технологического развития в Российской Федерации.
В федеральной целевой программе по энергосбережению и энергоэффективности предлагаемый проект способствует исполнению целевых задач:
- формирует кластеры возобновляемых источников энергии регионов на основе оптимального сочетания местных топливных ресурсов, возобновляемых отходов и технологий их применения для снижения затрат на энергоносители в различных отраслях, ориентированных на создание конкурентной продукции;
- создает новые направления роста и развития недоза-груженных машиностроительных и других производств, предприятий сельскохозяйственного производства, ЖКХ и промышленности за счет оперативной ликвидации лимитов на энергоносители;
- обеспечивает комплексное решение экологических проблем в регионе, связанных с накоплением и хранением отходов;
- создает возможности импортозамещения закупаемого ранее у зарубежных фирм оборудования по термической конверсии топлив и горючих отходов.
Группа компаний «НИККОМ» и Русская горнопромышленная компания имеют в своем составе высококвалифицированные рабочие и инженерные кадры, известных ученых, прочные связи с ведущими научными и производственными учреждениями и коллективами. Это позволяет успешно решать конкурентные научные, технологические, конструкторские и производственные задачи при создании ЭТК.
Разработан, изготовлен и демонстрируется ЭТК на базе инновационного вихревого газогенератора для переработки ТБО, угольных шламов, лигнина и другого сырья.
Изготавливается уникальный технологический модуль дуплексной деструкции, в котором формируется высокоэффективная передача тепла от теплоносителя сырью во встречных, распределенных потоках, реализуется быстрый каталитический пиролиз сырья с регулируемым выпуском твердого, жидкого и газообразного энергоносителей.
Организационный, технологический и производственный потенциал группы компаний «НИККОМ» и Русской горнопромышленной компании позволяет оперативно изготовить «под ключ» пилотное энергогенерирующее производство (мини-ТЭС) за 12-14 месяцев на одном из следующих объектов, формирующих возобновляемые отходы:
- деревоперерабатывающие предприятия;
- сортировочная площадка ТБО;
- навозохранилище (пометохранилище) животноводческого хозяйства;
- углеобогатительная фабрика, шахта, разрез;
- торфодобывающее предприятие;
- предприятия нефтяной промышленности.
На этих объектах возможно осуществление строительства автономных мини-ТЭС мощностью от 500 кВт до 6 МВт электрической энергии или от 0,5 до 14 МВт тепла.
Технологический комплекс автоматизирован и формируется по модульному принципу наращивания объемов энергоносителей и объемов коммерческой продукции (получение топливных брикетов, гранул, гранулированных удобрений, тепла, холода).
Усредненные показатели производительности энергоносителей по предлагаемой авторской технологии: из 1 кг сухой биомассы с влажностью до 15% и теплотворной способностью в пределах 3000 ккал/кг производится 2,5 нм3 горючего газа, а из него - 1 кВт^ч электроэнергии.
Ориентировочная себестоимость вырабатываемого тепла составит 300-400 руб. за 1 Гкал, электроэнергии - 1,2-1,8 руб. за 1 кВт^ч, что обеспечивает двух-трехкратное снижение затрат энергопотребителю по сравнению с региональными тарифами.
Разработанная технология и режимы эксплуатации ЭТК обеспечивают экологические показатели вторичных отходов, не превышающие нормативы РФ.
Энергозатраты комплекса на собственные нужды не превышают 10-15% от общего объема вырабатываемой энергии.
Требуемые инвестиции на строительство и сроки окупаемости ЭТК значительно ниже существующих зарубежных аналогов. Окупаемость инвестиций в среднем не превышает 3,5-4 лет на территории России.
Предварительные расчеты показывают, что внедрение подобных энергоэффективных ЭТК на объектах формирования возобновляемых горючих отходов и низкосортных местных топливных ресурсов позволит обеспечить коммерчески целесообразную для малых теплоэлектростанций рентабельность капитальных вложений и тем самым внести весомый вклад в ускорение модернизации региональной экономики.
Сегодня эффективно организованная система обращения с отходами должна стать фактором инвестиционной привлекательности территорий, роста численности жителей, условием развития современных производств, показателем экологической и управленческой культуры населения.
resources
UDC 658.567:622.33:662.654:621.31:622.85 ©
V.G. Luriy, E.A. Kramarova, I.I. Mochnachuk, A.N. Pankratov, 2017
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) •
Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, № 2, pp. 58-61
Title
creation of a class of the power technological complexes providing effective conversion of local low-grade fuel resources and combustible waste with receipt of demanded products
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-2-58-61 Authors
Luriy V.G.1, Kramarova E.A.2, Mochnachuk I.I.3, Pankratov A.N.4
1 "NIKKOM", LLC, Moscow, 125315, Russian Federation
2 "Russian mining company", LLC, Moscow, 109456, Russian Federation
3 Rosugleprof, Moscow, 109004, Russian Federation
4 "GrinStar", LLC, Moscow, 121190, Russian Federation
Authors' Information
Luriy V.G., Doctor of Engineering Sciences, Professor, General Director, tel.: +7 (495) 564-93-84, e-mail: [email protected] Kramarova E.A., President, tel.: +7 (495) 181-50-35, e-mail: [email protected]
Mochnachuk I.I., PhD (Economic), Chairman, tel.: +7 (495) 915-28-52, e-mail: [email protected]
Pankratov A.N., PhD (Engineering), Professor, General Director, tel.: +7 (495) 322-15-61, e-mail: [email protected]
Abstract
2017 is announced by the presidential decree of the Russian Federation year of ecology. This decision is made with the purpose to draw attention to problematic issues of an ecological safety of the country in which one of the major is waste management of production and consumption, creation of the developed highly effective industry of their deep conversion with receipt of demanded products.
Keywords
Solid waste, Coal preparation waste, Power technological complexes, Processing of fuel resources, Utilization problems, Environmental pollution, Technogenic catastrophes.
Автомобили Ford Focus для победителей производственных соревнований на предприятиях СУЭК
Три экипажа экскаваторов Бородинского разреза имени М.И. Щадова, входящего в состав Сибирской угольной энергетической компании, в конце января 2017 г. получили ключи от новых автомобилей Ford Focus. Машины стали подарком СУЭК за высокие результаты в корпоративных производственных соревнованиях, которые проводились на предприятиях компании от Кузбасса до Приморья в 2016 г.
В число призеров вошли экипажи горных машин, занятых на вскрышных работах: ЭКГ-12,5 № 2 под руководством Андрея Ермолаева с годовым объемом переработанной горной массы 3 066 тыс. куб. м, ЭКГ-15 № 24 старшего машиниста Николая Кошечкина с объемом 3 091 тыс. куб. м (обоим экскаваторам по условиям конкурса нужно было отгрузить 3 000 тыс. куб. м вскрыши) и ЭКГ-10 №262 старшего машиниста Руслана Малышкина с показателем 3 495 тыс. куб. м (конкурсная планка для этого вида экскаваторов была установлена в объеме 3 100 тыс. куб. м). Отметим, Бородинский разрез стал единственным предприятием в СУЭК, где максимальных конкурсных показателей достигли сразу три бригады.
Напомним, ранее ключи от автомобилей вручали на Наза-ровском разрезе, а на следующей неделе ценные подарки
СУЭК
СИБИРСКАЯ УГОЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ
будут получать горняки Березовского разреза. Всего легковые машины получили шесть экипажей АО «СУЭК-Красноярск», что также является самым высоким показателем в СУЭК.
Производственные соревнования проводятся в Сибирской угольной энергетической компании в течение всего года, в том числе ко Дню шахтера и другим значимым датам. Так, в 2015 г. на всех предприятиях СУЭК прошла Трудовая вахта, посвященная 70-летию Великой Победы, а в 2016 г. горняки отметили высокими трудовыми достижениями 55-летие первого полета человека в космос.
