Энергетическая утилизация свалочного газа

Энергетическая утилизация свалочного газа

Эффективное управление отходами производства и потребления предполагает системную деятельность по нескольким направлениям: информационно-просветительская работа с населением, построение системы раздельного сбора твердых бытовых отходов (далее – ТБО), разработка эффективной логистической схемы транспортировки ТБО, глубокая сортировка и повторное использование отходов, утилизация или захоронение, рекультивация площадей занятых полигонами ТБО.

Значительная часть инфраструктуры обращения с отходами в Российской Федерации морально и технически устарела и в значительной степени не соответствует современным природоохранным требованиям. Введение Государственного реестра объектов размещения отходов (Далее – ГРОРО) систематизировало информацию об имеющихся объектах фактического размещения отходов и степени их соответствия нормативам и требованиям.

Исторически сложившаяся экономическая модель полигонов ТБО предусматривает эксплуатацию последних исключительно в качестве пассивных площадок захоронения ТБО с минимизированным фондом средств механизации, дополненную малопрозрачными схемами ручной сортировки отходов. Подобная модель обращения с отходами предопределяет потерю значительной части доходов обусловленных нарушением нормативов захоронения отходов, малой глубиной сегментации и сортировки отходов, пассивным характеров энергокомплекса полигона ТБО. Вместе с тем необходимо отметить высокий энергетический потенциал ТБО как высококалорийного органического топлива (2,1-3,3 кВт ч/кг) и возможность построения высокоэффективного комплекса энергетической утилизации свалочного газа.

Процесс метаногенеза неразрывно связан с захоронением органосодержащих отходов на полигонах ТБО. Принятая в большинстве стран мира концепция захоронения ТБО в приповерхностном слое земли предопределяет интенсивное биохимическое разложение отходов с образованием свалочного газа. Качественный состав свалочного газа наряду с парниковыми (метан, диоксид углерода) газами включает высокотоксичные соединения (сероводород, диоксид серы, оксиды азота, углерода и т.д.). Помимо непосредственной эмиссии свалочного газа разложение отходов в условиях повышенной влажности и температуры в теле полигона приводит к самопроизвольному возгоранию внутренних слоев и как следствие выделение в атмосферу вредных, канцерогенных продуктов горения. Совокупность данных факторов усугубляет негативное воздействие полигонов ТБО на экосистему региона. Наличие достаточно высокой концентрации метана в свалочном газе позволяет рассматривать свалочный газ в качестве альтернативного топлива. Средняя теплота сгорания (калорийность) свалочного газа составляет 23 300 кДж/м3 (5 500 Ккал/м3). Для примера, теплота сгорания природного газа 35 000-43 000 кДж/м3.

Таким образом, актуальны работы в области построения современного эффективного энергокомплекса на базе эксплуатируемого или закрытого полигона ТБО.

В России эксплуатируется более 1300 полигонов ТБО общей площадью порядка 15 тыс. Га. Перспективность утилизации свалочного газа дополнительно определяется захоронением 97% (более 29 млн. т) ежегодно образующихся отходов. Ежегодная эмиссия свалочного газа оценивается величиной 1,1 млрд. м3 (788 тыс. т), что превышает мировой объем утилизации свалочного газа. Совокупность различных факторов сдерживают развитие установок энергетической утилизации свалочного газа в России. Хотя достаточно успешно функционирует ряд проектов в этой области: среди них проекты в городах Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Волгоград, Самара, Московской области, готовится к реализации проект в Республике Татарстан и др. регионах.

Примером успешной практики энергетической утилизации свалочного газа может служить когенерационная установка (Висконсин, США). Инженерно-технический комплекс которой включает: систему газопровода длиной 3 мили, турбину мощностью 3.2 МВт с парогенераторной установкой утилизации тепла отводимых газов. В результате интеграции комплекса потребление традиционных видов топлива сократилось на 50%, выбросы парниковых газов – на 47%. Чистый доход от эксплуатации составляет $1 млн./год.

В условиях климатического и географического положения России целесообразность энергетической утилизации свалочного газа лишь возрастает. Однако фактически широкого распространения подобные проекты не получили. Анализ факторов сдерживающих развитие отрасли энергетической утилизации свалочного газа в Российской Федерации позволил выделить несколько факторов:

- неполнота и недостоверность информации о количественном и качественном составе отходов на полигонах ТБО. В результате осложняется выполнение первичного технико-экономического обоснования проекта.

- отсутствие действующих систем газоотвода на полигонах ТБО.

- отсутствие действенной нормативно-правовой базы регламентирующей деятельность малой распределенной энергетики и альтернативной энергетики.

- высокая стоимость портфельных решений западных компаний.

Как видно, помимо инфраструктурных издержек серьезным сдерживающим фактором служит несовершенство нормативно-правовой базы. Данный вопрос актуален для всей отрасли альтернативной и возобновляемой энергетики. Сказывается специфика малой альтернативной энергетики. Наличие периодов избытка и недостатка мощности. Коренным решением проблемы может стать комплексное рассмотрение вопроса управления отходами на полигоне. Перевод функционала полигона от объекта захоронения отходов на комплексное предприятие по переработке, утилизации и захоронению в максимальной степени инертной массы отходов. Расширение функционала неизбежно потребует дополнительных энергозатрат. Компенсацию которых и призван обеспечить энергокомплекс полигона ТБО. Одновременно решается задачи снижения антропогенной нагрузки на экосистему региона.

Проводимые в КФУ исследования направлены на разработку методологических основ управления отходами и отечественных инженерных решений в области управления метаногенезом и энергетической его утилизации. Проведя декомпозицию поставленной задачи было выделено несколько условно независимых направлений исследования:

- исследование морфологического состава тела полигона;

- моделирование жизненного цикла внутренних процессов полигона;

- анализ энергетического потенциала полигона ТБО;

- разработка проблемно-ориентированной методики дегазации полигона ТБО;

- системный анализ процесса переработки, утилизации и захоронения ТБО, разработка методологии управления полигоном ТБО и построения эффективного энергокомплекса на основе установок альтернативной энергетики.

В качестве объекта выбран полигон ТБО, расположенный в непосредственной близости к г. Казань. За время эксплуатации на полигоне сформированы заполненные карты захоронения отходов которые и предложено использовать в качестве опытно-экспериментальных участков.

Энергетическая утилизация свалочного газа

Проведены полевые исследования концентрации метана в поверхностном слое полигона. Разработан проект исследовательской газоотводной шахты. Прорабатывается вопрос адаптации современных высокоэффективных электрогенерирующих установок к работе на свалочном газу.

Разработанная в результате исследований методология управления отходами и энергетической утилизации свалочного газа позволит повысить эффективность функционирования полигона ТБО, минимизировать объем захоронения отходов и негативное воздействие на экосистему региона.

Дата публикации: 28-12-2016, 02:53 Раздел: Бытовые отходы Просмотров: 644 Комментариев: 0
Распечатать

Пожалуйста, оставьте отзыв через ВКонтакте:

Или через сайт:

Вопрос: Как называются отходы из металла (метал***ом)?

Введите ответ на вопрос против спам-ботов и оставьте текст отзыва ниже
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Ваше мнение
Поддерживаете ли Вы раздельный сбор мусора
Что это такое?
Конечно!
Ни за что!

 
 
Новые материалы
События
    АГРО-2015 АГРО-ЛАБ-2015