 |
Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции "Энергоресурсосбережение в строительстве и жилищно-коммунальном комплексе"-2004 (Ярославль, 20 - 21 октября 2004 г.):
Энергетически эффективное применение дугового плазмотрона при обезвреживании опасных отходов
Жаров Олег Алексеевич, генеральный директор АНО "НПО "Эколлайн", д.э.н., профессор;
Жаров Александр Викторович, генеральный директор ООО "Экотехпром", к.т.н., профессор;
Громак Александр Иванович, генеральный директор ООО "Экострой" (Ярославль)
СТОЙКИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ: ВРЕМЯ ДЕЙСТВОВАТЬ
Нет никаких сомнений, что загрязнение окружающей среды чревато самыми серьезными последствиями для здоровья человечества. Осознание этого факта заставило ряд развитых стран поставить вопрос о начале глобального процесса избавления от загрязнения. Из многих сотен тысяч токсичных органических соединений около 60 тысяч постоянно воздействуют на живые организмы, в том числе и на человека. Все они очень разные, и для начала необходимо было выбрать минимальную группу наиболее опасных соединений, устранение которых приветствовалось бы большинством стран мира. Из этих 60 тысяч особо опасных химических веществ было выбрано 12 стойких органических загрязнителей (СОЗ), так называемая "грязная дюжина":полихлорбифенилы (ПХБ), дихлор-дифенил-трихлорэтан (ДДТ) др. хлорсодержащие опасные вещества. Именно эти 12 СОЗ стали предметом Конвенции, принятой в мае 2001 года в Стокгольме и получившей название Стокгольмской конвенции. 17 февраля 2004 года Франция ратифицировала Стокгольмскую конвенцию о стойких органических загрязнителях, став 50-тым государством, ратифицировавшим это международное соглашение. После этого Стокгольмская конвенция официально вступает в силу с 17 мая 2004 года.
СОЗ присущи некоторые общие свойства: чрезвычайно высокая токсичность, способность накапливаться в тканях живых организмов и длительное время сохраняться в окружающей среде, крайне медленно разрушаясь под воздействием естественных природных факторов. Кроме того, СОЗ переносятся на большие расстояния и обнаружены даже в таких регионах, как Арктика и Антарктика, где их никогда не производили и не применяли. СОЗ вызывают поражения всех защитных систем организма - нервной, эндокринной и иммунной. Действие этих токсикантов проявляется уже при чрезвычайно малых дозах.
Международные и неправительственные организации активно поддерживают решение правительств принять конкретные меры для ликвидации СОЗ и последствий их применения. Свою работу многие из них видят в обосновании опасности этих соединений для здоровья человека и предоставлении государственным структурам, предпринимателям и общественности необходимых данных и информации, которые позволили бы принимать обоснованные решения в отношении СОЗ. Важно вовлечь широкую общественность в процесс принятия решений по ликвидации СОЗ. Этот процесс должен быть прозрачным для всех заинтересованных групп граждан. Необходимо проанализировать существующие в странах технологии по ликвидации СОЗ, с точки зрения их опасности для состояния окружающей среды.
В октябре 2004 года состоятся парламентские слушания, которые проводит Комитет по экологии Госдумы РФ по проблемам, касающимся стойких органических загрязнителях. Их цель — всесторонний анализ проблем, связанных с негативным воздействием стойких органических загрязнителей на окружающую среду и здоровье населения определение мер по подготовке ратификации Стокгольмской конвенции. В ходе парламентских слушаний планируется также рассмотреть проблему снижения содержания СОЗ в выбросах предприятий химической, нефтехимической, электрохимической, цветной и других отраслей промышленности.
Доступ к информации — реальный шаг на пути к уничтожению источников СОЗ. Одна из серьезных проблем, с которой мы сталкиваемся, это отсутствие системы мониторинга, позволяющей выявлять и контролировать производство и использование СОЗ, а также места их хранения. Так, например, отсутствие лабораторий для анализа продуктов питания на диоксины приводит к тому, что токсичные продукты беспрепятственно попадаю к нам на стол.
Отсутствие информации об опасности, которую несут стойкие химические соединения, об источниках их выбросов приводит к тому, что люди сами, не желая того, производят диоксины у себя дома, сжигая пластиковые бутылки, целлофановые пакеты или используют для своих нужд корпуса конденсаторов испачканных полихлорбифенилами (ПХБ), являющимися сильнейшими ядами.
Особую остроту и сложность имеют проблемы, связанные с утилизацией полихлорбифенилов, используемых в качестве диэлектрика в трансформаторах и конденсаторах энергосистем, а также с наличием на территории многих регионов страны значительного количества пришедших в полную негодность, устаревших, запрещенных и обезличенных хлорорганических пестицидов. Условия хранения последних, в абсолютном большинстве случаев, не отвечают элементарным природоохранным и санитарно-гигиеническим требованиям.
На международном уровне основным правовым актом, устанавливающим нормы по охране окружающей среды и здоровья населения от воздействия СОЗ как раз и является Стокгольмская конвенция.
Россия в числе других стран, подписавших Стокгольмскую Конвенцию по СОЗ в 2002 году, обязана:
- Запретить производство и использование определенных видов просроченных пестицидов.
- Запретить производство и использование полихлорированных бифенилов (ПХБ).
- Инициировать разработку национальных планов по борьбе с побочными продуктами, образующимися при сжигании топлива и токсичных отходов, в первую очередь диоксинов.
- Установить контроль за процессами утилизации отходов, содержащих СОЗ.
- Создать гибкую структуру, обеспечивающую оказание технической и финансовой помощи странам, подписавшим конвенцию, в выполнении взятых ими обязательств.
Согласно отчету Программы мониторинга и оценки загрязнения Арктики (АМАР) о проведении инвентаризации ПХБ в Российской Федерации, в России все еще остается не менее 14 000 тонн ПХБ, содержащихся примерно в 840 000 конденсаторов. Они, в соответствии со Стокгольмской Конвенцией, должны быть уничтожены.
Содержание ПХБ в ПХБ-содержащем оборудовании, действующем и находящемся на хранении на промышленных предприятиях химической и нефтехимической промышленности, черной и цветной металлургии, машиностроения, лесопромышленного комплекса в трех рядом находящихся Центральном, Северном и Северо-западном федеральном округе составляет более 4000т.
По оценке независимых экспертов в Ярославской области находится около 400 т ПХБ. Кроме этого, только в Ярославском регионе накоплено более 300 т старых пестицидов. Если предположить, что в остальных десяти областях Центрального региона находится в среднем по такому же количеству просроченных пестицидов, то в сумме они дадут еще около 3000т.
В связи с отсутствием достоверных данных по наличию ПХБ содержащих материалов и оборудования на предприятиях нашего региона необходимо разработать региональную программу совместных действий по снижению загрязнений СОЗ. В рамках этой программы следует провести полную ревизию указанных выше материалов и оборудования, а также сформулировать специальные требования к системам сбора, транспортировки, хранения и уничтожения ПХБ и ПХБ-содержащего оборудования.
Учитывая отсутствие в Российской Федерации прямых законодательных документов обязывающих предприятия утилизировать ПХБ- содержащие материалы, их сбор будет сопровождаться определенными трудностями и требует дальнейшей проработки данного вопроса.
ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ПХБ-СОДЕРЖАЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
В настоящее время разрабатываются высокотемпературные технологии нового поколения для утилизации хлорсодержащих отходов, обеспечивающие предотвращение вторичного образования диоксинов и диоксиноподобных соединений.
В России созданы две такие установки. Одна из них — модернизированная стационарная плазмо-химическая установка функционирует в НПО "Технолог" г.Стерлитамак (Башкортостан). Вторая установка — передвижная установка термического уничтожения жидких и суспензированных твердых опасных отходов, содержащих ПХБ и пестициды. Эта установка создана в ЦНИИМАШ (г. Королев Московской обл.) на базе ракетного двигателя корабля многоразового использования "Буран". С 1999 года на этой установке на ОАО "Северсталь" (г.Череповец Вологодской обл.) уничтожено 130 тонн ПХБ (совтола).
В мире существуют различные варианты создания высокотемпературных процессов для переработки токсичных органических соединений: - пламенные реакторы;
- пламенные реакторы с дополнительным плазменным нагревом реакционной смеси;
- пламенные реакторы с плазменным дожиганием отходящих газов;
- плазменно-дуговые реакторы.
На наш взгляд наиболее предпочтительным вариантом уничтожения стойких органических загрязнителей являются плазменно-дуговые реакторы. Преимуществом плазменно-дугового варианта перед пламенным (кислород-топливо) является возможность подвода более мощного теплового потока: до 16 кВт/см2.
Применительно к переработке конденсаторов с ПХБ или других отходов использование пламенных реакторов будет связано с повышенной нагрузкой на систему газоочистки из-за увеличения объема отходящих газов за счет продуктов сгорания топливных компонентов исходной смеси. Суммарный газовый поток в случае плазменной установки составляет ~ 10% от аналогичного параметра пламенной установки. Отсутствие разбавления отходящих газов продуктами сгорания топлива снижает нагрузку на систему газоочистки и уменьшает как размеры системы, так и абсолютный выброс вредных веществ в атмосферу. К сожалению, в России не существует безопасной технологии, позволяющей уничтожать ПХБ-содержащие конденсаторы целиком.
Третьим преимуществом плазменной установки является возможность контроля окислительно-восстановительного потенциала (окислительная, восстановительная или инертная среда в плазме) в реакторе независимо от температуры обработки.
Поэтому наиболее эффективным будет использование плазменного метода переработки таких отходов.
Ведущие эксперты Российской Федерации в рамках Плана действий Арктического Совета по устранению загрязнения Арктики проанализировали лучшие мировые образцы плазменно-дуговых установок и пришли к выводу, что одной из лучших в мире установок по уничтожению ПХБ-содержащего оборудования и других опасных отходов, в том числе и нефтесодержащих, является плазменно-дуговая центробежная установка РАСТ-8 известной американской фирмы Retech Systems LLC (США).
Сегодня остались три региона, которые претендуют на получение такой уникальной плазменно-дуговой установки: Волгоград, Череповец и Ярославль. И у каждого региона есть шанс получить установку. Основное требования, предъявляемые зарубежными специалистами к региону и компании, которая смогла бы эксплуатировать эту установку заключаются в следующем: - наличие в регионе достаточного количества ПХБ-содержащего оборудования;
- наличие в регионе компании, которая профессионально занимается утилизацией опасных отходов и имеет необходимое количество высокопрофессиональных специалистов, имеющих опыт работы с плазменными установками.
По нашему мнению, такой компанией может быть НПО "Эколлайн". Это связано в первую очередь с тем, что эта организация как раз профессионально занимается утилизацией опасных отходов, во-вторых там есть специалисты, давно работающие с плазменными установками. Достаточно сказать, что среди специалистов — доктора, кандидаты наук, два профессора.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ УСТАНОВКИ
Система подачи отходов
Система подачи отходов позволяет принимать в установку твердые вещества, а также жидкости и газы. Шнековый питатель подает твердые отходы в первичную камеру обработки (ПКО), скорость подачи отходов регулируется числом оборотов питателя, также ведется наблюдение с помощью видеокамер. Конструкция системы загрузки установки РАСТ-8 позволяет подавать в ПКО конденсаторы без предварительного измельчения в количестве 4 шт.
Затворная камера препятствует переносу (выходу) газов как из ПКО, так и из системы подачи твердых веществ в атмосферу, и состоит из двух автоматических изолирующих шиберов, приводимых в действие оператором по месту. Изолирующие шиберы блокируются так, что они не могут открыться одновременно. Эта система подачи твердых веществ продувается азотом, чтобы снизить возможность загорания горючих материалов, причем продувка непрерывная, чтобы не допустить накопления в камере горючего газа. Проводится также продувка большим потоком азота, чтобы быстро эвакуировать из камеры высокое содержание кислорода, после того, как был открыт один из шиберов. Имеется блокировка, препятствующая открытию шибера до тех пор, пока система не будет продута потоком азота в течение, приблизительно, 20 секунд.
Система подачи жидких отходов состоит из станции опорожнения бочек, сосуда переноса жидкостей и насоса подачи жидких отходов.
Система обработки
Система, занимает площадь около 650 м2, а ее высота — верха опоры факела, не включая дымовую трубу — около 14 м. Эта система фирмой Retech обычно называется системой PACT-8, где PACT-Plasma Arc Centrifugal Treatment (пламенно-дуговая центробежная обработка), а 8 означает диаметр первичной камеры обработки в футах (или 2,44 м). В этой системе внутри первичной камеры обработки (ПКО) находится вращающаяся центрифуга, обеспечивающая подходящее перемешивание расплавленного шлака в процессе обработки.
Попав в ПКО, отходы нагреваются перемещаемым плазменно-дуговым факелом до температуры 1250°С. Под действием тепла плазменной дуги большинство металлов и других неорганических веществ превращаются в расплавленный шлак. Органические вещества в ПКО частично окисляются и в отходящем газе поддерживается приблизительное соотношение в 46% CO2 к сумме СO+CO2. ПКО имеет огнеупорную футеровку, двойные стенки и охлаждающую водяную рубашку. Вращающаяся центрифуга также имеет огнеупорную футеровку и снаружи охлаждается распылением воды. Между центрифугой и ПКО предусмотрены щеточные контакты для передачи электрического тока от перемещаемого факела плазмы в ПКО обратно к источнику питания. Система снижения толчков, включающая уравнительный резервуар, обеспечивает защиту в случае возникновения избыточного давления в ПКО.
Камера сбора шлака оборудована изложницей безопасности и изложницей для шлака. Положение обеих изложниц может определяться дистанционно. Во время обработки отходов изложница безопасности поднимается вверх относительно ПКО. Двумя главными функциями изложницы безопасности являются: - действовать как тепловой барьер между камерой сбора шлака и ПКО;
- вмещать любые необработанные отходы, которые могут покинуть ПКО до полной отработки.
Когда центрифуга заполняется шлаком, подача отходов прерывается и начинается стадия обработки. Обработка завершается выдерживанием расплавленной массы при температуре в течение определенного периода времени, чтобы отогнать все летучие компоненты. Эта стадия гарантирует, что все твердые вещества плавятся, а вся "органика" улетает и перемещается во вторичную камеру обработки (ВКО) перед тем, как изложница безопасности удаляется, и начинается слив шлака.
Основным контрольным фактором стадии обработки является время пребывания, которое определяется размером и типом уничтожаемого материала. Более крупные частицы материала требуют более длительного времени обработки для обеспечения полноты плавления и улетучивания. Стадия слива шлака-полуавтоматический процесс, непосредственно следующий за обработкой. Сначала убирается изложница безопасности и на ее место устанавливается изложница для шлака. Остаток расплавленного шлака остается внутри центрифуги, чтобы увеличить последующую партию обрабатываемых материалов. Как только изложница для шлака устанавливается на место, центрифуга замедляет свое вращение, что вызывает вытекание шлака через центральное отверстие в изложницу. По завершении розлива шлака центрифуга набирает полную скорость, изложница для шлака заменяется на изложницу безопасности и подача отходов в ПКО возобновляется.
Система очистки отходящих газов
Поток отходящих газов (возможно с частицами металлов), проходит через выходное отверстие в ВКО. В течение действия условий превращения этот поток обогащен CO и H2 и является горючим. ВКО спроектирована для полного окисления этих горючих веществ и обеспечивает двухсекундное время пребывания продуктов горения при температуре 1250оС или выше. Для обеспечения полноты реакции и повышения концентрации кислорода на выходе до величины выше 6% добавляется воздух. Если необходимо, производится дополнительный нагрев системы с помощью неподвижного плазменного факела для поддержания внутри ВКО требуемой температуры. Размеры ВКО определяются так, чтобы обрабатывать максимальную загрузку газа, образующегося при обработке самой большой подачи органических веществ при максимальной скорости подачи через ПКО.
ВКО является сосудом с двойными стенками, водяной охлаждающей рубашкой и имеет огнеупорную футеровку. За температурой потока в ВКО следят с помощью термопары и управляют как нагреванием ее неподвижным плазменным факелом ВКО, так и охлаждением системой впрыскивания воды - для обеспечения поддержания температуры в необходимых пределах. Внутренний объем ВКО обеспечивает, как минимум, двухсекундное время пребывания газов при максимальной скорости подачи. Из ВКО газ, вместе с твердыми частицами поступает в закалочную колонну, где происходит резкое снижение температуры с 1250оС до 200оС за время около 0,3 секунды за счет подачи в колонну воды. Быстрая закалка необходима для подавления реакции образования диоксинов. Эта система гарантирует, что все выбросы из установки PAHWTS будут находиться в допустимых разрешенных пределах, и будет контролироваться концентрация частиц, паров металлов, HCl и SOх, при этом, препятствуя образованию других продуктов, например, диоксинов и фуранов, которые могут быть опасными для здоровья людей и для окружающей среды.
Увлеченные потоком, частицы удаляются из системы в сухих первичных патронных фильтрах, способных очищаться. Эти частицы могут быть собраны и возвращены обратно в питание ПКО.
Далее газовый поток поступает в насадочный скруббер для нейтрализации кислых газов, таких как НСl и сульфаты. Нейтрализация осуществляется с помощью раствора каустика с концентрацией 5-10%, циркулирующего в системе с помощью насоса. Газ, подаваемый на нейтрализацию, проходит через теплообменник, отдавая свое тепло газам, выбрасываемым из системы в атмосферу. Такой теплообмен позволяет предотвратить конденсацию влаги в дымовых газах и избежать коррозии оборудования, в том числе дымовой трубы. В результате нейтрализации кислые газы превращаются в соли, главным образом в NaCl. Сточную воду выводят из системы, чтобы поддерживать концентрацию солей ниже начала кристаллизации. Слив должен обрабатываться на установке обработки сточных вод или выводиться для ликвидации как отходы.
Система скруббера газ/частицы включает всасывающий вентилятор, расположенный в начале потока в дымовую трубу. Его конструкция позволяет поддерживать отрицательное манометрическое давление (вакуум) в 5 кПа на выходе из ВКО. Вентилятор управляется так, чтобы поддерживать постоянное давление в ПКО.
Для эффективной работы плазменно-дуговой установки применяются автоматические системы управления с контурами обратной связи для следующих узлов:
- управление плазменной горелкой с обратной связью по температуре;
- управление скоростью вентиляторов линии наддува с обратной связью по давлению;
- регулирование подачи кислорода/воздуха с обратной связью по температуре и расходу кислорода;
- регулирование скорости подачи отходов на обработку с обратной связью по температуре, давлению, кислороду;
- управление расходом воды в системе APES (Air Pollution Control System — система защиты от загрязнения воздуха) с обратной связью по температуре и показателю рН.
Запатентованная компанией Retech плазменная горелка управляется самостоятельно системой разработанных автоматических программируемых логических контроллеров (ПЛК). На экране отображаются (и могут быть изменены), такие параметры, как расход электроэнергии (ток и напряжение), расход воды в системе водяного охлаждения, расходы газов.
На установке контролируются следующие параметры:
- температуру газа в Первичной камере обработки (ПКО) и на выходе из нее;
- температуру газа на входе во Вторичную камеру обработки (ВКО) и на выходе из нее;
- температуру газа на входе и выходе системы быстрого охлаждения;
- температуру газа на выходе системы защиты загрязнения воздуха;
- температуру газа в дымовой трубе.
Рекомендуется контролировать:
- температуру огнеупорного слоя в ПКО и ВКО;
- температуру шлака в ПКО;
- концентрацию кислорода в ПКО, ВКО и на выходе дымовой трубы;
- давление в ПКО, ВКО и APCS;
- состав газа в ПКО и ВКО;
- параметры плазменной горелки - ток и напряжение.
В состав установки входит система непрерывного мониторинга выбросов на содержание монооксида углерода (СО), оксидов азота (NOх), общее содержание углеводородов и кислорода. Выходной сигнал этой системы поступает в общую систему токсических контроллеров.
Кроме того, остаточное содержание ПХБ в металлическом шлаке и возможный проскок диоксинов в сточные воды и в отходящие газы анализируются специальными сертифицированными лабораториями.
Температура и охлаждение реакционных камер
Эксплуатационные характеристики получены на основе ряда испытаний установки РАСТ-8. В ПКО температура может достигать в верхней части 1500оС, хотя большинство органических материалов легко уничтожаются при температурах около 1200оС. Температура газа на выходе ПКО обычно составляет от 1000 до 1100оС. ВКО работает при температурах газа от 1000 до 1300оС с минимальным временем нахождения газа в камере порядка 2 секунд. Температура наружной стенки ПКО во время работы составляет порядка 30-40оС. Эти температуры измерялись термопарами, вставленными через огнеупорный материал на глубину до 100 мм в поток газа. Температура огнеупорного материала на расстоянии 75 мм от поверхности обычно на 200-300оС ниже, чем температура газа.
В огнеупорный материал вставлены термопары, которые постоянно измеряют температуру. Также температура измеряется по инфракрасному излучению методом оптической пирометрии. Для автоматического управления мощностью горелки после выхода на рабочий температурный режим можно использовать контуры обратной связи. Компания Retech использует водоохлаждаемые центрифужные камеры с двойными стенками в ПКО и рубашку водяного охлаждения и огнеупорную облицовку для ВКО. Нижняя пластина центрифуги охлаждается водой через распылительные сопла.
Использование ВКО рекомендуется для всех конфигураций, хотя для некоторых отходов она может не потребоваться. Если в ПКО выделяется большое количество тепла, можно отключить источник нагрева ВКО и работать только за счет тепла, генерирующегося в ПКО. Этот вариант был эффективно опробован во время заводских контрольный испытаний установки, размещенной на базе ВМФ США. Обычно в ПКО поддерживается избыток кислорода в 6%.
Основные технические показатели установки РАСТ-8
Мощность установки и потребляемые энергоресурсы можно представить в виде следующих технических показателей:
- Мощность установки (обрабатывающая) по конденсаторам — 350–500 кг/час
- Демонстрационная программа уничтожение — 12 000 конденсаторов, содержащих около 200 тонн ПХБ.
- Общий вес системы — 335 тонн
- Потребляемая электрическая мощность в режиме нормальной работы — 1 000 кВт
- Для работы установки необходимо:
- Газы: Азот —>99.5%; Кислород —>97% Гелий —>99.5%; Сжатый воздух Р= 550 кПа
- Вода: вода для установки; вода циркуляционная для подачи к плазменным электродам; дистиллированная вода;
- Охладительная башня для отвода тепла 1550 кВт час от потока воды — 126 м3/час.
Себестоимость переработки одной тонны конденсаторов с ПХБ составляет около 1100–1300$. Существенно снизить себестоимость обезвреживания ПХБ-содержащего оборудования можно за счет использования тепла воды охладительной башни. Специалистами НПО "Эколлайн" прорабатывается возможность использования для этих целей теплового насоса. Источником для работы теплового насоса будет служить вода из контура охлаждения установки с температурой воды до 400°C.
Тепловой насос
Тепловые насосы — это компактные отопительные установки, предназначенные для автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений. Они экологически чисты, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу, а также чрезвычайно экономичны, поскольку при подводе к тепловому насосу, например, 1 кВт электроэнергии, в зависимости от режима работы и условий эксплуатации, производит до 3–4 кВт тепловой энергии.
Применение тепловых насосов различной тепловой мощности является принципиально новым решением проблемы теплоснабжения и позволяет в зависимости от сезонности и условий работы достигать максимальной эффективности в их работе.
Тепловые насосы имеют большой срок службы до капитального ремонта (до 10–15 отопительных сезонов) и работают полностью в автоматическом режиме. Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы. Срок окупаемости оборудования не превышает 2–3 отопительных сезонов.
Тепловой насос поглощает низкопотенциальную теплоту из системы охлаждения установки и передает ее в систему теплоснабжения потребителей в виде нагретой воды. Передача тепла производится рабочим телом — хладагентом. Электроэнергия, потребляемая тепловым насосом, тратится лишь на перемещение хладоагента по системе с помощью компрессора точно так же, как в холодильных машинах. Система работает как котел при отоплении и как кондиционер при охлаждении.
Тепловые насосы комплектуется системой управления и автоматики, которая поддерживает заданный режим работы теплового насоса. Известно, что энергетическая эффективность применения тепловых насосов зависит от температуры низкопотенциального источника и будет тем выше, чем более высокую температуру он будет иметь. Экономическая эффективность применения тепловых насосов зависит от: - температуры низкопотенциального источника тепловой энергии;
- стоимости электроэнергии в регионе;
- себестоимости тепловой энергии, производимой с использованием различных видов топлива.
В работе также рассматривается возможность применения теплового насос в качестве источника энергии для двигателя Стирлинга, соединенного с электрогенератором.
Кроме обработки ПХБ-содержащего оборудования на плазменно-дуговой установки предполагается обезвреживать и опасные отходы, содержащие органику (например: нефтешламы, шины, твердые бытовые отходы). В этом случае в результате разложения отходов в конверторе образуется достаточно большое количество конверторного газа. По нашим оценкам, из одного килограмма отходов, содержащих до 60% органики, образуется от полутора до четырех кубических метров так называемого синтез газа. После соответствующей очистки этого горючего газа (около 3 кВт ч/м3 ) он может быть использован в качестве топлива для когенерационной установки.
Когенерационная установка
Когенерация представляет собой комбинированный процесс одновременного производства электрической энергии и тепла внутри одного устройства, называемого когенерационной установкой. Такая установка состоит из газового поршневого двигателя, генератора, системы отбора тепла и системы управления. Тепло отбирается от отработавших газов, масляного холодильника и охлаждающей жидкости двигателя. При этом на 100 кВт электрической мощности мы получаем дополнительно около 150 кВт тепловой энергии в виде горячей воды для отопления и горячего водоснабжения. Следует отметить, что наибольшей эффективностью, надежностью и универсальностью отличаются установки на основе газопоршневых двигателей. В нашем случае это вызвано, прежде всего, современными требованиями к экологической чистоте окружающей среды, а также к снижению эксплуатационных расходов на топливо и доступностью его использования. Кроме того, эта установка может использоваться в летнее время для обеспечения работы абсорбционных холодильных установок (тригенерация) в системах кондиционирования. Диапазон применяемых единичных мощностей от 20 кВт до 3 МВт, тип и количество устанавливаемых агрегатов обеспечит оптимальную конфигурацию для получения необходимой мощности в зависимости от режимов ее использования.
Средства автоматики обеспечивают надежную работу установки в рекомендованном диапазоне рабочих режимов и достижение наиболее эффективных характеристик в течение всего срока службы. Работа установки может осуществляться в безоператорном режиме и поддерживаться дистанционно с использованием модемного соединения с центральной диспетчерской.
С целью повышения энергетической эффективности плазменно-дуговой установки для обезвреживания опасных отходов применена когенерационная установка и тепловой насос, которые позволили существенно уменьшить потребление электроэнергии и тепла для технологических нужд плазменно-дуговой установки фирмы РЕТЕК, а также уменьшить себестоимость переработки опасных отходов.
|
|
|
