Главная -> Экология

Добыча и утилизация свалочного газа. Переработка и вывоз строительного мусора

Олександр Тронь

Директор Департамента отраслевой,

Региональной и международной политики

Рост цен на энергоресурсы ставит вопрос об организационных и технических мерах по экономии тепло- и электроэнергии в разряд одних из самых приоритетных вопросов за последние годы.

Необходимость экономии и замещения основных видов топливно-энергетических ресурсов все настойчивее подвигает ученых к созданию передовых технологий, позволяющих использовать альтернативные и возобновляемые источники энергии.

Результаты анализа процессов развития человечества показывают, что к середине XXI века резко обострится проблема энергообеспечения населения Земли. Ученые связывают это с исчерпанием значительной доли залежей нефти и газа, а также с обострением экологических проблем, обусловленных загрязнением окружающей среды продуктами сгорания топлива, а также развитием „парникового эффекта”.

Каждый из периодов архитектуры рождал свои прорывы, свои фантастические, дерзкие проекты. Насколько они воплощались, зависело от уровня развития техники строительства. Часто эти проекты оставались только на бумаге. Но сегодня мы наконец-то вступили в такую эпоху развития, когда все возможно.

Одним из приоритетных направлений экономии топливно-енергетических ресурсов в Украине должно стать использование солнечной енергетики. Особенно широкое ее использование возможно в жилищном строительстве и при реконструкции жилых домов первых массовых серий.

На сегодняшний день солнечная энергетика в Украине, в основном развивается через внедрение солнечных коллекторов (СК) для горячего водоснабжения жилых домов. Коллекторы вырабатываются в Крыму, Харькове, Киеве, Днепропетровске и в других городах Украины. Стоимость коллекторов составляет около 100-150 долларов США/м2.

Продолжительность солнечных дней в году составляет примерно 2 100 часов. За это время на каждый квадратный метр поверхности поступает солнечная энергия, эквивалентная 1200 кВт/ч. Эта совершенно бесплатная энергия. Вместе с тем 1200 кВт/ч энергии достаточно для нагрева порядка 18 000 литров воды с температуры от 13 градусов С до 65 градусов С.

В связи с этим во всем мире широко развивается разработка солнечных энергоустановок (СЭУ).

Подсчитано, что в случае установки СЭУ на 10% зданий, например, в США, количество выбрасываемого в атмосферу углекислого газа за пять лет снизится на 10 млн.т. Именно поэтому в США разработана и активно внедряется программа по созданию 1 млн. „солнечных домов”. Многочисленные компании, прежде всего такие, как Simens Solar, Solarex, BP Solar и Kyocera усовершенствуют технологии изготовления фотоэлектрических модулей (ФЭМ) для генерирования солнечной энергии.

Так, в штате Невада планируется создание солнечных станций общей мощностью 270 МВт. Предполагается, что уже в конце первого десятилетия XXI века будет продаваться 400 МВт/год солнечной энергии, а к 2030 году - 10 ГВт/год, что аналогично мощности 10 крупных атомных реакторов, подобных реакторам Хмельницкой АЭС.

Самая большая фотоэлектрическая станция в Европе создана в Италии. Ее мощность составляет 3,3 МВт (45000 ФЭМ расположены на площади 70000 м2).

В Германии за 1993-1995 гг. установлено 2000 станций по 5 кВт и несколько - по 300 кВт. В 1997 г.. в Германии мощность ФЭМ увеличилась по сравнению с 1996 г. на 50%. В 1998 г. в эксплуатации находилось уже 10000 установок, мощность которых возросла за это время с 11 до 34 ГВт/год, а сбыт енергии увеличился на 30%. В 1998 г. на крышах шести зданий Мюнхенской ярмарки были смонтированы ФЭМ, производящие в год 1 млн. кВт/ч электроэнергии. Германия является одним из лидеров на мировом рынке солнечных батарей.

В Японии к началу следующего года предполагается довести мощность ФЭМ до 400 МВт, а к 2010 г. - до 4,6 ГВт.

В Африке общая мощность солнечных электростанций пока еще мала и в 1996 г. не превышала 1 МВт. В развивающихся странах предполагают выйти на мощность 100 МВт для бесперебойного обеспечения электроэнергией больниц и снабжения поселков и пастбищ водой.

В нашей стране первые СЭУ автономного электроснабжения появились в 60-е годы. В 80-е годы в Крыму была построена экспериментальная солнечная электростанция мощностью 5МВт с термодинамическим циклом преобразования энергии, а также экспериментальный комплекс сооружений с солнечным тепло- и хладоснабжением.

В настоящее время научно-исследовательскими институтами Украины накоплен богатый опыт изготовления и эксплуатации СЭУ, позволяющий успешно использовать их в строительной сфере.

Статистические данные свидетельствуют, что уровень энергопотребления отечественной семьи, состоящей из четырех человек, составляет примерно 2-10 тыс. кВт/год. Энергоснабжение такой семьи может обеспечить СЭУ, в состав которой входят солнечные батареи мощностью 0,8-3 кВт и аккумуляторные батареи. Стоимость установки такой СЭУ будет составлять ориентировочно 6 тыс. долларов.

Несомненные экономические и технические преимущества дает применение СЭУ при сооружении жилья в труднодоступных и неосвоенных местах, куда не проложены энерготрассы: в горах, на островах, в лесах и так далее.

Особо следует акцентировать внимание на том, что широкое применение систем солнечного энергоснабжения (солнечных батарей, коллекторов) увеличивает престиж зданий и, в перспективе, будет способствовать повышению его стоимости.

За последние 15-20 лет в Европе „солнечные” дома стали расти как грибы после дождя. В самом простом и наиболее распространенном варианте большая часть энергетических потребностей такого дома обеспечивается солнечным светом и теплом, за счет чего затраты других энергоносителей снижаются на 40-60% (в зависимости от конструкции здания и его местоположения). А солнечный дом, оснащенный эффективной тепловой установкой, может полностью удовлетворить запросы его обитателей в тепле и свете даже без использования других источников энергии. И при этом - никаких отключений и перебоев в подаче электроэнергии, никаких проводов извне, никаких счетчиков, никаких запасов дров, угля или мазута.

Главное в концепции солнечного жилого дома - максимальное, исходя из особенностей местности и климата, использование солнечного излучения, превращение его в тепло и сохранение тепловой энергии в доме с наименьшими потерями. Реализация такого подхода дает значительную экономию средств и улучшает экологическую обстановку (за счет минимального применения всех других источников энергии): в атмосферу выбрасывается меньше продуктов горения, дороги освобождаются от тяжелого транспорта, перевозящего миллионы тонн топлива, леса сохраняются от вырубки на дрова и т. д.

К сожалению, Украина в плане развития солнечного домостроения продолжает отставать от индустриального мира, хотя ее климатические условия позволяют строить солнечные здания во многих регионах. Основной проблемой такого состояния дел является, в основном, недостаточное информирование населения о положительных аспектах внедрения таких технологий, отсутствие механизмов кредитования населения по льготным процентам, невозможность установки „солнечных батарей” на крышах высотных домов коммунальной собственности, которые, по большому счету, являются ничьими.

В то же время в странах СНГ, в частности, в России, такие проблемы решаются и довольно успешно.

Не так давно в Московском государственном строительном университете была разработана программа Солнечный дом и создан проект жилого дома СОЛ-1 , получивший золотую медаль на международной выставке Жилище-99 . В этом проекте использованы исключительно элементы пассивной системы энергосбережения: две стены Тромба, гравийные накопители тепла в полуподвальном помещении, массивные полы, перекрытия и стены. Хорошим аккумулятором тепла служат сад и теплица, расположенные на втором этаже. По расчетам, в жилище, построенном по проекту СОЛ-1 , только в зимнее время придется пользоваться дополнительными источниками тепла, расход которых сокращен на 70%.

Возможно, российские солнечные дома, особенно в сельской местности, будут больше тяготеть к деревянным конструкциям, чем на Западе, где дерево в большом дефиците. Но основная концепция энергосберегающего дома, по-видимому, должна быть единой - в Европе ли, в Америке или на Украине. Нужна технологическая совместимость элементов солнечного дома, изготовляемых у нас и в других странах. Мы должны интегрироваться в зарубежное производство, иначе безнадежно отстанем и будем вынуждены покупать солнечные дома за границей, где уже сейчас 1 м2 гелиоколлекторов, поставляемых западными фирмами, стоит в среднем 400 долларов США.

Солнечная энергетика еще в самом начале пути. Ее часть в общеем мировом энергопотребление не превышает 0,1%, а среди возобновляемых источников ей принадлежит около 1%. Но технический прогресс, достигнутый в этой области за последнее десятилетие, так велик, что специалисты дают весьма оптимистические прогнозы: уже к середине XXI века солнечная энергетика наряду с другими возобновляемыми источниками (геотермальные и приливные станции, ветровые турбины и др.) может занять ведущее место в мире.

Что касается солнечного домостроения, то, на мой взгляд, энергосберегающие солнечные дома должны стать не только источником экономии средств, но и „предметом моды”. Тогда солнечная энергия войдет в каждый дом и на смену сегодняшним задымленным городам придут чистые и светлые. Очень хотелось бы, чтобы эти времена наступили быстрее.

ГурвичВ.И., Лифшиц А.Б.

Однимиз основных способов удаления ТБО во всеммире остается захоронение вприповерхностной геологической среде. Вэтих условиях отходы подвергаютсяинтенсивному биохимическому разложению,которое вызывает в частности генерациюсвалочного газа.

В настоящее времяпоток твердых бытовых отходов (ТБО),поступающего ежегодно в биосферу достигпочти геологического масштаба и составляетоколо 400 млн. тонн в год. Влияние потока ТБОостро сказывается на глобальныхгеохимических циклах ряда биофильныхэлементов, в частности органическогоуглерода. Так, масса этого элемента,поступающего в окружающую среду с отходами,составляет примерно 85 млн. тон в год, в товремя как общий естественный притокуглерода в почвенный покров планетысоставляет лишь 41,4 млн. тонн в год.

Одним из основныхспособов удаления ТБО во всем мире остаетсязахоронение в приповерхностнойгеологической среде. В этих условиях отходыподвергаются интенсивному биохимическомуразложению, которое вызывает в частностигенерацию свалочного газа (СГ).

Эмиссии СГ,поступающие в природную среду формируютнегативные эффекты как локального, так иглобального характера. По этой причине вомногих развитых странах мираосуществляются специальные мероприятия поминимизации эмиссии СГ. Это фактическипривело к возникновению самостоятельнойотрасли мировой индустрии, котораявключает добычу и утилизацию СГ.

Процессыгазообразования

Существенная частьфракций ТБО повсеместно представленаразличными органическими материалами.Основными группами среди них являютсяпищевые остатки и бумага. Их соотношениеменяется в зависимости от уровня развитиястраны и ее географического положения икультурных особенностей. Однако в целомдоля органических фракций ТБО колеблетсяпо миру не столь значительно, от 56% вразвитых странах до 62% - в развивающихся.Если учесть фракции представленныедревесными отходами, то эти величинывозрастут соответственно до 61 и 69%.

В условияхзахоронений, куда поступает практически 80 %общего потока отходов, быстро формируютсяанаэробные условия, в которых протекаетбиоконверсия органического вещества (ОВ) сучастием метаногенного сообществамикроорганизмов. В результате этогопроцесса образуется биогаз или, такназываемый, свалочный газ (СГ),макрокомпонентами которого являются метан(СН4) и диоксид углерода (СО2).

Можно утверждать, чтов среднем газогенерация заканчивается всвалочном теле в течение 10-50 лет, при этомудельный выход газа составляет 120-200 куб. мна тонну ТБО. Стехиометрия процессагазообразования может быть описанаследующим упрощенным уравнением реакции:

n C6H10O5+ n H2O -------> 3n CH4 + 3n CO2 (1)

Существенноеварьирование газопродуктивности искорости процесса определяется условиямисреды, сложившимися в конкретном свалочномтеле. К числу параметров контролирующихбиоконверсию относятся влажность,температура, рН, состав органическихфракций. Их комплексное влияние отражаетсяв следующем уравнении кинетики реакциигазообразования первого порядка.

Q=M*q*e-kt(2),

где

Q -количество биогаза (куб. м), генерированноеза время t (годы);

M -масса отходов (т);

q -удельный газовый потенциал (куб. м/т);

k -константа скорости реакциигазообразования (1/год).

На практике, дляпрогноза газообразования применяютразличные модификации формулы 2. Ихосновное различие сводится к количествуфракций органического вещества (ОВ) ТБО,включаемых в рассмотрение. Как правило, всоставе ОВ выделяют быстро-, средне- имедленно разлагаемые материалы. Онисущественно различаются по своим физико-химическим свойствам и срокомбиологического распада. Так, например,разложение быстрых фракцийзавершается в течение 2-4 лет, в то время какбиоконверсия медленных - протекает втечение десятилетий. В зависимости отколичества фракций, включаемых в формулу 2,прогнозные модели принимают вид одно-, двух-и трехфазных.

Так, долголетниеисследования позволили фирме Геополис установить, что обобщенная двухфазнаямодель, использующая константы скоростейреакций оцененные на основании полевыхнаблюдений, является адекватным средствомпрогноза образования СГ для условий Россиии Италии. Кривая реализации удельногогазового потенциала ТБО, отражающая даннуюмодель позволяет сделать вывод о том, чтонаиболее интенсивно процесс протекает впервые 5 лет, за которые выделяется около 50%полного запаса СГ.

Состав исвойства свалочного газа

МакрокомпонентамиСГ являются метан (СН4) и диоксидуглерода (СО2) их соотношение можетменяться от 40-70% до 30-60% соответственно. Всущественно меньших концентрациях, науровне первых процентов присутствуют какправило - азот (N2), кислород (О2),водород (Н2). В качестве микропримесейв состав СГ могут входят десятки различныхорганических соединений.

Состав биогазаобуславливает ряд его специфическихсвойств. Прежде всего СГ горюч, его средняякалорийность составляет примерно 5500 Ккална м3. В определенных концентрациях онтоксичен. Конкретные показателитоксичности определяются наличием рядамикропримесей, таких, например каксероводород (Н2S). Обычно СГ обладаетрезким неприятным запахом. Также СГ,относится к числу так называемыхпарниковых газов, что придает емуглобальную значимость и делает егообъектом пристального внимания мировогосообщества.

Масштабыгазообразования

Глобальная эмиссия СГявляется важным параметром для расчетапрогнозных моделей изменения климата Землив целом. Также на оценках потоковсвалочного метана строятся национальныестратегии природоохранной деятельности внекоторых развитых странах. Так, например, вСША вступил в силу закон о необходимостиоборудования всех без исключения полигоновстраны системами добычи и обезвреживаниябиогаза, после того как американскимиисследователями было показано, что свалкиявляются основным антропогеннымисточником метана в США.

Первые глобальныеоценки потока свалочного метана началипроводиться в прошлом десятилетии. Так, водной из первых наиболее авторитетныхработ 1987 года было показано, что глобальнаяэмиссия свалочного СН4 составляет 30-70млн. т в год, или 6-18% от его общепланетарногопотока. При этом отмечалось, что даннаявеличина превышает массу метанавыделяемого угольными шахтами. Наосновании роста объемов образования ТБО вразвивающихся странах делался прогноз отом, что в следующем столетии свалки будутосновным глобальным источником метана.

В середине девяностыхгодов оценка глобальной эмиссии свалочногометана проводилась экспертной группойМежправительственной комиссии поизменению климата (IPCC), была полученавеличина равная 40 млн. т/год. Практическиона подтвердила правильность прежнихоценок, и окончательно поставила свалочныйметан в реестр основных источниковпарниковых газов планеты.

Интересно отметить,что существенный вклад в глобальнуюэмиссию производит Россия. По тем жеоценкам IPCC свалки России ежегодновыбрасывают в атмосферу 1,1 млн. т, чтосоставляет примерно 2.5% от планетарногопотока.

Видынегативного влияния СГ

Свободноераспространение СГ в окружающей средевызывает ряд негативных эффектов каклокального, так и глобального масштабов,обусловленных его специфическимисвойствами.

При накоплении СГмогут формироваться взрыво- пожароопасныеусловия в зданиях и сооружениях,расположенных вблизи захоронений ТБО.Такие ситуации регулярно возникают вслучае нелегального захоронения ТБО взонах жилой застройки. Например, в Москве,десятки объектов были построены впоследнее десятилетие в зонахраспространения так называемых насыпныхгрунтов, которые в большинстве случаев былипредставлены массами газогенерирующих ТБО.Только разработка специальных защитныхмероприятий позволила ввести указанныеобъекты в строй. Вместе с тем известныслучаи взрывов зданий из-за накопления СГ вих техподпольях. Ряд серьезных инцидентовтакого рода, сопровождавшихсячеловеческими жертвами, имел место, вчастности, в США и Англии. Частые пожары наполигонах также в основном являютсяпоследствием стихийного, бесконтрольногораспространения СГ.

Накопление СГ взамкнутых пространствах также опасно стоксикологической точки зрения. Известнодовольно много случаев отравлений притехническом обслуживании заглубленныхинженерных коммуникаций, которыесопровождались смертельными исходами. Ксожалению, открытая статистика такихинцидентов отсутствует. Высока вероятностьтого, что причиной несчастий былонакопление СГ, источником которогоявлялись старые насыпные грунты.

СГ также оказываетгибельное воздействие на растительныйпокров. Так, причиной подавлениярастительного покрова, которое регулярнонаблюдается вокруг свалочных тел, являетсянакопление СГ в поровом пространствепочвенного покрова, вызывающее асфиксиюкорневой системы.

Свободноераспространение СГ приводит также кзагрязнению атмосферы прилежащихтерриторий, токсичными и дурно пахнущимисоединениями. И наконец как уже отмечалосьСГ является парниковым газом, которыйусиливает эффект изменения климата Земли вцелом.

Приведенный переченьнегативных явлений, обусловленных СГ,убедительно свидетельствует онеобходимости борьбы с его эмиссиями. Вбольшинстве развитых стран существуютспециальные законы, обязывающие владельцевполигонов предотвращать стихийноераспространение СГ. Основным методом,обеспечивающим решение этой задачи,является технология экстракции иутилизации СГ.

Технологическаясхема экстракции и утилизации СГ.

Для экстракции СГ наполигонах обычно используется следующаяпринципиальная схема: сеть вертикальныхгазодренажных скважин соединяют линиямигазопроводов, в которых компрессорнаяустановка создает разрежение необходимоедля транспортировки СГ до местаиспользования. Установки по сбору иутилизации монтируются на специальноподготовленной площадке за пределамисвалочного тела. Принципиальнаятехнологическая схема системы по сбору СГприведена на рисунке.

Каждая скважинаосуществляет дренаж конкретного блока ТБО,условно имеющего форму цилиндра.Устойчивость работы скважины может бытьобеспечена, если ее дебит не превышаетобъема вновь образующегося СГ. Оценкагазопродуктивности существующей толщи ТБОпроводится в ходе предварительных полевыхгазо-геохимических исследований.

Сооружениегазодренажной системы можетосуществляться как целиком на всейтерритории полигона ТБО после окончанияего эксплуатации, так и на отдельныхучастках полигона в соответствии сочередностью их загрузки. При этом надоучитывать, что для добычи СГ пригоднысвалочные тела мощностью не менее 10 м.Желательно также, что бы территорияполигона ТБО, на которой намечаетсястроительство системы сбора СГ, быларекультивирована, т.е. перекрыта слоемгрунта мощностью не менее 30 - 40 см.

Скважины

Для добычи СГ наполигонах ТБО применяются вертикальныескважины. Обычно они располагаютсяравномерно по территории свалочного тела сшагом 50-100 м между соседними скважинами. Ихдиаметр колеблется в интервале 200-600 мм, аглубина определяется мощностью свалочноготела и может составлять несколько десятковметров. Для проходки скважин используетсякак обычное буровое оборудование, так испециализированная техника, позволяющаясооружать скважины большого диаметра. Приэтом, выбор того или иного оборудованияобычно обусловлен экономическимипричинами.

При бурении скважин втолще отходов в российских условиях,наиболее целесообразным по нашему мнению,является использование шнекового бурения.Оно сравнительно недорого и легко доступно,т.к. широко используется в инженерно-геологическихизысканиях. При использовании этого видабурения максимально возможный диаметрскважин составляет 0.5 м. Однако ихстроительство в российских условияхвстречает ряд трудностей, связанных сприсутствием большого количестваинородных включений (металлических ибетонных конструкций, остатков техники,механизмов и пр.) в свалочной толще,затрудняющих бурение и приводящих к частойполомке бурового инструмента. Наш опытпоказывает, что относительно легко могутбыть пробурены скважины диаметром 250-300 мм, втоже время они вполне достаточны для добычиСГ.

Инженерноеобустройство скважины включает несколькоэтапов. На первом - в скважину опускаетсяперфорированная стальная или пластиковаятруба, заглушенная снизу и снабженнаяфланцевым соединением в приустьевой части.Затем в межтрубное пространство засыпаетсяпористый материал (например, гравий) спослойным уплотнением до глубины 3-4 м отустья скважины. На последнем этапесооружается глиняный замок мощностью 3-4 мдля предотвращения попадания в скважинуатмосферного воздуха.

После завершениястроительства скважины приступают кустановке оголовка скважины,представляющего собой металлическийцилиндр, снабженный газозапорной арматуройдля регулировки дебита скважины и контролясостава СГ, а также патрубком дляприсоединения скважины к газопроводу.

На заключительнойстадии на оголовок скважиныустанавливается металлический илипластмассовый короб для предотвращениянесакционированного доступа к скважине.

Газопроводыдля транспортировки СГ

Температура СГ в толщеотходов может достигать 40-50 гр.С , асодержание влаги - 5-7% об.. После экстракцииСГ из свалочного тела и его поступления втранспортные газопроводы, происходитрезкое снижение температуры, что приводит кобразованию конденсата, который можетвыделяться в значительных количествах.Ориентировочно при добыче СГ в объеме 100 м3/час,в сутки образуется около 1 м3конденсата. Поэтому отвод конденсата спомощью специальных устройств являетсязадачей первостепенной важности, т.к. егоналичие в газопроводе может затруднить илисделать невозможной экстракцию СГ.

На первом этапепроектирования газопроводов проводится ихгидравлический расчет с целью выбораоптимального диаметра труб на различныхучастках.

При выборе материаловдля газопроводов обычно рассматривают дваварианта: использование пластиковых илистальных труб.

Их сравнительныйанализ проводится по следующим критериям:

· механическая прочность;

· коррозионная стойкость;

· возможность использования в просадочныхгрунтах.

Основное преимуществостальных труб обусловлено механическойпрочностью и их повсеместнымиспользованием при строительствегазопроводов в России. Пластиковые трубыхарактеризуются высокой коррозионнойстойкостью и пластичностью. Учитываявысокую просадочную способность ТБО ивысокую коррозионную активность СГ, дляпрокладки газопровода рекомендуетсяиспользовать пластиковые трубы изполиэтилена низкого давления (ПНД).Полиэтиленовые газопроводы обладают рядомпреимуществ по сравнению с металлическими:они гораздо легче, обладают достаточнойпрочностью, эластичностью и коррозийнойстойкостью, хорошо свариваются.Газопроводы не требуют электрохимическойзащиты. Производительность труда пристроительстве полиэтиленовых газопроводовв 2,5 раза выше. При приемке в эксплуатациюполиэтиленовых газопроводов требуетсяисполнительная документация согласно СНиП2.04.08-87 и СНиП 3.05.02-88.

При отсутствииполиэтиленовых могут быть примененыстальные трубы. В связи с повышеннойагрессивностью среды свалочной толщи, приих использовании газопровод должен бытьизолирован защитными покрытиямиусиленного типа в соответствии сдействующими техническими нормативами:битумно-полимерными, битумно-минеральными,полимерными (по ГОСТ 15836-79) .

Газопроводпрокладывается в траншеях, пройденных наглубине предотвращающей промерзание труб взимнее время. При прокладке линийгазопровода с целью предотвращенияскопления конденсата необходимо соблюдатьопределенные уклоны, а также устанавливатьконденсатоотводчики, обеспечивающиеудаление влаги из системы.

Конденсатоотводчикпредставляет собой стальной сварнойрезервуар для стока конденсата с системойгидрозатвора, обеспечивающие минимальныетрудозатраты по поддержанию их в рабочемсостоянии.

Для регулированияработы газопровода используется запорнаяарматура из материалов коррозионностойкихк биогазу - краны, задвижки и заслонки.Запорная арматура должна обеспечитьнадежность, оперативность и безопасностьпри управлении работой газопровода сминимальными гидравлическими потерями.

По системетрубопроводов СГ поступает на пункт сбораСГ.

Пунктсбора СГ

Газосборный пунктпредназначен для принудительногоизвлечения СГ из свалочной толщи. Для этогос помощью специального электровентиляторав системе газопроводов создается небольшоеразряжение (около 100 мбар.).

УтилизацияСГ

В мировой практикеизвестны следующие способы утилизации СГ:

· факельное сжигание, обеспечивающееустранение неприятных запахов и снижениепожароопасности на территории полигона ТБО,при этом энергетический потенциал СГ неиспользуется в хозяйственных целях;

· прямое сжигание СГ для производстватепловой энергии;

· использование СГ в качестве топлива длягазовых двигателей с целью полученияэлектроэнергии и тепла;

· использование СГ в качестве топлива длягазовых турбин с целью полученияэлектрической и тепловой энергии;

· доведение содержания метана в СГ (обогащение)до 94 -95% с последующим его использованием вгазовых сетях общего назначения.

Целесообразностьприменения того или иного способаутилизации СГ зависит от конкретныхусловий хозяйственной деятельности наполигоне ТБО и определяется наличиемплатежеспособного потребителяэнергоносителей, полученных на основеиспользования СГ. В большинстве развитыхстран этот процесс стимулируетсягосударством с помощью специальных законов.Так, во многих странах ЕЭС и США существуютзаконы, обязывающие потребителей покупатьальтернативную энергию. Мало того,нормативно определена стоимость такоговида энергии, которая как правило в 2-2.5 разавыше стоимости энергии произведенной наоснове традиционных энергоносителей (природныйгаз, нефтепродукты и пр.)

В России подобнаянормативно-правовая база отсутствует.Следствием этого являются большиетрудности, связанные со сбытом энергииполученной из СГ. Такое положениесдерживает широкое распространениетехнологии в России. В сложившихся условияхиспользование СГ для удовлетворения нуждполигона ТБО или локального потребителяявляется наиболее реалистичным.

Масштабымировой экстракции СГ.

В заметных объемахбиогаз добывается и утилизируется в рядеразвитых западных стран. К их числуотносятся США, Германия, Великобритания,Нидерланды, Франция, Италия, Дания. Объемыгодовой газодобычи представлены в таблице 1

из которой следует,что глобальная утилизация СГ составляетпримерно 1,2 млрд. куб. м в год, чтоэквивалентно 429 тыс. тонн метана или 1% егоглобальной эмиссии. Таким образом, объемизвлекаемого газа ничтожен по сравнению собъемом его образования. Это открываетширокие возможности для развития биогазакак отрасли в целом.

Таблица 1

Страна

Объем добычи СГ, млн. куб. м/ год

США

500

Германия

400

Великобритания

200

Нидерланды

Франция

Италия

Дания

Итого:

1230

Перспективыдобычи и утилизации СГ в России

Для оценки перспективтиражирования технологии в Россиипроводились специальные технико-экономическиерасчеты возможных типовых объектов подобыче и утилизации СГ. В качестве исходныхданных использовались результаты пилотныхпроектов, выполненных фирмой Геополис в Московском регионе. Срок жизни типовогообъекта принимали равным 10 годам.

лисьцены ниже существующих сегодня на рынкеэнергоресурсов, а именно: 180 руб. за 1м3 СГ и 250руб. за 1 кВт/ч электроэнергии. Эти цифрыбыли получены на основании опросапотенциальных потребителей энергии из СГ.

Рассматривались дваварианта технологических схем утилизациигаза. Первая включала - производствоэлектроэнергии, вторая - подачу сырого СГпотребителю.

Полученныерезультаты расчетов (табл.2,3) позволяютконстатировать, что:

· объекты по производству электроэнергиитребуют больших инвестиций и являютсяболее прибыльными по абсолютнымпоказателям;

· с ростом массы свалочного тела фактическипропорционально растут все технико-экономическиепоказатели объектов;

· все рассмотренные варианты экономическиэффективны.

Однако необходимоотметить, что выполненные расчеты имеют рядсущественных ограничений. Они не учитываютналогообложения и процесса инфляции.Вероятно их ввод в расчетные алгоритмысущественно понизит величины ожидаемыхприбылей.

Таблица 2

Технико-экономическиепоказатели типовых объектов попроизводству электроэнергии из СГ

Масса свалочного тела (млн. т)

Мощность объекта (MW)

Инвестиции + экспл. затраты (млн. руб.)

Накопленная прибыль (млн. руб.)

>= 2,5

>= 2,60

>= 12300

>= 25 000

2,5 -1,0

2,60- 1,04

12300 - 10350

25 000 - 10 000

1,0-0,5

1,04 - 0,52

10350 - 5200

10 000 - 5 000

<=0,5

<= 0,52

<= 5200

< = 5 000

* - прибыль рассчитанабез учета налогов и коэффициентадисконтирования

Тем не менее, принимаяво внимание, что оценки выполнены дляусловий жесткой конкуренции, когда энергияиз СГ продается по более низким ценам, чемтрадиционная, можно сделать вывод оцелесообразности тиражирования технологиив России. Безусловно этот процесс долженстимулироваться созданием наиболееблагоприятных финансово-правовых условий,так как он выражается не только и столько вэкономических, сколько в экологическихэффектах, которые не нашли числовоговыражения в данной статье.

Таблица 3

Технико-экономическиепоказатели типовых объектов по добыче СГ.

Масса свалочного тела (млн. т)

Мощность объекта (куб. м/ч)

Инвестиции + экспл

Накопленная прибыль * (млн. руб.)

>= 2,5

>= 2000

>= 8400

>= 12 000

2,5 -1,0

2000 - 800

8400 - 4 000

12 000 - 6 000

1,0-0,5

800 - 400

4000 - 2000

6 000 - 3 000

<=0,5

<= 400

<= 2000

< = 3 000

* - прибыль рассчитанабез учета налогов и коэффициентадисконтирования

Для оценки потенциалароссийской отрасли индустрии по добыче иутилизации СГ проводили предварительнуюклассификацию существующих российскихсвалок (Табл. 4). На ее основании можносделать вывод о наличии по крайней меренескольких сотен объектов, пригодных дляосуществления экономически жизнеспособныхСГ проектов. Таким образом, имеющийсяпотенциал огромен.

Таблица 4

Классификация свалокРФ.

Масса свалочного тела (млн. т)

Кол-во объектов в России

>= 2,5

>=20

2,5 -1,0

1,0-0,5

400

<=0,5

800

Экстракцияи утилизация СГ на полигонах Московскойобласти

Проект Санитарноезахоронение с рекуперацией энергии натерритории Московской области был начатв январе 1994 года и продолжался в течениедвух с половиной лет.

Одной из целей проектаявлялась демонстрация в Россиивозможностей биогазовой технологии -одного из элементов санитарногозахоронения отходов на полигонах ТБОшироко используемого в мировой практике.

Биогаз - это конечныйпродукт микробиологического разложенияопределенных фракций отходов, захороненныхна полигоне. К ним относятся: растительные иживотные остатки, бумага и древесина.Скорости, с которой эти материалыподвергаются биоинверсии существенноразличны и зависят не только от видаотходов, но и от физико-химических условий всвалочном теле (влажности, температуры, pH ит.д.)

Биогаз горюч, онсостоит на 50-60% из метана и на 40-50% издвуокиси углерода, его теплотворнаяспособность примерно в два раза ниже, чем уприродного газа и составляет около 4500-5000Ккал/м3.

Количество биогаза,которое можно собрать и утилизировать наполигоне ТБО прямо пропорционально массесвалочного тела.

В качестве объектовдля демонстрации возможностей биогазовойтехнологии были выбраны два типичныхполигона Московской области: полигон Дашковка в Серпуховском районе и полигон Каргашино в Мытищинском районе.

На них был проведенкомплекс подготовительных работвключавший:

· полевые газогеохимические исследования вцелях определения продуктивностисвалочной толщи;

· разведочное бурение в целях определениямощности свалочного тела и егопараметризации;

·топографическая съемкамасштаба 1:500.

В результате былиоценены биогазовые потенциалыисследованных объектов, определеныскорости образования биогаза, а также ивозможные объемы газодобычи. На основанииполученных данных последний параметр былрассчитан для типичного полигона МО (площадь5-7 га; средняя мощность отходов 10-12 м). Какследует из рисунка, обычно на полигоне МО впериод эксплуатации образуется до 600-800 м3биогаза в час, при этом порядка 50 % этогообъема может быть использовано в качествеальтернативного источника энергии.

На пилотных полигонахТБО МО был выбран вариант утилизациибиогаза в форме производстваэлектроэнергии. Для этого на их территорияхбыли построены системы газодобычи,включающие скважины и газопроводы икомпрессорные станции, обеспечивающиеподачу газа к мотор-генераторам,находящимся в непосредственной близости отполигонов ТБО. В проекте было использованокомпрессорное оборудование и установки попроизводству электроэнергии, поставленныеголландской фирмой Гронтмай в рамкахтехнической помощи администрации МО.

В 1995 г. началасьэксплуатация первой биогазовой установки,позволившая собрать детальную информацию оплощади сбора биогаза единичной скважиной,об эффективности перекрытия ТБО грунтовымэкраном, о режимах добычи биогаза вразличных погодных условиях.

В настоящее время обеустановки (Серпухов, Мытищи) функционируютв опытно-промышленном режиме, вырабатываяпо 80 кВт/ч электроэнергии каждая. Их опытэксплуатации показал, что в российскихусловиях из 1 м3 биогаза может бытьпроизведено 1.3-1.5 кВт электроэнергии. Этоозначает, что при полном использованиизапасов биогаза на полигонах, может бытьпроизведено от 260 до 300 кВт электроэнергии вчас, что соответствует производству около2500 МВт электроэнергии в год.

При существующих внастоящее время ценах на электроэнергиюпотенциальный доход от эксплуатации однойбиогазовой установки на типичном полигонеМО может составить около 1,2 млрд руб. Однако,современная финансовая ситуация и практикамонопольного распределения электроэнергиизаставляют сомневаться в возможностиотыскания платежеспособного потребителяна указанные объемы электричества. Поэтомув сложившихся условиях целесообразноиспользовать произведенную электроэнергиючастично для собственных нужд предприятияэксплуатирующего полигон ТБО, а частичнодля производства энергоемкой продукциихозспособом (например, производстварассады цветов или овощей в теплицах), чтодает возможность снизить ее себестоимостьи сделать конкурентоспособной в условияхрынка.

Полученный в ходевыполнения данного проекта опыт может бытьиспользован при дальнейшем внедрении итиражировании данной технологии насуществующих и будущих полигонах в России.

3500рублей. Вывоз мусора - ссылка по вывозу строительного мусора . Муж на час.

Иртис. Нидзельский п. Добытый метан сделает уголь дешевле. Амр сша програма тарифної реформи та реструктуризації комунальних підприємств. Энергоаудит объектов коммунального хозяйства и промышленных предприятий.

Главная -> Экология