CC BY
137
УДК 502.1/2:656.6
А. С. Курников,
д-р техн. наук, проф., ФГОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта»;
Д. С. Мизгирев,
ФГОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта»
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СУДОВ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ (СКПО) В СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЕ ОБСЛУЖИВАНИЯ ФЛОТА
ACTUALITY OF USING SHIPS FOR WASTE PRODUCTS PROCESSING IN THE MODERN SYSTEM OF FLEET MAINTENANCE
Статья посвящена решению актуальной проблемы совершенствования системы комплексного обслуживания флота. Авторами достаточно подробно рассмотрены все стороны вопроса и предложен вариант его решения посредством применения СКПО. Предложенный метод решения проблемы обслуживания флота (отходов судов и предприятий водного транспорта) позволяет решить обозначенную проблему и не только обеспечить глубокую переработку всех основных видов отходов, но и рекуперировать скрытую в них энергию посредством применения авторского комплекса специальных взаимодействующих систем.
The article is concerned with the actual problem ofperfection the system of complexfleet maintenance. The authors consider all aspects of the problem and suggest a variant of solving the problem by using SCWP (ships for complex wastes processing). The method suggested for solving the problem of fleet maintenance gives the possibility to solve the above problem and not only to ensure a profound processing of all kinds of wastes but also to regenerate their energy by using the complex of special interactive systems.
Ключевые слова: флот, комплексное обслуживание
Квy words: fleet, complexfleet maintenance
РОБЛЕМЫ чистой воды и охраны водных экосистем становятся все более острыми по мере развития
необоснованным простоям судов, затратам на промежуточные операции транспортирования отходов и в итоге к высоким финансовым затратам и потере прибыли судовладельцев.
общества и научно-технического прогресса, который стремительно увеличивает свое влияние на природу. Эксплуатация судов неизбежно связана с возникновением и решением проблем охраны окружающей среды и обеспечения соответствия эмиссии загрязняющих веществ современным нормативным требованиям. Наблюдающийся в последние годы рост грузо- и пассажироперевозок речным флотом приводит к повышению количества вредных выбросов и сбросов с судов в окружающую среду. Связано это не только со стремлением судовладельцев снизить затраты на обслуживание флота, но и с выявляющимся несовершенством самой системы. Существующая в настоящее время система комплексного обслуживания флота (КОФ) является сложной, многокомпонентной и географически привязанной, что приводит к
Достоинством этого метода является высокая степень очистки и реутилизации отходов при переработке на крупных береговых предприятиях. Кроме того, на судне необходим минимум специального оборудования. Недостатком является необходимость иметь емкости, что требует дополнительных помещений и уменьшает провозную способность. Этот способ применяется на малых судах с непродолжительными маршрутами и частыми остановками, но абсолютно неприемлем для крупных транспортных судов.
1. Раздельное накопление всех видов отходов для сдачи на берег.
В настоящее время на флоте преимущественно применяются два способа решения проблемы судовых отходов:
Как вариант этого способа можно выделить раздельное накопление всех видов отходов для сдачи на специальные суда. Данное решение в настоящее время перспективно для малых рек, на удаленных от спецпричалов участках, а также в условиях продленной навигации.
2. Переработка отходов на борту судна при помощи специальных систем для очистки сточных (СВ) и нефтесодержащих (НВ) вод, а также инсинераторов.
Достоинствами этого метода являются: большая автономность плавания, сокращение простоев, минимальные накопительные емкости и, как следствие, эффективность таких судов. К недостаткам относятся: сложность и дороговизна указанных систем, а также специального обслуживания, необходимость дополнительных затрат энергии. Данное решение распространилось преимущественно на морских судах и судах типа «река-море».
Имеющееся в эксплуатации на ряде судов оборудование переработки отдельных видов отходов не всегда обеспечивает выполнение требований защиты окружающей природной среды от загрязнения судами, его можно представить в виде схемы, приведенной на рис. 1.
Таким образом, все специальные средства, предназначенные для обработки судовых отходов, можно разделить на:
1. Судовые средства, в состав которых входят: станции для очистки и обеззараживания СВ (СОСВ) и НВ (СОНВ), системы для сбора, хранения и переработки судового мусора.
2. Внесудовые средства: суда-сборщики, спец. причалы, станции очистки НВ, баржи-амбары, СКПО.
Главным условием уменьшения негативного воздействия речных судов на окружающую среду является реализация мероприятий по двум направлениям.
Во-первых, уменьшить воздействие судна на окружающую среду возможно за счет судовых средств: СОСВ, СОНВ, а также утилизации судового мусора. Так, предотвращение загрязнений СВ возможно за счет сокращения водопотребления или создания оборотных систем. Здесь наиболее перспективны озонирование, УФ-облучение, активированные окислительные технологии и термоокисление.
Снабжение судов инсинераторами решает проблему по уничтожению, а при выполнении определенных условий и утилизации основных видов мусора.
Для НВ целесообразно применять оба пути решения проблемы: оснащать суда современными СОНВ, либо использовать НВ после предварительной обработки в водотоп-ливной эмульсии котлов и инсинераторов.
Рис. 1. Схема «активной» защиты окружающей среды от загрязнений
II университета
'ЖУРНАЛ водных / / коммуникации
Анализ ситуации показывает, что окончательный выбор способа удаления загрязнений с судов зависит от многих факторов. Что касается пригородных судоходных участков, то ситуация здесь стандартная: применяется система сбора отходов при помощи судов-сборщиков типа ОС и дальнейшая их переработка на береговых предприятиях (для СВ — станции аэрации, для НВ — специализированные предприятия и суда типа ОЧС, для сухого мусора — полигоны). На удаленных участках подобная система действует плохо (отходы перевозят судами ОС на длительные расстояния) либо не действует вообще, в связи с чем наблюдаются несанкционированные сбросы и выбросы в окружающую среду. Связано это в первую очередь с отсутствием технических средств сбора отходов. Известно, что на реках европейской части России соседние приемные устройства расположены на расстоянии около 80 км, в то время весьма как в сибирском регионе расстояние составляет около 200 км.
Таким образом, проблема модернизации КОФ в настоящее время весьма актуальна и требует скорейшего разрешения.
Следовательно, в качестве оптимального решения проблемы судовых отходов можно рекомендовать применение современных автономных СКПО. Применение их актуально и сможет устранить основные недостатки существующей системы КОФ: мобильность, обслуживание любого судоходного участка, максимальная эффективность, не требуется постройка капитальных сооружений, невелики затраты на строительство и эксплуатацию. Применяемые системы переработки отдельных видов отходов, объединенные в комплексы, смогут обеспечивать высокое качество очистки, отвечая не только существующим, но перспективным требованиям природоохранного законодательства.
Каждый вид флота в силу специфики имеет свои особенности при КОФ. Так, грузовой флот характеризуется длительными безостановочными маршрутами, малым количеством членов экипажа, наличием накопительных емкостей большой вместимости, что обеспечивает потребление услуг КОФ преимущественно в конечных пунктах следования: на стоянке, при грузовых операциях и т. п.
Пассажирский вид флота используется как на продолжительных, так и на коротких маршрутах с частыми остановками, обладает высокой скоростью накопления и большими объемами отходов в связи с большой численностью пассажиров и членов экипажа, что вызывает необходимость в довольно частом их обслуживании.
Технический флот отличается привязкой к ограниченному участку пути, в его состав входят как самоходные, так и несамоходные суда и плавсредства, небольшое число членов экипажа, объемы основных видов отходов малы, предусмотрена возможность их накопления. Этот флот требует периодического КОФ с необходимостью перевозки отходов от мест эксплуатации флота до пунктов их приема и переработки.
Следовательно, можно сделать вывод о том, что для эффективной работы СКПО по наиболее полному КОФ на любом судоходном участке необходимо использование вспомогательных транспортных судов типа ОС. Таким образом часть транзитных судов будут сдавать отходы непосредственно на СКПО, другие — на вспомогательные суда ОС и ОЧС. При этом передача на ОС возможна и при стоянке судов на рейде и на ходу транзитного судна, что экономически выгодно, так как сокращает простои. Также возможно обслуживать одновременно нескольких судов в пределах всего судоходного участка.
Кроме этого, необходимо учитывать то обстоятельство, что в 95 % всех эксплуатационных судовых отходов имеется «скрытая» энергия в виде теплоты при сгорании, которая до сих пор не получила широкого применения.
Обозначенные проблемы можно комплексно решить посредством переработки вредных загрязняющих СВ, НВ и мусора в полезную тепловую энергию посредством генерации перспективного вида топлива — биогаза и сжигания его с прочими отходами на специальных судах СКПО. Следовательно, необходимо применение технологий, обеспечивающих не переработку, а утилизацию отходов. Так, нефтепродукты, сухой бытовой и производственный мусор, шламы СВ и НВ утилизируются сжиганием. Перспективно использование альтернативного вида топли-
Рис. 2. Общая структурная схема специального судна
Судобые отходы
СудобоО мусор, пише&ыё отходы
Система ¡рпилизаш и рекуперации отодоЬ
1
В атмосферу Потребители СЗУ и Сда ча на берег перера да тыбамцего комплекса СКПО
Рис. 3. Схема переработки основных видов эксплуатационных судовых отходов
ва — биогаза, генерируемого из осадка СВ и пищевых отходов. Получаемую теплоту целесообразно использовать для нужд самого судна: производства электроэнергии, пропуль-сивного комплекса и тому подобного, избыточная энергия может передаваться внешним потребителям. В результате реализации технологии на СКПО будет скапливаться небольшое количество неперерабатываемого мусора
и сухой зольный остаток, которые необходимо сдавать на береговые предприятия.
Итак, для решения проблемы судовых отходов предлагается применение нового типа СКПО, отличающегося комплексным подходом к утилизации судовых отходов, что обеспечит максимальный экономический эффект у потребителя при минимальных эксплуатационных затратах.
Рис. 4. Принципиальная схема систем СКПО для переработки эксплуатационных судовых отходов с целью их последующей рекуперации: 1 — СВ; 2 — хозяйственно-фекальные СВ; 3 — хозяйственно-бытовые СВ; 4 — пищевые отходы; 5 — сухой мусор; 6 — НВ; 7 — подсланевые НВ; 8 — НВ от мойки и зачистки грузовых танков нефтеналивных судов; 9 — система подготовки СВ; 10 — система доочистки и обеззараживания СВ; 11 — установка сортировки пищевых отходов; 12 — установка сортировки сухого мусора; 13 — система анаэробного сбраживания; 14 — сепаратор НВ; 15 — установка доочистки и обеззараживания НВ; 16 — устройство обезвоживания стока станции производства биогаза; 17 — система газоочистки; 18 — паровые котлоагрегаты; 19 — главный котлоагрегат; 20 — вспомогательный котлоагрегат; 21 — нужды теплоснабжения; 22 — внутренние потребители; 23 — внешние потребители; 24 — потребители СКПО; 25 — отопление; 26 — кондиционирование; 27 — холодоснабжение; 28 — электрогенерирующие устройства; 29 — паровые поршневые электрогенераторы; 30 — паровые турбогенераторы; 31 — дизельные и газовые электрогенераторные агрегаты; 32 — главный распределительный щит (ГРЩ); 33 — группа внешних потребителей электроэнергии; 34 — группа потребителей СКПО; 35 — движительные устройства; 36 — главный паровой двигатель; 37 — вспомогательный электродвигатель; 38 — вспомогательные системы СЭУ; 39 — главная передача; 40 — конденсационная установка
Основная задача нового судна — забирать и перерабатывать отходы, получая при этом как тепловую, так и электрическую энергию для технологических нужд и своего движения. Очищенная вода будет сбрасываться обратно в водоем или подаваться различным потребителям для технических нужд.
СКПО состоит из двух функциональных комплексов: перерабатывающего и энергетического (см. рис. 2) [1].
— Первый комплекс служит для предварительной подготовки эксплуатационных отходов к обработке с последующей их переработкой.
— В энергетический комплекс входит тепло- и электрогенерирующее устройства, в которых энергия получается за счет сжигания переработанных отходов в котлоагрегатах с последующим получением пара.
Результат достигается тем, что поступающие на переработку эксплуатационные отходы проходят комплексную обработку особым образом [1] (см. рис. 3).
// университета
[ЖУРНАЛ водных /_/ коммуникации
На основе предложенных технологических процессов с учетом проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана принципиальная схема [2] и математическая модель комплекса систем СКПО для переработки эксплуатационных судовых отходов с целью их последующей рекуперации (рис. 4).
Методика проектирования описанного комплекса систем была предложена для переоборудования серийного теплохода типа ОС проекта 354К в СКПО, предназначенного для обслуживания пассажирского флота на судоходном участке с центром в г. Н. Новгород.
В современных условиях перед речным флотом стоит задача получения максимальной прибыли: для этого необходимо увеличить объем перевозок грузов и пассажиров при снижении затрат на обслуживание флота. Следовательно, необходимо обновить речной флот, оснащая его экономичными и комфортабельными судами, обеспечить его инфраструктуру, чему и способствует разработка предлагаемого проекта.
Список литературы
1. Патент на полезную модель № 2009104258/22, МПК С02F11/00. Комплекс систем для мобильной станции переработки эксплуатационных судовых отходов с целью их последующей рекуперации / А. С. Курников, Д. С. Мизгирев; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «ВГАВТ». — № 2009104258/22 (05658). — Заявл. 09.02.2009. — 5 с.: ил.
2. Курников А. С., Мизгирев Д. С. Положительное решение о выдаче патента на изобретение № 2007119837/15, МПК С02F11/00. Мобильная станция комплексной переработки эксплуатационных судовых отходов с целью их последующей рекуперации / А. С. Курников, Д. С. Мизги-рев; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «ВГАВТ». — № 2007119837/15 (021615). — Заявл. 28.05.2007. — 8 с.: ил.
