CC BY
99
d=2122090&month= 12&year=2017 (accessed 15.12.2017).
УДК 620.92 (67.02) DOI 10.24411/0131-5226-2018-10033
ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИЙ
ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ
1 2 В. И. Паршуков ; В. К. Иконников канд. техн. наук;
Н. Н. Ефимов1, д-р техн. наук; И. В. Русакевич3
1ООО Научно-производственное предприятие «Донские технологии» 2
ФГУП «российский научный центр "Прикладная Химия", Санкт-Петербург, Россия Инновационно-технологический Центр Дальэнергомаш , Ростов-на-Дону, Россия
В работе анализируется возможность применения различных схем и технологий утилизации твердых коммунальных отходов. Основная цель - получение энергетического сырья для его использования в автономных мобильных микротурбинных комплексах для энергоснабжения собственных нужд. При утилизации отходов используются такие технологии как сжигание в котельных установках с улавливанием и удалением образующихся вредных выбросов; газификация органических отходов с образованием и дальнейшим использованием биогаза; технологии пиролиза. Обоснован выбор наиболее эффективного процесса высокотемпературного пиролиза, который не требует тщательной подготовки сырья. После пиролиза не остается биологически активных веществ, наносящих вред природной среде. На выходе этих утилизационных установок появляется отработавшая среда, обладающая определенным энергетическим ресурсом, которую следует использовать для выработки энергии. Для энергоснабжения собственных нужд утилизационных комплексов должны применяться энергетические установки малой электрической мощности 30 - 200 кВт, как газовые, так и паросиловые микро-турбины, выполненные по различной конструктивной схеме. Дается обоснование выбора влажно-паровых микро-турбин, обеспечивающих более высокое соотношение в выработке тепловой энергии и раздельное регулирование электрической и тепловой энергии. Коэффициент использования первичного топлива в режиме когенерации превышает 80%. Проводится анализ различных конструктивных схем одноступенчатых микро-турбин: центростремительных и осевых; одно- и двухпоточных; горизонтальных и вертикальных. Рассматриваются вопросы раздельного и совмещенного исполнения турбогенератора. С целью уменьшения габаритных размеров микро-турбин, они должны выполняться быстроходными с частотой вращения до 20000 об/мин на подшипниках качения и до 100000 об/мин на газодинамических подшипниках. В результате проведенного анализа дается рекомендация о применении центростремительной одноступенчатой двух-поточной микро-турбины горизонтального исполнения.
Ключевые слова: твердые коммунальные отходы; пиролиз; влажно-паровая микро-турбина; электрогенератор; воздушный газодинамический подшипник; система управления.
POWER TECHNOLOGY COMPLEX BASED ON WASTE TREATMENT
TECHNOLOGIES
V. I. Parshukov1;
N. N. Efimov1 DSc (Engineering) ;
V. K. Ikonnikov2 Cand. Sc. (Engineering); I.V. Rusakevich3
1 LLC Scientific and Production Enterprise "Donskie tehnologii", Novocherkassk, Russia
2 FGUP «Russian Scientific Centre "Applied Chemistry", Saint-Petersburg, Russia
3 Innovation Technological Centre "DonEnergoMash", Rostov-on-Don, Russia
The paper considers the possibility of using various schemes and technologies of solid municipal waste disposal. The main goal is to obtain the energy feedstock for autonomous mobile micro-turbine systems to meet the energy in-house needs. Following technologies are used for waste disposal: combustion in boiler plants with capture and removal of harmful emissions; gasification of organic waste with formation and further use of biogas; pyrolysis technology. The choice of the most effective process of high-temperature pyrolysis, which does not require the thorough preparation of raw material, is justified. After pyrolysis, no biologically active substances are left, which are harmful to the natural environment. The output of these recycling plants is an exhaust medium with a certain energy potential, which should be used for energy generation. For power supply of the own needs of utilization complexes, the power installations of low electric capacity of 30 - 200 kW shall be applied, both gas and steam-power micro-turbines, made by different design schemes. The reasons for selecting the wet steam micro-turbines, providing higher ratio in generation of thermal energy and separate regulation of electric and thermal energy, are given. The primary fuel utilization factor in the cogeneration mode exceeds 80%. Various constructive schemes of a single-stage micro-turbines: centrifugal and axial; single- and dual-flow; horizontal and vertical, are analysed. The issues of separate and combined arrangement of the turbo-generating set are considered. In order to reduce the overall dimensions of micro-turbines, they must be high-speed, with rotation frequency of up to 20,000 rpm on rolling bearings and up to 100,000 rpm on gas-dynamic bearings. The performed analysis results in recommendations concerning the use of a single-stage double-flow centripetal micro-turbine with horizontal design.
Keywords: municipal solid waste; waste utilisation; wet-steam micro-turbine; electric generator; air bearing; control system.
Введение
Организация эффективного обращения с производственными и коммунально-бытовыми отходами превратилась в последние годы в одну из наиболее острых экологических проблем России [1]. Общая величина накопленных и учтенных отходов производства и потребления в целом по стране составляла на конец 2015 г. примерно 31,5 млрд. т. Что касается твердых коммунальных отходов (ТКО), то на территории РФ каждый год образуется около 55 - 60 млн. т [2]. В 2014-2016 гг. в России наблюдался прогрессирующий рост образования мест несанкционированного размещения отходов. По данным Росстата на конец августа 2017 г., в государственный
реестр включены 3923 объекта размещения отходов. Ежегодно площадь свалок в России увеличивается на 0,4 млн. га[3].
Практически все существующие свалки в России организованы стихийно, они не имеют проекта (за исключением новых полигонов, построенных после 2000 года). Территории свалок не обвалованы, санитарно-защитная зона не организована, технология складирования не соблюдается, не подготовлено водонепроницаемое основание, отсутствуют
противофильтрационные экраны, не ведется сбор и очистка фильтрата, не предусмотрен отвод дождевых вод, не организован сбор свалочного газа.
По оценкам Росстата, от каждого жителя России образуется в среднем до 400 кг отходов в год. С учетом сложившейся за прошедшие годы ситуации сегодня уровень переработки ТКО в России составляет лишь 5 - 7 %, в то время как в странах Европейского союза перерабатывается до 60 % ТКО. С целью решения проблемы снижения негативного воздействия на окружающую среду размещаемых и размещенных отходов была разработана Федеральная целевая программа
«Ликвидация накопленного экологического ущерба» [4].
Материалы и методы Обзор существующих технологий по переработке отходов
Состав отходов на свалках России весьма различен и трудно поддается анализу. Так, доля бумаги и картона на них в среднем составляет до 25 - 30 % от общего объема отходов; количество органических, в т.ч. пищевых, отходов - до 26 - 35 %; металла и стекла - до 4 - 12 %; пластика - до 7 - 10 %; дерева, текстиля, резины и др. - примерно по 2 - 4 % [5].
2% г1%
■ Картон и бумага
■ Пищевые отходы
■ Пластмасса
■ Стекло
■ Прочее
■ Дерево
- Текстиль
- Металл черный и цветной Камень, керамика
а. резина
Рис. 1. Примерный морфологический состав размещаемых на территории России твердых коммунальных отходов
Одним из основных направлений переработки и обезвреживания отходов производства и потребления является использование их для получения тепловой и электрической энергии. Выработка энергии из отходов может быть достигнута с
использованием широкого спектра сырья и технологий генерации. Представленные на российском рынке установки по переработке широкого спектра отходов (ТКО, сельскохозяйственных, резиносодержащих, пластика и др.), которые отвечают требованиям технического задания, можно разделить на 4 основные группы:
- низкотемпературные пиролизные установки (Т = 300 - 500 °С);
- высокотемпературные пиролизные установки (Т = 500 - 1200 °С);
- установки высокотемпературного сжигания - инсинераторы (Т = 1000 - 1300 °С).
- плазменные установки (Т = 2 000 - 5 000 °С);
Низкотемпературные пиролизные
установки характеризуются низким потреблением электрической энергии, стабильным уровнем температур,
отсутствием возможности процесса горения, высоким уровнем термохимической конверсии, а также высокой стоимостью и сложностью в эксплуатации, при этом допускается возможность изготовления в мобильном исполнении. Генерируемый продукт: пиролизный газ, представляющий собой смесь горючих компонентов. Теплота сгорания не превышает 10 МДж/м3.
Высокотемпературные пиролизные установки отличаются более высокой температурой в камере реактора и присутствием окислителя, и, по сути, реализуют процесс газификации.
Генерируемые продукты: пиролизный газ с теплотой сгорания не более 15 МДж/м3, шлак, металлы, углерод. Плазменная или плазмохимическая технология переработки ТКО является высокотемпературной разновидностью технологии пиролиза (газификации). Генерируемый газ: СО и Н2 (практически чистый горючий синтез-газ). Теплота сгорания не превышает 30 МДж/м3.
Сжигание может осуществляться на мусоросжигательных заводах, в котельных, на тепловых электростанциях, а также в локальных инсинераторных установках. В настоящее время уровень сжигания коммунальных отходов в отдельных странах различен. Так, из общих объемов коммунальных отходов, доля сжигания колеблется в таких странах, как Австрия, Италия, Франция, Германия - 20 - 40 %; Бельгия, Швеция - 48 - 50 %; Япония - 70 %; Дания, Швейцария 80 %; Англия и США - 10 %. В России сжиганию подвергаются пока лишь около 2 % коммунальных отходов, а в Москве - около 10 % [6].
На сегодняшний день в России функционирует 243
мусороперерабатывающих завода, 50 мусоросортировочных комплексов и 10 мусоросжигательных заводов. Основной тенденцией развития мусоросжигания, является переход от прямого сжигания отходов, как способа решения только вопроса экологической безопасности переработки, к сжиганию как процессу, который обеспечивает дополнительное получение тепловой и электрической энергии.
Для утилизации отходов нужны различные установки. В России около 900 малых и средних городов, с численностью населения менее 100 тыс. человек, а также примерно 150 тыс. сельских поселений, в которых проживает около 38 млн. человек [7]. Все они являются источниками образования отходов. Способы их утилизации и переработки на местах различны. Поэтому, наряду с крупными перерабатывающими комплексами
требуются малогабаритные установки, способные функционировать в автономном режиме и обеспечивать мобильность их перемещения. Именно для этих условий наиболее эффективным является процесс высокотемпературного пиролиза, который не
требует тщательной подготовки сырья. Однако требуется тщательная очистка газов от ядовитых соединений, что решается современными технологиями.
Преимущество пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, трудно поддающиеся утилизации, такие, как автопокрышки, пластмасса, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся подземному складированию. При пиролизе не происходит восстановления (выплавки) тяжелых металлов. К преимуществам пиролиза относятся и легкость хранения и транспортировки получаемых продуктов, а также то, что оборудование имеет небольшую мощность [8]. В целом процесс требует меньших капитальных вложений. Установки или заводы по переработке твердых бытовых отходов способом пиролиза функционируют в Дании, США, ФРГ, Японии и других странах.
Учеными и специалистами Российского научного центра «Государственный институт прикладной химии» разработан
технологический процесс двухстадийной переработки отходов с получением пиролизного газа, который можно использовать в котле-утилизаторе для получения водяного пара с различными параметрами. Для повышения коэффициента использования сырья рекомендуется проектировать котел-утилизатор с камерой дожигания либо с рециркуляцией в камеру реактора. Решением данной задачи
занимаются в «ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей»». Таким образом, на выходе из данного технологического комплекса мы получаем
высокоэнергетическую парогазовую или паровоздушную смесь, которую можно использовать в микротурбинных установках в качестве рабочего тела для получения электрической и тепловой энергии.
Результаты и обсуждения
Энергоснабжение собственных нужд утилизационных комплексов
Утилизационные комплексы могут быть разной производительности по количеству и виду перерабатываемых отходов: крупные постоянно действующие перерабатывающие комплексы-заводы, получающие
электроэнергию от центральных сетей; средние, которые также являются постоянно действующими и находятся в определенном месте; малые, которые должны быть мобильными и автономными по энергоснабжению. Именно в составе последних необходимо иметь собственную энергетическую установку, главной задачей которой - выработка энергии на собственные нужды комплекса. Для большинства автономных мобильных утилизационных установок наиболее востребованными являются установки электрической мощностью 30 - 200 кВт.
Для этих целей большее значение приобретают энергоустановки малой распределенной энергетики на основе газовых и влажно-паровых турбин. Выбор того или иного оборудования зависит от особенностей технологии переработки отходов, состава и параметров получаемого при этом энергетического сырья. Пиролизный газ после утилизационной установки характеризуется непостоянством своих теплотворных характеристик, и эта особенность может оказывать негативное влияние на работу особенно газовых и газопоршневых энергоустановок.
Паросиловые энергоагрегаты, работающие через промежуточное звено - котел-утилизатор, менее чувствительны к калорийности пиролизного газа и поэтому они предпочтительны при установке на утилизационном энергокомплексе. На выбор энергоустановки для утилизационного комплекса оказывает большое влияние температурный режим работы двигателя. Рабочий процесс газовых турбин и газопоршневых двигатель происходит при температурах 400 - 1200 °С, в то время как паровые микротурбины работаю в зоне температур не выше 200 °С. Следует также отметить, что газопоршневые агрегаты обычно производят на 1 кВт электрической энергии 1,2 - 1,5 тепловой; газовые турбины имеют возможность увеличить это соотношение до 2,0 кВт. Большего соотношения можно получить при использовании паросиловых установок - до 10 - 12,0 [9, 10, 11]. Влажно-паросиловая установка более эффективна для комплексного производства электроэнергии и тепла зимой, и для абсорбционного кондиционирования и горячего
водоснабжения летом. Влажно-паровая турбинная установка удобна для индивидуального потребителя еще и тем, что в отличие от когенерационных газовой турбины и газопоршневого агрегата она способна раздельно регулировать производство электроэнергии и тепла. В Российской Федерации в настоящее время отсутствуют энергетические устройства, способные обеспечить функционирование автономных мобильных комплексов по переработке отходов.
Анализ конструктивных схем микротурбин, рекомендуемых для пиролизных установок утилизации отходов
Таким образом, одним из решений по микроэнергокомплексу может стать использование влажно-паровой
Технологии и технические средства механизированного производства продукции _растениеводства и животноводства_
микротурбинной установки. Рабочие параметры пара микротурбины (давление до 1,5 МПа и температура до 200 °С) позволяют использовать теплоперепады до 300 - 400 кДж/кг, что дает основание применять одноступенчатый вариант турбины и облегчает процесс ее разработки. Конструктивная схема влажно-паровой микротурбины при таких параметрах может выполнятся в следующих вариантах [10, 11]: -осевая микротурбина
горизонтального исполнения; -центростремительная однопоточная микротурбина горизонтального
исполнения;
центростремительная двухпоточная микротурбина горизонтального
исполнения;
-центростремительная однопоточная микротурбина вертикального
исполнения.
На рисунке 2 представлены конструктивные схемы одноступенчатых центростремительных двухпоточной
микротурбины горизонтального исполнения (а) и однопоточного турбогенератора вертикального исполнения (б) электрической мощностью 30 кВт. Рабочие параметры влажного пара: давление 0,6 МПа и
температура 160 С.
Рис. 2. Конструктивные схемы микротурбин мощностью 30 кВт: 1- рабочее колесо; 2 - сопловой аппарат; 3 - корпус; 4 - подшипники (2 шт); 5 - уплотнения.
Одной из важных требований к микротурбине это компактность
энергоустановки, которая достигается повышением частоты вращения ротора турбины, что в свою очередь регламентируется надежностью работы подшипниковых опор и размерами рабочего колеса. На микротурбинных установках в настоящее время применяются подшипники качения и скольжения. Из конструктивных схем подшипников скольжения наиболее привлекательными являются
газодинамические, поскольку они способны
работать при скоростях вращения ротора турбомашины до 100000 об/мин и более [12]. Работая на воздушной подушке, они создают малые потери на трение. Однако такие турбоагрегаты требуют индивидуального подхода при разработке и установке.
Подшипники качения рассчитаны на работу с более низкими скоростями вращения ротора турбины, в зависимости от диаметра вала и грузоподъемности [13]. Для энергоустановок 30 - 50 кВт с диаметром вала 20 - 40 мм такие подшипники допускают скорость вращения вала до 18000 71
об/мин. В таблице 1 приводится анализ работы подшипниковых опор при различной конструктивной схеме влажно-паровой турбины.
В таблице 2 приведены некоторые рабочие характеристики одноступенчатых микротурбин при общих для них:
Из таблицы 2 видно, что размер рабочего колеса зависит от скорости вращения ротора микротурбины, однако частоту вращения ротора необходимо выбирать из условий надежной работы подшипниковых опор, т.е. не более 18000 об/мин для подшипников качения.
При консольном исполнения
микротурбин подшипниковые опоры, находящиеся со стороны консольной части ротора нагружены в большей степени, чем на другом конце вала. Однако при вертикальном исполнении консоль будет оказывать меньшее влияние на работоспособность микротурбины.
Варианты микротурбин со значительными осевыми нагрузками (см. таблицу 1) должны иметь радиально-упорную конструкцию подшипниковых опор, которые также должны располагаться со стороны консольной части ротора, что приводит к снижению работоспособности этих конструктивных схем. Не одинаковые нагрузки на подшипниковые опоры
теплоперепаде 360 - 380 кДж/кг; скорости пара на выходе из соплового аппарата 760 -780 м/с (число Маха 1,9 - 1,92); высоте сопловых каналов на выходе 10 мм; различной парциальности подачи пара на рабочие лопатки от 0,104 до 0,753.
наблюдаются и при осевой проточной части микротурбины. Наиболее предпочтительным вариантом, таким образом, является третий вариант микротурбины (двухпоточная центростремительная ступень), у которой нагрузки на подшипниковых опорах будут симметрично одинаковыми.
На работоспособность влажно-паровых турбин большое влияние оказывает перенос тепла в объеме металла и рабочей среде. Наибольшая температура теплоносителя наблюдается в камере при входе в сопловой аппарат паровой микротурбины (но не более 200 °С). Наименьшая температура на выходе рабочего колеса (примерно 100 °С). Тепло от теплоносителя (влажного пара) передается металлической части корпуса и ротора турбины. При работе турбины подшипники разогреваются и, таким образом, повышают температуру металла относительно температуры транспортируемой от теплоносителя, находящегося в ближайшей к подшипнику камере. Тем не менее, температурные режимы не должны
Таблица 1
Условия работы подшипников для различных модификаций микротурбины
Наименование Тип одноступенчатой влажно-паровой микротурбины
Осевая горизонтальная Центростремительные
однопоточная горизонтальная двухпоточная горизонтальная однопоточная вертикальная
Осевые нагрузки есть есть нет есть
Радиальные нагрузки на подшипниках одинаковые не одинаковые одинаковые не одинаковые
Необходимость установки упорного подшипника да да При подшипнике качения - нет да
Температурные условия металла на опорах подшипников Температура со стороны входа пара выше Температура 1-го подшипника со стороны рабочего колеса выше Температура на подшипниках одинаковая Температура 1-го подшипника со стороны рабочего колеса выше
Технологии и технические средства механизированного производства продукции _растениеводства и животноводства_
оказывать большое влияние на нагрев температура металла корпуса
подшипниковых опор; для рассматриваемых подшипниковых опор не превышает 120 °С. конструктивных схем микротурбин
Таблица 2
Характеристики анализируемых микротурбин различной модификации
Размерность Тип одноступенчатой влажно-паровой микротурбины
Наименование Осевая Центростремительные
горизонта- 1-поточная 2-поточная 1-поточная
льная горизонтальная горизонтальная вертикальная
Скорость вращения ротора об/мин 12000 12000 12000 35000
Диаметр рабочего колеса м 0,483 0,44 0,44/0,3 0,163
Электрическая мощность кВт 47 50 30 30
Отношение скоростей, и/с1и - 0,4 0,36 0,36/0,246 0,4
Расход пара кг/с 0,225 0,252 0,21/0,19 0,136
Относительный внутренний КПД - 0,595 0,61 0,437/0,484 0,643
Начальное давление МПа 1,0 1,0 1,0 0,6
Начальная температура °С 180 180 180 160
Конечное давление МПа 0,12 0,12 0,12 0,06
Конечная температура °С 104 104 104 86
Температура перед рабочим колесом °С < 110 < 110 < 110 < 110
Из таблицы 2 видно, что менее экономичный вариант третий. Величина относительного внутреннего КПД в этом варианте меньше в связи с тем, что два ряда рабочих и сопловых решеток, расположенных симметрично, снижают вдвое лопаточные потери в проточной части.
Влажно-паровые турбоустановки мощностью 5 кВт и 30 кВт
На ООО НПП «Донские технологии» были разработаны и созданы экспериментальные образцы микротурбин электрической мощностью 5 и 30 кВт. Проведенные исследования эффективности и надежности функционирования показали преимущества центростремительной
турбины. В целях унификации рабочее колесо турбины является универсальным для данного диапазона мощностей. Разный уровень получаемой энергии обеспечивается парциальностью подачи пара через сопловой аппарат, и повышением параметров перед энергоустановкой. Турбина работает на начальных параметрах пара: температура 160
°С и давление 0,6 МПа. Имеется технологическая возможность обеспечить работу турбины при повышенных параметрах пара: температура 200 °С и давление 1,5 МПа. При этом можно получить до 100 кВт электрической энергии, вместо 30 кВт. С целью сокращения потерь была выбрана конструкция прямого соединения турбогенератора и конденсатора пара, который работая как сетевой подогреватель способен обеспечивать выработку тепловой энергии. Это позволило повысить общий коэффициент
использования первичного топлива.
Рассматривались различные варианты конструктивного исполнения
микроэнергкомплекса. В качестве основного был выбран вариант изготовления единого турбогенератора. Был спроектирован и изготовлен комплекс мощностью 5 кВт. Электрогенератор в нем представляет вентильно-индукторную конструкцию. Это электрическая обратимая машина, встроенная непосредственно в единый 73
корпус. Турбогенератор имеет вертикальное исполнение, число оборотов ротора составляет 35000 об/мин. Подшипниковые узлы выполнены на основе воздушных газодинамических подшипников. Для их проектирования и изготовления
привлекались ученые и специалисты НИУ МЭИ. Комплекс прошел цикл экспериментальных исследований и при испытаниях показал достаточно стабильную работу. Схемно-конструктивные решения защищены патентами РФ № 134239 от 10.11.2013 г. и № 2577678 от 16.02.2016 г. Конструкция турбогенератора представлена на рисунке 2, б.
Система управления генератором интегрирована с устройством
преобразования, распределения и согласования вырабатываемой
электрической энергии с первичной сетью. Это дает возможность осуществлять подключение потребителя непосредственно к МЭК. Система управления всем комплексом позволяет обеспечить диагностику основных элементов МЭК, контроль технологических параметров комплекса, управление функционированием, а также обеспечение безопасной остановки при возникновении аварийных ситуаций. Работа комплекса не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала.
Весовые показатели турбогенератора мощностью 30 кВт в вертикальном исполнении на 35000 об/мин выявили сбои в работе опорного воздушного
газодинамического подшипника. Установка работала неустойчиво при резких изменениях параметров пара, уровня потребляемой энергии. Проведенные дополнительно исследования привели к изменению конструкции и переводу турбины в горизонтальное исполнение. В настоящее время изготовлена двухпоточная
центростремительная турбина мощностью 30
кВт на начальные параметры пара: температура 180 °С и давление 1,0 МПа (рисунок 2, а). Число оборотов составляет 12000 об/мин. В связи с тем, что турбина спроектирована с возможностью работы в широком диапазоне параметров пара (исходя из условий и возможностей конкретного заказчика), было принято решение о раздельной установке турбины и генератора, связанных соединительной гибкой муфтой. Это позволяет одну и ту же турбину в составе МЭК комплектовать генераторами на разную мощность. Данный подход дает возможность сократить количество базовых элементов в составе МЭК и обеспечить унификацию изделий. Применение радиальных подшипников качения взамен воздушных, позволяет снизить стоимость МЭК и повысить его эксплуатационную надежность. Радиальные подшипники требуемого качества для повышенных оборотов выпускает ряд ведущих мировых производителей. Конденсатор пара или утилизатор тепловой энергии выполняется также в виде отдельного устройства и является дополнительной опцией. Система управления МЭК и устройство преобразования электрической энергии остаются прежними.
Созданием утилизационного
микроэнергокомплекса, принципиальная схема которого представлена на рисунке 3, занимаются целый ряд организаций, входящих в общий консорциум: ООО НПП «Донские технологии», г. Новочеркасск; ФГУП Российский научный центр «Прикладная химия», г. Санкт-Петербург; ОАО «Калужский турбинный завод», г. Калуга; «ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей»», г. Санкт-Петербург; ЧАО «Новокраматорский машиностроительный завод», г. Крамоторск, Украина; Московский завод тепловой автоматики и ОИВТАН РАН, г. Москва.
Рис. 3 Принципиальная технологическая схема утилизационного энергокомплекса на основе
технологии пиролиза
комплексов рекомендуется применение центростремительной одноступенчатой
двухпоточной микротурбины
горизонтального исполнения.
Выводы
Для энергоснабжения собственных нужд утилизационных комплексов должны применяться энергетические установки малой электрической мощности 30 - 200 кВт, как газовые, так и паросиловые
микротурбины, выполненные по различной конструктивной схеме.
Влажно-паровые микротурбины
мощностью 5 кВт и 30 кВт прошли испытания и показали свою
работоспособность. Анализ рабочих процессов турбоустановок показал, что для быстроходных микротурбин безаварийность работы обеспечивается надежной работой подшипниковых узлов и равномерным транспортом тепла в металлической части турбины. Поэтому для энергообеспечения собственных нужд утилизационных
Работа была выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской федерации в рамках реализации федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы», Соглашение №14.577.21.0260, RFMEFI57717X0260. This work was financially supported by the Russian Ministry of Education and Science within the Federal Targeted Program «Research and Development of High-Priority Areas of the Scientific-Technological Complex of Russia (2014-2020)», agreement #14.577.21.0260, Project ID
RFMEFI57717X0260.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Обращение с отходами производства и потребления. [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.mnr.gov.ru/docs /о sostoyanii i оЬ ок^апе okruzhayushchey
sredy_rossiyskoy_federatsii/gosudarstvennyy_d oklad_o_sostoyami_i_ob_okhrane_okruzhayush chey_sredy_rossiyskoy_federatsii_v_2016_/ (дата обращения: 09.04.18).
2. Государственная программа РФ «Охрана окружающей среды на 2012 - 2020 годы». [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// static. government.ru/media/files/i cGNh8x 3By8.pdf (дата обращения: 09.04.18).
3. Донской С. «Мусорная» проблема». ИЗВЕСТИЯ. 14 февраля 2017. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://iz.ru/news/664499 (дата обращения: 12.09.17).
4. Федеральная целевая программа «Ликвидация накопленного экологического ущерба». [Электронный ресурс]. - Режим доступа: mnr.gov.ru/upload/ files/docs/programma_fzp.doc (дата обращения: 05.09.17).
5. Королёв В. А. Полигоны ТБО: есть ли альтернатива? // Инженерная геология. — 2010. — № 1. — С. 46-56. - Режим доступа: https://istina.msu.ru (дата обращения: 20.11.17).
6. Обзор современных технологий переработки коммунальных отходов. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://vuzlit.ru/634404/obzor_sovremennyh_te hnologiy_pererabotki_kommunalnyh_othodov (дата обращения: 17.11.17).
7. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2016 году». - М.: Минприроды России; НИА-Природа. - 2017. - 760 с.
8. Клинков А.С. Утилизация и переработка твердых бытовых отходов: Учебное пособие по подготовке бакалавров и магистров
29.03.03, 29.03.04. - Томский ГТУ - 2015г. 188 с.
9. Кузнецова О. Р. Экономическая эффективность систем децентрализованного энергоснабжения: на примере Хабаровского края / О. Р. Кузнецова: дисс. канд. экон. наук: 08.00.05. - Комсомольск-на-Амуре, 2002. -180 с.
10. Ефимов Н.Н. Микроэнергокомплекс на базе влажно-паровой турбины / Энергосбережение. Специализированный журнал. - № 6, 2013. - С. 54-55
11. Ефимов Н.Н., Паршуков В.И. и др. Микротурбинная установка для эффективного энергоснабжения автономных индивидуальных потребителей // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2013, № 1, С. 51-55.
12. О задаче проектирования и управления колебаниями высокооборотного газостатического подшипника, Ильина Т.Е., Наука - XXI век, сборник материалов международной научной конференции, под редакцией И.П. Лотовой, Ф.П. Тарасенко, В.А. Драгавцева, В.К. Спирина, А.В. а. Москва, 2015. Издательство: Общество с ограниченной ответственностью «Русальянс «Сова»» (Москва).
13. Филипковский С.В. Свободные нелинейные колебания многодисковых роторов на шарикоподшипниках / С.В. Филипковский, К.В. Аврамов // Проблемы прочности. - 2013. - № 3. 86-96 с.
REFERENCES
1. Obrashchenie s othodami proizvodstva i potrebleniya [Handling of industrial and consumer waste]. Available at: http://www.mnr. gov.ru/docs/o_sostoyanii_i_ob_ okhrane_okruzhayushchey_sredy_ro ssiy skoy_fe deratsii/gosudarstvennyy_doklad_o_sostoyanii_ i_ob_okhrane_okruzhayushchey_sredy_rossiysk oy federatsii v 2016 / (accessed 09.04.18).
2. Gosudarstvennaya programma RF "Ohrana okruzhayushchej sredy na 2012 - 2020 gody" [State programme of the Russian Federation "Environmental protection for the years 20122020"]. Available at: http:// static. government.ru/media/files/j cGNh8x 3By8.pdf (accessed 09.04.18).
3. Donskoj S. "Musornaya" problema. ["Garbage" problem]. Izvestiya Newspaper. February 14, 2017. Available at: https://iz.ru/news/664499 (accessed 12.09.17).
4. Federal'naya celevaya programma "Likvidaciya nakoplennogo ehkologicheskogo ushcherba" [Federal target program "Clean-up of past environmental damage"]. Available at: mnr. gov.ru/upload/files/docs/programma_fzp. do c(accessed 05.09.17)
5. Korolev V.A. Poligony TBO: Est' li al'ternativa? [Municipal solid waste landfills: Is there an alternative?]. Inzhenernaya geologiya. 2010; 1:46-56. Available at:https://istina.msu.ru. (accessed 20.11.17).
6. Obzor sovremennyh tekhnologij pererabotki kommunal'nyh othodov [Review of modern technologies of municipal waste processing]. Available at: https://vuzlit.ru/634404/obzor_sovremennyh_te hnologiy_pererabotki_kommunalnyh_othodov. (accessed: 17.11.17).
7. Gosudarstvennyj doklad "O sostoyanii i ob ohrane okruzhayushchej sredy Rossijskoj Federacii v 2016 godu" [State Report "On the state and protection of environment of the Russian Federation in 2016"]. Moscow: Minprirody Rossii; NIA-Priroda; 2017: 760.
8. Klinkov A.S. Utilizaciya i pererabotka tverdyh bytovyh othodov: Uchebnoe posobie po podgotovke bakalavrov i magistrov 29.03.03, 29.03.04 [Utilisation and processing of municipal solid waste: manual for bachelors and masters in specialties 29.03.03, 29.03.04]. Tomskij GTU; 2015: 188.
9. Kuznetsova O. R. Ekonomicheskaya ehffektivnost' sistem decentralizovannogo
ehnergosnabzheniya: na primere Habarovskogo kraya. Diss. kand. ehkon. nauk [Economic efficiency of decentralized energy supply systems: the example of the Khabarovsk Territory. Cand. Econ. Sci. Diss.]. Komsomolsk-on-Amur, 2002: 180.
10. Efimov N.N. Mikroehnergokompleks na baze vlazhno-parovoj turbiny [Micro-energy complex based on wet-steam turbine]. Energosberezhenie. 2013; 6: 54-55.
11. Efimov N.N., Parshukov V.I. et al. Mikroturbinnaya ustanovka dlya ehffektivnogo ehnergosnabzheniya avtonomnyh individual'nyh potrebitelej [Micro-turbine plant for efficient power supply of autonomous individual consumers]. Izv. Vuzov. Sev.-Kavk. region. Tekhn. Nauki [University News. North-Caucas. Reg. Tech. Sci. Series]. 2013; 1: 51-55.
12. Ilyina T. E. O zadache proektirovaniya i upravleniya kolebaniyami vysokooborotnogo gazostaticheskogo podshipnika. Sbornik materialov mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii "Nauka - XXI vek" [On the problem of designing and controlling oscillations of a high-speed gas-static bearing. Proc. Int. Sci. Conf. "Science - XXI century". I.P. Lotova, F.P. Tarasenko, V.A. Dragavtseva et al (Eds.)]. Moscow: "Rusal'yans "Sova"; 2015: 370.
13. Filipkovskij S.V., Avramov K.V. Svobodnye nelinejnye kolebaniya mnogodiskovyh rotorov na sharikopodshipnikah [Free nonlinear oscillations of multi-disk rotors on ball bearings]. Problemyprochnosti. 2013; 3: 86-96.
РАЗДЕЛII ЭНЕРГОЭКОЛОГИЯ СВЕТОКУЛЬТУРЫ
УДК 628.979:581.035 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10034
ЭНЕРГОЭКОЛОГИЧНОСТЬ КАК СВОЙСТВО ИСКУССТВЕННОЙ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СВЕТОКУЛЬТУРЫ
77
