CC BY
16Список использованной литературы:
1.Всеобщее управление качеством: Учебник для вузов /О.П. Глудкин, Н.М. Горбунов, А-И. Гуров, Ю.В. Зорин // Под ред. О.П, Глудкина. - М.:Радио и связь,- 2014, 420 с.
2.Герчикова И. П. Международное коммерческое дело: Учебник для ВУЗов. Москва: Юнити. -2013, 370 с.
3.ИСО 9001:1994 Системы качества, Модель для обеспечения качества при проектирования, разработке, производстве, монтаже и обслуживании.
4.Курс экономического анализа / Под ред. М.И. Баканова и А.Д. Шеремета. М.: Финансы и статистика, - 2013 , 286 с.
5.Майданчик Б.И., Карпунин М.Б., Любенецкий Л.Г. и др. анализ и обоснование управленческих решений. М.: Финансы и статистика, 2014, 360 с.
6.Ноулер Л., Дж. Хауэлл и др. Статистические методы контроля качества продукция / Пер. с англ.2-е рус. изд. М.: Изд-во стандартов, 2014. 96с.
7.Никифоров А.Д. Управление качеством: Уч. пос. для вузов. М.: Дрофа, 2014, 720 с.
8. Kruglov V.N., Aleksandrov E.L. Sustainable economic development of territories: innovation aspect: Scientific monograph. Moscow, Publishing house: ООО «ТРП», 2015. 66 P.
INNOWACYJNE TECHNOLOGIE ZWI^KSZENIA EFEKTYWNOSC EKOLOGICZNO-EKONOMICZNEJ INSTALACJI DO PIROLIZY
Viszniakova O.N.
dr hab. nauk ekonomicznych profesor Katedry Zarzqdzania Inzynieryjnego Kazanskiego Panstwowego Uniwersytetu Energetycznego
NOTA
Ekologizacja i rozwoj energetyki alternatywnej zdefiniujq szereg rezerw i innowacyjnych rozwiqzan technicznych problemow zrownowazonego rozwoju
Siowa kluczowe: piroliza, instalacja do pirolizy, zrownowazony rozwoj, efektywnosc ekologiczno-ekonomiczna, katalizator REDUXCO, innowacyjne technologiepirolizy
W procesie ewolucji gospodarki swiatowej uksztaltowal si§ paradygmat ekologiczny rozwoju spolecznego, utrwalajycy jako najwyzsze dobro czlowieka i natury obiektywny koniecznosc uregulowania dzialalnosci gospodarczej w celu ich ochrony. „Imperatyw ekologiczny" okreslil przejscie do strategii zrownowazonego rozwoju, ktory integruje wzrost gospodarczy, mozliwosci energetyczne, ograniczenia ekologiczne i potencjal inwestycyjno-innowacyjny w warunkach intensywnie rozwijajycej si§ gospodarki globalnej. Tak wi^c dzialalnosc Komisji do spraw Zrownowazonego Rozwoju ukierunkowana jest na upowszechnienie odnawialnych zrodel energii, czystszych ekologicznie rodzajow paliwa oraz wzrost wydajnosci zuzycia energii poprzez aktywizaj wspolpracy regionalnej i mi^dzynarodowej. Pierwszenstwo majy mozliwe do przyj^cia z punktu widzenia socjalnego i czyste ekologicznie zaklady oraz zasoby energetyczne, przy uwzgl^dnieniu cech narodowych i konkretnych okolicznosci. Nacisk polozony zostal na zmian^ niezrownowazonych modeli zuzycia i produkcji, aktywizaj B+R, benchmarking energetyczny oraz dywersyfikaj zrodel energii. W odpowiedzi proponuje si§ wsparcie wysilkow, m.in. poprzez udzielenie pomocy finansowej i technicznej , zapewnienie pelnego i efektywnego wykorzystania istniejycych mechanizmow i instytucji finansowych, koordynaj wlasciwych dzialan podj^tych na wszystkich szczeblach.
Aby udalo si§ przeprowadzic rzeczywisty ekologizacja, podmioty gospodarcze czeka restrukturyzacja i modernizacja ekologiczna produkcji energetycznej: stworzenie odpowiedniej
infrastruktury ekologicznej - zespolu obiektow naturalnych i produkcyjnych zapewniajycych warunki do wspomagajycego i zbilansowanego rozwoju srodowiska naturalnego i ulepszenia srodowiska zyciowego.
Doswiadczenia swiatowe wskazujy, ze jednym z glownych kierunkow wzrostu energetycznej wydajnosci gospodarki jest rozwoj energetyki alternatywnej. Nalezy rozumiec przez to szersze wykorzystanie odnawialnych zrodel energii i stosowanie nowoczesnych wydajnych technologii produkcji energii elektrycznej i cieplnej. Do roku 2020 Unia Europejska planuje, zgodnie z wlasny strategic energetyczny „20-20-20", zwi^kszyc udzial odnawialnych zrodel energii w calkowitym bilansie paliwowym do 20 %, co pozwoli zmniejszyc zapotrzebowanie wlasciwe na tradycyjne zasoby energetyczne o 20 %. Pozwoli to krajom UE do 2030 r. zwi^kszyc produkt narodowy brutto o 79 % przy obnizeniu zuzycia energii o 7 %. W perspektywie kraje europejskie b^dy pozyskiwac ze zrodel odnawialnych co najmniej 1/3 zuzywanej energii. W USA, na przyklad, finansowanie energetyki zrodel odnawialnych i wydajnosci energetycznej z budzetu federalnego jest porownywalne z wydatkami na energetyk^ jydrowy i zagospodarowanie odpadow radioaktywnych. Wg planow prezydenta Baracka Obamy, do 2025 r. udzial energii pozyskiwanej ze zrodel odnawialnych w kraju powinien osiygnyc 25 %.
Koniecznosc rozwoju energetyki alternatywnej w warunkach kurczenia si§ zasobow ropy naftowej i gazu, dyzenie do wzrostu wydajnosci energetycznej i ekologicznej produkcji
przemyslowej stalo si§ w ostatnim czasie przedmiotem opracowania konkretnych rozwi^zan. Przykladem konkretnego rozwi^zania w zakresie energetyki alternatywnej jest niemaj^cy odpowiednikow na swiecie ogromny projekt. W stanie Newada na powierzchni 160 km2 powstaje „farma sloneczna" z 70 tys. instalacji energetycznym, ktore wyposazone zostaly w silniki Stirlinga. Wg obliczen specjalistow amerykanskich w wyniku tych dzialan calkowicie zostanie pokryte zapotrzebowanie stanow poludniowych i poludniowo-zachodnich na energi^ elektryczn^.
Aspekty ekologiczne i wzrost cen paliw staj^ si§ motorem nap^dowym poszukiwan alternatywnych metod przetwarzania odpadow, wdrazania wydajnego zarz^dzania odpadami oraz stalego i dlugoterminowego zaopatrzenia w energi^ uzyskiwan^ ze zrodel odnawialnych. Na przyklad, jezeli mowa jest o utylizacji stalych odpadow komunalnych, to w trakcie spalania 1 tony powstaje przeci^tnie 320 kg osadow, 30 kg popiolow lotnych i 6 tys. m3 gazow odlotowych. Jak powszechnie wiadomo dioksyny s^ rakotworcze i hamuj^ funkcje rozrodcze
organizmu.
Corocznie na swiecie produkuje si§ miliardy ton odpadow. Niezaleznie od stosunkowo skutecznej strategii w zakresie redukcji odpadow i ich recyklingu wdrozonej w szeregu krajow, znaczna ilosc odpadow pozostaje jednak niezagospodarowana. Szczegolnie w Rosji stale odpady komunalne przetwarzane s^ jedynie w 3-4 %. Odpady to takze utrata zasobow naturalnych: metali lub potencjalnych zrodel energii. Dlatego wykorzystanie lokalnych zasobow paliwowo-energetycznych, w tym odpadow, stanowi jeden z czynnikow stymulacji kompleksowego rozwoju energetyki regionalnej. Wytwarzanie energii cieplnej i elektrycznej z odnawialnych zrodel energii w krajach UE zostalo przedstawione w Tabeli 1. Zauwazalny jest wzrost jej udzialu, jednak jest on niewystarczaj^cy z punktu widzenia perspektyw i skutkow.
Wg oceny Worldwatch Institute w 2007 r. na calym swiecie wyprodukowano 54 mld litrow biopaliw, co stanowi 1,5 % swiatowego zuzycia paliw plynnych.
Tabela 1
Wytwarzanie energii cieplnej i elektrycznej z odnawialnych zrodel energii w krajach UE
Rodzaj odnawialnych zrodel energii Produkcja energii Calkowite naklady kapitalowe w latach 19972010, mld USD Redukcja emisji C02 do 2010 r., mln t/rok
1995 r. 2010 r.
mln toe % mln toe %
Energetyka wiatrowa 0,35 0,5 6,9 3,8 34,56 72
Energetyka wodna 26,4 35,5 30,55 16,8 17,16 48
Energetyka fotowoltaiczna 0,002 0,003 0,26 0,1 10,8 3
Biomasa 44,8 60,2 135 74,2 100,8 255
Energetyka geotermalna 2,5 3,4 5,2 2,9 6 5
Sloneczne kolektory cieplne 0,26 0,4 4 2,2 28,8 19
RAZEM 74,3 100 182 100 198,12 402
Produkcja etanolu wyniosla 46 mld litrow. USA i Brazylia wytwarzaj^ 95% swiatowej produkcji etanolu. Wg oceny Merrill Lynch zaprzestanie produkcji biopaliw spowoduje wzrost cen ropy naftowej i benzyny o 15%. Wg oceny Uniwersytetu Stanforda na calym swiecie istnieje 385-472 milionow hektarow gruntow wyl^czonych z uzytkowania rolniczego. Uprawa na tych ziemiach surowcow do produkcji biopaliw pozwoli zwi^kszyc udzial biopaliw do 8 % w swiatowym bilansie energetycznym. W transporcie udzial biopaliw moze wyniesc od 10 % do 25 % . W zaistnialych warunkach piroliza uznawana jest na calych swiecie jako technologia rozwi^zuj^ca skomplikowany ekologiczny i ekonomiczny problem racjonalnej utylizacji odpadow. Wdrazanie pirolizy staje si§ coraz bardziej aktualne, poniewaz pozwala ona przy minimalnym wplywie na srodowisko naturalne wytwarzac energi^ i pozyskiwac cenne materialy z odpadow.
Analiza zastosowania instalacji do pirolizy
Piroliza - to ponad 25 lat praktycznych doswiadczen w przemysle. Ten rodzaj utylizacji odpadow stosowany jest w krajach rozwini^tych, przede wszystkim w UE i Japonii, gdzie wysoka g^stosc zaludnienia, wysoki poziom zycia i mala ilosci
zasobow wymagaj^ szczegolnego podejscia do zarz^dzania odpadami. Jest to kapitalochlonny, ale niezwykle wydajny sposob redukcji odpadow, dla ktorego nie istnieje zadna alternatywa w zakresie przetwarzania niektorych rodzajow odpadow.
Wspolczesna wersja procesu pirolizy polega na: termicznej dekompozycji odpadow bez dost^pu powietrza / tlenu z zewn^trz. Odpady ulegaj^ rozkladowi termicznemu pod wplywem niebezposredniego zewn^trznego zrodla ciepla w temperaturze 400-600 stopni. Frakcja lotna wsadu ulega rozkladowi termicznemu wytwarzaj^c gaz syntezowy. Jego energia podlega utylizacji w zbiorniku do produkcji pary wykorzystywanej do wytwarzania energii cieplnej. Gazy odlotowe przechodz^ przez system oczyszczania.
Jako zalety procesu pirolizy naukowcy wskazuj^ :
- mal^ wrazliwosc na typ surowca, zdolnosc do przetwarzania niesegregowanych stalych odpadow komunalnych, osadu kanalizacyjnego, odpadow z przerobki ropy naftowej, pulpy papierowej, mieszanych tworzyw sztucznych i rozdrobnionych pozostalosci samochodow, gumy i opon samochodowych, odpadow przetworstwa drewna, odpadow szpitalnych itd.;
- brak scieków z systemu oczyszczania gazu;
- wydajne obnizenie poczytkowej ilosci odpadów, pozostalosci mogy zostac wykorzystane pózniej, np. w budownictwie drogowym i in.;
- osiygniçta zostaje praktycznie calkowita utylizacja materialowo-energetycznych odpadów stalych i samodzielnosc energetyczna calego cyklu technologicznego;
- nie powstajy warunki do tworzenia siç takich zwiyzków toksycznych jak dioksyna, furan, benzopiren i in.;
- uklad zamkniçty, kompaktowosc urzydzeñ i ekologicznosc warunkujy mozliwosc powstania takiego przedsiçbiorstwa w obrçbie miasta;
- instalacje pozwalajy osiygac zysk ze sprzedazy wytwarzanych produktów (para, energia elektryczna).
Wskazniki dzialania instalacji do pirolizy zalezy od skladu surowca wyjsciowego i zawartosci wilgoci. Dziçki rozwiyzaniom konstrukcyjnym i technicznym zastosowanym w konkretnym projekcie, system z latwosciy przystosowuje siç do zmian skladu odpadów w trakcie dzialania instalacji do pirolizy.
Istniej kilka rodzajów pirolizy. Piroliza utleniajyca - proces termicznego rozkladu odpadów przemyslowych w trakcie ich czçsciowego spalania lub przez bezposredni kontakt z produktami spalania paliwa. Metoda ta jest stosowana do unieszkodliwiania wielu odpadów, m.in. lepkich, odpadów w postaci pasty i osadów wilgotnych, tworzyw sztucznych, osadów z duzy zawartosciy popiolu, ziemi zanieczyszczonej mazutem, olejami i innymi zwiyzkami, odpadów mocno pylycych. Pirolizie utleniajycej mogy byc poddawane odpady zawierajyce metale i ich sole, które topiy siç i plony w normalnych temperaturach spalania, zuzyte opony, kable w stanie rozdrobnionym, zlom samochodowy i in. Metoda pirolizy utleniajycej uznawana jest za perspektywiczny kierunek likwidacji stalych odpadów przemyslowych i scieków.
Nie ma alternatywy dla utylizacji opon samochodowych przy pomocy pirolizy, gdyz pozwala ona pozyskac nosniki energii i rozwiyzuje problemy bezpieczeñstwa ekologicznego. Przy zastosowaniu pirolizy niskotemperaturowej tonç opon mozna przerobic na 350 litrów syntetycznej ropy lekkiej. Pozyskiwana jest równiez sadza techniczna i odpady metalowe (kord), który przeznacza siç do przetopienia. Sadza i szkodliwe gazy mogy zostac usuniçte przy pomocy filtrów.
Destylacja zachodzi bez dostçpu tlenu. W rezultacie powstaje gaz pirolityczny o wysokim cieple spalania, produkt ciekly i nierozpuszczalna pozostalosc wçglowa. W zaleznosci od temperatury rozróznia siç: 1) pirolizç niskotemperaturowy lub wytlewanie (450 - 550 °С). Charakteryzuje siç ona maksymalnym stopniem wytwarzania cieklych i nierozpuszczalnych (pólkoks) pozostalosci oraz minimalnym stopniem wytwarzania gazu pirolitycznego o maksymalnym cieple spalania. Metoda ta przydatna jest do otrzymywania prasmoly. Pólkoks moze byc wykorzystany jako paliwo energetyczne i bytowe. 2) Piroliza sredniotemperaturowa (do 800 °С) daje wiçkszy ilosc gazu o nizszym cieple spalania i mniejszy ilosc pozostalosci cieklej i koksu. 3) Piroliza wysokotemperaturowa lub koksowanie (900 - 1050°С) pozwala uzyskac minimalny ilosc produktów cieklych i nierozpuszczalnych i maksymalny ilosc gazu o minimalnym cieple spalani. W rezultacie zmniejsza siç ilosc
smoly i zawartosc w niej cennych frakcji lekkich.
Ponadto reaktory do pirolizy mozna podzielic na dwie duze grupy w zaleznosc od sposobu ogrzewania systemu: posredniego i bezposredniego. Najlepsze, z komercyjnego punktu widzenia, wyniki zostaly osiygniçte na instalacjach z dwoma reaktorami ze zlozem fluidalnym, ktore majy dobry potencjal do zwiçkszenia zakresu.
Obecnie powszechne oferowane sy projekty pirolityczne „pod klucz". Systemy pirolityczne oparte sy na zasadzie modulowej. Dzialajyce w sposob ciygly instalacje do pirolizy o roznej mocy poszczegolnych linii technologicznych mogy byc lyczone w zespoly w celu zwiçkszenia wydajnosci lycznej. Jednoczesnie wzrasta zainteresowanie instalacjami o „zalozonej" w interesach lokalnego klienta - uzytkownika mocy. Dostarczane pod klucz moduly pirolityczne do produkcji energii z odpadow podlegajy warunkom typowego kontraktu na dostawç fabryk pod klucz opracowanego przez Miçdzynarodowy Izbç Handlowo „ICC Model Contract for the Turnkey Supply of an Industrial Plant».
W ciygu ostatnich dziesiçcioleci zaprojektowano i wybudowano wiele komercyjnych zakladow pirolitycznych przetworstwa roznorodnych odpadow. Zaklady te charakteryzujy siç wydajnosciy (od 10 do 300 t dziennie dla jednej linii) i rodzajami przetwarzanego surowca. Szereg wielotonowych urzydzen do pirolizy zbudowanych wg tej technologii od wielu lat jest stale uzytkowanych. Jednak parametry ich efektywnosci ekologiczno-ekonomicznej oraz mobilnosci produkcyjnej z uwzglçdnieniem potrzeb terytorialnych, wymagajy znacznego rozwoju.
Niestety, np. w Rosji w wiçkszosci przypadkow obecnie nie ma przemyslowej produkcji instalacji do pirolizy sluzycych do utylizacji odpadow. Istniejy niewielkie moce stworzone i utrzymywane przez entuzjastow, ktorzy rozpoczçli prace w zakresie pirolizy jeszcze w epoce radzieckiej. Firmy zagraniczne rowniez uruchomily kilka prototypow o niewielkiej wydajnosci w regionach. Mozna rzec, ze wielkosc utylizacji odpadow przeprowadzana przy zastosowaniu pirolizy w chwili obecnej jest skrajnie niewystarczajyca, choc przeciez istniejy duze perspektywy. Wspolczesna swiatowa struktura surowcowa pirolizy przedstawia siç w nastçpujycy sposob: etan - 27,6 % wag., gazy skroplone (propan, butan) 14,0 % wag., benzyna pierwszej destylacji (ligroina) 53,1 % wag., uwodornione frakcje naftowe i oleju gazowego 5,3 % wag .
Wykorzystanie tych rodzajow surowca w poszczegolnych krajach jest rozne. Dla przykladu w USA i Kanadzie przewazajycym surowcem jest etan ( 49,1 % i 69,7 % wag.), w Niemczech, Chinach, Francji i Japonii - benzyna (odpowiednio 57,4 %, 73,3 %, 60,0 % i 80,3 % wag). Ponadto w Niemczech i Chinach znalazly szerokie zastosowanie uwodornione frakcje naftowe i oleju gazowego (32,0 % i 26,7 % wag.). Struktura pirolizy w Rosji na dzien dzisiejszy ma nastçpujycy postac: etan - 8,0 % wag., gazy skroplone (propan, butan) - 24,0 % wag., szeroka frakcja wçglowodorow lekkich - 6,7 % wag., benzyna pierwszej destylacji - 61,3 % wag.
Ponizej w Tabelach 2-4 zostaly przywolane dane z corocznego raportu periodyku Oil and Gas Journal charakteryzujyce poziom rozwoju produkcji nizszych olefinow za granicy i w Rosji.
Tabela 2
Najwi^ksze kraje swiata produkuj^ce etylenu
Kraj Moc, tys. t/rok Kraj Moc, tys. t/rok
USA 27653 Niemcy 5377
Japonia 7576 ChRL 4988
Arabia Saudyjska 5640 Holandia 3900
Korea Poludniowa 5450 Francja 3433
Niemcy 5415 Federacja Rosyjska 2810
Tabela 3
Najwi^ksze spölki swiatowe produkuj^ce etylen
Spolka Moc, tys. t/rok
Dow Chemical Co. 12900
Exxon Mobil Corp. 11467
Shell Chemicals Ltd. 8432
Saudi Basic Industries Corp. 6890
Equistar Chemical LP 4880
BP PLC 6009
Chevron Phillips Chemicals Co. 3993
Sinopec 3505
Atofina 5653
Nova Chemicals Corp. 3537
Nalezy wyodr^bnic dwa glöwne kierunki badan w zakresie pirolizy: piroliza katalityczna oraz piroliza z dodatkiem röznych substancji (inicjatoröw rozpadu lub inhibitoröw przebiegu procesöw ubocznych). Przy zastosowaniu röznych katalizatoröw znacznie wzrasta selektywnosc i uzysk niektörych podstawowych produktöw, mozna röwniez znacznie obnizyc temperature pirolizy. Jak podkreslaj^ specjalisci, glöwn^
wad^ pirolizy katalitycznej stanowi wysokie koksowanie katalizatoröw i koniecznosc budowy nowych instalacji oraz nowych urz^dzen technologicznych . Obecnie intensywne badania w tej dziedzinie prowadz^ badacze japonscy i od czasu do czasu pojawiaj^ si§ doniesienia o pröbach przeprowadzanych w Japonii na pilotazowych instalacjach do pirolizy katalitycznej.
Tabela 4
Najwi^ksze na swiecie kompleksy etylenowe
Spolka Lokalizacja Moc, tys. t/rok
Nova Chemicals Corp. Joffre, Alberta, Kanada 2818
Arabian Petrochemical Co. Al-Dzubajl, Arabia Saudyjska 2250
Exxon Mobil Chemical Corp. Baytown, Teksas 2197
Chevron Phillips Chemicals Sweeny, Teksas 1905
Equistar Chemical LP Channelview, Teksas 1750
Dow Chemical Co. Terneuzen, Holandia 1750
Yanbu Petrochemical Co. Janbu, Arabia Saudyjska 1705
Shell Chemicals Ltd. Norco, Luizjana 1556
Dow Chemical Co. Freeport, Teksas 1540
Formoza Plastics Corp. USA Piont Comfort, Teksas 1530
Odnosnie drugiego kierunku przetestowano dosc znaczn^ ilosc zwi^zköw z uwzgl^dnieniem ich dozowania od dziesi^tek ppm do dziesi^tek procent w stosunku do surowca. Substancje te inicjuj^ reakcje rozpadu surowca i/lub hamuj^ uboczne procesy wtörne. Z substancji tych powstaj^ zwi^zki siarki (takie jak dimetylosiarczek, wielosiarczek tret-butylu). Firma Nalco intensywnie promuje inhibitor osadzania si§ koksu w oparciu o zwi^zki fosforu. Jednak röwniez ten kierunek
ma stosunkowo duzo wad: trudnosc w röwnomiernym dozowaniu, röwnomiernym rozprowadzeniu w strumieniu parowo-surowcowym, ograniczenie zastosowania inhibitoröw osadzania si§ koksu w pirolizie surowcöw zawieraj^cych siark^ (benzyna pierwszej destylacji, olej nap^dowy z destylacji atmosferycznej) i in.
Proces pirolizy katalitycznej odbywa si§ w podgrzewanych pionowych rurach piecöw o specjalnej konstrukcji.
Urozmaicajcc sklad katalizatora mozna znacznie zmieniac uzysk butadienu. Na poszczegolnych katalizatorach zostal zbadany wplyw natury surowca, a przy pirolizie indywidualnych olefin zostaly przedstawione propozycje odnosnie mozliwych wariantow mechanizmu pirolizy katalitycznej. Okreslona zostala specyficzna rola pary wodnej oddzialywujccej z powierzchnic katalizatora. Na instalacjach doswiadczalnych przeprowadzono badania wplywu procesu osadzania siç koksu na aktywnosc katalitycznc oraz wypracowano warunki regeneracji katalizatora, ktory moze dzialac do 200 godz. (ilosc pary wodnej okolo 75 % w stosunku do masy). Obliczenia uczonych wykazaly wysokc wydajnosc pirolizy katalitycznej pozwalajccej na obnizenie o 10-12% kosztow wlasnych nizszych olefin.
Wsrod ostatnich prac nalezy wyroznic zastosowanie roznych pol fizycznych (akustycznych, elektromagnetycznych) w procesie pirolizy. Efekt oddzialywania tych pol jest przykladowo taki sam, jak przy zastosowaniu katalizatorow. Ponadto nie slabnie zainteresowanie technologiami plazmochemicznymi z wykorzystaniem plazmy niskotemperaturowej, pozwalaj^cymi przeprowadzac reakcje w temperaturach 1000-10000oK. Glown^ zalet^ reakcji plazmochemicznych jest mozliwosc zastosowania malowartosciowego trudno przetwarzalnego surowca. Wobec szybkiego wzrostu cen ropy naftowej proces ten staje siç nader perspektywiczny. Szybko rozwijaj^ siç technologie pirolizy biomasy. W Tabeli 5 przedstawiano stan rozwoju wspolczesnych technologii pirolizy stosowanych do otrzymywania paliwa pirolitycznego.
Tabela 5
Rozwoj wspolczesnych technologii pirolizy
Instytucja, kraj Technologia Wydajnosc wsadu, kg/h
Pasquali-ENEL, Wlochy GRES, Grecja CZF 25
CZF 10
Red Arrow-Ensvn. USA 2 reaktory z ZF 2500
ENEL-Ensyn, Wlochy Ensyn, Kanada 2 reaktory z ZF 650
2 reaktory z ZF 100
Union Fenosa - Uniwersytet Waterloo, ZF 200
Hiszpania
Dynamotive-RTI, Kanada ZF 20
RTI, Kanada ZF 10
Schelde-BTG-Twente, ablacyjny
Holandia stozkowy 50
NREL, USA wirowy
Uniwersytet Aston, ablacyjny 20
Wielka Brytania plytkowy 5
ZF 2
Pyrovac, Kanada piroliza prozniowa 75
Uwaga. CZF — cyrkulacyjne zloze fluidalne, ZF — zloze fluidalne.
BTG (Holandia) prowadzi prace nad technologic szybkiej pirolizy w ablacyjnym reaktorze stozkowym. Zbudowano reaktor o wydajnosci 50 kg/h, prowadzone s^ rowniez prace nad stworzeniem reaktora o wydajnosci 200 kg/h. Spolka Dynamotive (Kanada) w 1997 r. uruchomila pilotazow^ instalacjç ze zlozem fluidalnym o wydajnosci surowcowej 20 kg/h, ktorej konstrukcja zostala opracowana w Resource Transforms International (Kanada). Z wykorzystaniem tej instalacji opracowywany jest proces pirolizy w celu stworzenia instalacji pokazowej o wydajnosci 1 t/h .
We Wloszech Spolka ENEL okresowo uruchamia instalacjç pilotazow^ o wydajnosci 650 kg/h sktadaj^cc siç z dwoch reaktorow ze zlozem fluidalnym. Instalacja zostala opracowana przez Ensyn (Kanada). Uruchamiaj^c j^ w 1998 r. planowano wyprodukowanie w ci^gu lata 200 t paliwa pirolitycznego, przede wszystkim na zamowienie firm opracowuj^cych technologie uzyskania z niego energii elektrycznej. Dalsze dzialanie instalacji zalezy, jak podkreslaj^ jej autorzy, od istnienia odbiorcow paliwa pirolitycznego i planow ENEL
NREL (USA) od 1980 r. prowadzi prace nad technologic
ablacyjnego wirowego reaktora do pirolizy, stworzony zostal pierwszy reaktor o wydajnosci 20 kg/h. Drugc instalacjç NREL uruchomilo w 1994 r., ktora przetwarzala biomasç w ilosci 30 kg/h. We Wloszech Spolka Pasquali uruchomila instalacjç o wydajnosci 25 kg/h z cyrkulacyjne warstwc i wewnçtrznym cyklowym spalaniem substancji wçglowej, ktora zostala opracowana przez ENEL (Wlochy). W chwili obecnej urzedzenie to nie dziala.
Kanadyjska Spolka Resource Transforms International (RTI) opracowala i uruchomila instalacjç do pirolizy ze zlozem fluidalnym o wydajnosci 10 kg/h (ogrzewanie posrednie). W sklad instalacji wchodzi rowniez pluczka i filtr elektrostatyczny. Wytwarzane jest paliwo pirolityczne i produkty chemiczne. Inne mniejsze reaktory ze zlozami fluidalnymi do chwili obecnej wykorzystywane sc do badania roznych rodzajow surowcow w warunkach przebiegu procesu szybkiej pirolizy.
W Hiszpanii pod kierownictwem Union Fenosa od 1993 r. dziala instalacja do pirolizy o wydajnosci 200 kg/h ze zlozem fluidalnym, wykorzystujeca technology opracowane na Uniwersytecie Waterloo (Kanada). Zbadane rodzaje surowcow zawieraly drewno dçbu, sosny i eukaliptusa. Osicgniçto uzysk paliwa pirolitycznego w ilosci ponad 55 %. Union Fenosa
szczególowo kontroluje stan instalacji i modyfikuje jy w celu zwiçkszenia niezawodnosci jej dzialania i uzyskania paliwa pirolitycznego wyzszej jakosci. VTT (Finlandia) posiada dzialajycy instalacjç o wydajnosci 20 kg/h skladajyca siç z dwóch reaktorów ze zlozem fluidalnym. Ponadto dzialajy dwie instalacje laboratoryjne ze zlozem fluidalnym o wydajnosci 1,0 i 0,1 kg/h. W sklad pierwszej wchodzi filtr, w sklad drugiej reaktor krakingowy. Instalacje laboratoryjne wykorzystywane sy do badañ nad róznymi rodzajami surowców, krakingiem katalitycznym i do innych badañ fundamentalnych. Zakres zagadnieñ technicznych obejmuje: suszenie surowca, okreslenie wielkosci czysteczek biomasy, obrobkç wstçpny(stosuje siç plukanie kwasowe), konstrukcjç reaktora, sposób ogrzewania, przekazywanie ciepla, temperatura reakcji, czas istnienia produktów pirolizy w fazie parowej, zbieranie plynów i in.
Na przestrzeni ostatnich lat komisje europejskie finansujy prace tzw. Sieci Pirolitycznej - Pyrolysis Network (PyNe), która zrzesza badaczy procesu szybkiej pirolizy w róznych krajach.
Obecnie do PyNe nalezy 15 krajów europejskich oraz USA i Kanada. PyNe umozliwia swoim czlonkom wymianç doswiadczeñ i sledzenie na biezyco ostatnich osiygniçc w zakresie rozwoju technologii szybkiej pirolizy, jak równiez regularnie wydaje wlasne czasopismo. Ponadto Rada UE wydala specjalny dyrektywç w sprawie skladowisk, zgodnie z który od 2003 r. wprowadzony zostal zakaz ich palenia. Wg danych ETRA (Europejskiego Stowarzyszenia Przetwórców Opon) Unia Europejska postanowila zakazac od 2003 roku de-ponowania w mogilnikach calych opon, a od 2006 rok opon pociçtych na kawalki. Wiele krajów rozwiniçtych gotowych jest zaplacic za utylizacjç opon samochodowych po cenie 150-200 EUR za tonç.
Przeanalizujemy instalacje do pirolizy oferowane przez róznych producentów.
Spólka A.Alfa-Ukraina wspólnie z PHU GMG Grazyna Gulba (Polska) i KEP Nafto (Ukraina) produkuje i dostarcza linie technologiczne do przetwarzania uzywanych opon, róznych gum, stalych odpadów komunalnych w postaci róznych PET i tworzyw sztucznych, tkanin polimerowych, poliuretanów piankowych itd. o wydajnosci zaladunkowej od 1 do 6 ton. Jakosc wyrobów zostala potwierdzona Certyfikatem ISO 9001:2008. Oferowana przez nie instalacja UPW-1-01...06 (AKZ/01-06)-SE jest urzydzeniem do recyklingu opon samochodowych, innych odpadów gumowych, odpadów drzewnych i tworzyw sztucznych niezawierajycych zwiyzków chloru metody niskotemperaturowej pirolizy katalitycznej, przy uzyskaniu jako produkt finalny cieklych komponentów do paliw. Ilosc produktu wytwarzanego przez instalacjç z 1 tony surowca: gaz pirolityczny - do 150 kg (220 m3) - pózniej wykorzystywany jest do pracy samej instalacji; frakcja ciekla (plyn pirolityczny) TU U 24.1-17355001916-001:2009 - okolo 300 kg o parametrach analogicznych do paliwa kotlowego -pózniej, bez dodatkowego przetwarzania, moze byc spalana w instalacjach kotlowych; pozostalosc wçglowa - okolo 450 kg, moze byc stosowana do uzdatniania scieków oraz jako paliwo stale (pod wzglçdem kalorycznosci porównywalna jest z koksem) lub po dodatkowym oczyszczeniu moze byc sprzedawana na potrzeby przemyslu gumowego lub lakierniczego; zlom metalowy (drut kordowy) odpowiadajycy standardowi GOST 2787-75- 50.
Firma EKOTRACK (Rosja) oferuje budowç minifabryki przetwarzania odpadów komunalnych i przemyslowych oraz towarów wycofanych ze sprzedazy. Glówne wskazniki jej efektywnosci: wydajnosc przetwarzania odpadów - 50-60 tys. m3/rok; udzial wykorzystania zasobów wtórnych - do 40%; wydluzenie okresu dzialania skladowiska - do 12-25 razy; wysokosc wymaganego finansowania - od 20-25 do 80-120 mln rubli. Stopniowi przetwarzania do 90-95% towarzyszy czyste pod wzglçdem ekologicznym deponowanie „koñcówek" opakowanych w foliç polimerowy .
W USA Spólka Pennram produkuje automatyczne lub pólautomatyczne instalacje do pirolizy zdolne zutylizowac od kilkuset kilogramów do setek ton odpadów w ciygu doby. Glówne cechy pirolitycznych pieców do spalania odpadów Pennram: redukcja wyjsciowej masy odpadów o 95-99,5%; neutralizacja popiolu, mozliwosc jego dalszej utylizacji; 100-procentowe usuwanie z odpadów mikroorganizmów chorobotwórczych; 100-procentowe usuwanie toksycznych zwiyzków organicznych .
Technologia pirolityczna Mitsubishi i Hitachi do przetwarzania 500 ton dziennie niesortowanych stalych odpadów komunalnych wytwarza przykladowo 11-13 MWh energii elektrycznej, tj. ponad 300 MW dziennie. System moze zostac zaprojektowany w celu dodatkowego dostarczania ciepla do ogrzewania budynków. Piroliza stosowana do recyklingu osadu kanalizacyjnego osiyga wydajnosc 350 ton osadu dziennie i moze co dziennie wytwarzac energiç elektryczny rzçdu 70 MW .
Nalezy podkreslic, ze warunki transportu nakladajy swoje ograniczenia co do wielkosci instalacji. Oprócz nich istniejy równiez ograniczenia o charakterze ekonomicznym, strategicznym i in.
W Rosji Spólka Energia opracowala instalacjç do przetwarzania odpadów drzewnych i produktów rolnych, z której uzyskuje siç maksymalny ilosc gazu i pary. Pozostalosc nieorganiczna moze zostac uzyta do otrzymywania brykietów paliwowych. W trakcie dalszej kondensacji gazu mozliwe jest uzyskanie cieklego paliwa kotlowego. Paliwo ciekle moze zostac zmodyfikowane w celu otrzymania innych rodzajów paliw, np. paliwa do silników o spalaniu wewnçtrznym. Przytoczone ponizej dane obliczyli autorzy instalacji, bioryc za punkt wyjsciowy instalacjç o minimalnej wydajnosci 2 t/ dobç. Ilosc pary jest zblizona do zawartosci wilgoci w drewnie i waha siç od 10% do 60%. Temperatura otrzymywanej pary wodnej jest rzçdu 320-350°С; cisnienie 1,5-2 atm.; zawartosc frakcji gazowej - 65-70%; zawartosc organicznej pozostalosci wçglopodobnej - 10-15%; kalorycznosc gazu - 5000-5500 kcal/ kg; kalorycznosc plynu otrzymywanego po skropleniu - 55006000 kcal/kg; kalorycznosc pozostalosci wçglopodobnej - 7000 kcal/kg.
Para po modyfikacji wykorzystywana jest w cieplowni wodnej (gazowej) lub w celu uzyskania energii elektrycznej o mocy od 5 kW. Paliwo moze zostac uzyte do spalania w fazie gazowej lub w celu otrzymania energii elektrycznej o mocy od 10 kW. Faza ciekla moze zostac zastosowana jako dodatek do paliwa silnikowego. Frakcja ciekla i gazowa mogy zostac wykorzystane jako paliwo kotlowe. Zysk wynosi okolo 172 EUR/dobç. Okres zwrotu z inwestycji - 2,7 lat. Jednak wszystkie te dane odnoszy siç do analizy laboratoryjnej, gdyz urzydzenia nie znalazly
zastosowania w przemysle.
Rosyjska instalacja do przetwarzania smieci przeznaczona jest do likwidacji smieci i innych odpadów zawierajecych elementy organiczne z dzialek, samodzielnie stojecych budynków i niewielkich zakladów produkcyjnych. Wydajnosc instalacji wynosi, w zaleznosci od zyczenia zleceniodawcy, od 50 do 2000 kg/dobç. Zasada dzialania instalacji - utlenianie organicznej czçsci smieci. Temperatura graniczna procesu - 600-650°С; wydajnosc - 100 kg/h; odpady organiczne se likwidowane calkowicie, a gaz nie zawiera odpadów szkodliwych (СО2, Н2О, N2); moc pobierana przy uruchomieniu 1-3 kW.
W Ameryce w Albany doswiadczalna instalacja zostala zbudowana w latach 1975-1977 (Oregon). Jej czysty wspólczynnik sprawnosci z uwzglçdnieniem wszystkich strat plasuje siç w granicach 50-60%. Instalacje typu Tech-Air moge byc uzytkowane w róznych celach. Dane pochodze od autorów instalacji i dotycze energii pobieranej przez instalacjç pokazowe w trakcie suszeniu surowca o zawartosci 37% wilgoci do wilgotnosci 4-5%. Z uwzglçdnieniem ograniczeñ maksymalny calkowity obliczeniowy wspólczynnik sprawnosci wynosi 87 %. Poniewaz jednak jedynymi dostçpnymi do sprzedazy produktami pirolizy se substancja wçglowa i paliwowy plyn pirolityczny, a gazy wykorzystywane se jedynie do suszenia surowca, czysty cieplny wspólczynnik sprawnosci wyniesie zaledwie tylko 50,5%. Nalezy miec na uwadze, ze obliczenia te przeprowadzone zostaly przy zalozeniu, ze wilgotnosc surowca wynosi 37% .
Instalacja do produkcji gazu kotlowego i nawozów z biomasy, zbudowana przez firmç University of Oklahoma School of Chemical Engineering and Materials Science (CEMS), sklada siç z kilku elementów modulowych. Aby zapewnic zawartosc w zawiesinie w przyblizeniu 7-9 % wag. suchych substancji trwalych, mniej wiçcej jedna czçsc obornika mieszana jest z jedne czçscie wody. Z fermentora codziennie mozna wypompowac okolo 380 l zawiesiny (190 l obornika i 190 l wody), która moze zostac zastepiona 380 l swiezej zawiesiny obornika i wody. Finalny przegnily obornik przenosi siç na
plac do suszenia. Metoda codziennego zaladunku komory fermentacyjnej w porównaniu z zaladunkiem partiami raz w miesiecu okazala siç najbardziej optymalna do produkcji gazu. Ponadto pozwala ona uniknec nagromadzenia obornika na gruncie i zapobiec zanieczyszczeniu srodowiska naturalnego.
Instalacja do pirolizy Szczerbakowa (Rosja) przeznaczona jest do utylizacji odpadów gumowych, odpadów polimerów (polietylen), szmat, odpadów drzewnych. Cechuje je brak podwyzszonego cisnienia i emisji przemyslowych w czasie jej dzialania. Sedno procesu technologicznego przetwarzania opon polega na tym, ze opony podgrzewane se bez dostçpu tlenu do temperatury 400°С. W takich warunkach nie nastçpuje proces spalania, jednak pod wplywem temperatury przebiegaje procesy chemiczne rozpadu na trzy grupy komponentów: stala pozostalosc z przetwarzania (sadza techniczna i kord metalo wy); frakcja ciekla (spelnia warunki techniczne paliwa kotlowego); frakcja gazowa (mieszanina gazów pirolitycznych).
Jak mozna zauwazyc, zaprezentowane instalacje se dosc róznorodne, czçsc z nich ma parametry obliczeniowe odzwierciedlajece wydajnosc ich dzialania, jednak same instalacje nie znalazly dostatecznego zastosowania w przemysle. W zwiezku z tym, nowe rozwiezania powinny byc bardziej elastyczne pod wzglçdem struktury, skali modulów oraz wlasciwosci terytorialnych ich zastosowania.
Metodologia zwiçkszenia efektywnosc instalacji do pirolizy na przykladzie urzedzenia DAGAS
Instalacja do pirolizy Dagas NT i WT (rys. 1) sluzy do przeprowadzania pirolizy nisko i wysokotemperaturowej przy zastosowaniu katalizatora REDUXCO. Przetwarza ona odpady gumowe, odpady tworzyw sztucznych i biomasy stalej (odpady z produkcji lesnej i rolniczej oraz niektóre odpady komunalne i przemyslowe) na wçglowodory gazowe (mokre i suche), które moge byc dalej przetwarzane w urzedzeniu peryferyjnym do produkcji energii elektrycznej oraz/lub cieplnej.
Spólka Dagas Sp. z o.o. produkuje instalacje do pirolizy pozwalajece uzyskac 1 MW energii elektrycznej i 2-4 MW energii cieplnej.
Rysunek 1. Modul do pirolizy Dagas NT i WT
Jako glówne zalety nalezy wskazac (Tabela 6):
- nowatorskie rozwiezania z uzyciem katalizatorów stalych i cieklych REDUXCO, co zapewnia ciegle pracç instalacji, wysoki poziom sprawnosci ekologicznej i wydajnosci energetycznej,
- mozliwosc przetwarzania termicznego materialów nierozdrobnionych i niesegregowanych, zanieczyszczonych, tj. wysoka elastycznosc w stosunku do materialów wsadowych (w przypadku biomasy o wilgotnosci do 40%),
- Wysoka redukcja masy odpadów: przykladowo biomasa (odpady drzewne, sloma, siano, zielone odpady miejskie) - 98,5 -100%, tworzywa sztuczne - 96,6%, odpady gumowe - 100 %, opony - 100%,
- calkowity brak emisji do srodowiska,
- praca w trybie automatycznym,
- mozliwosc instalacji generatorow prydu, kotlow i kondensatorow paliwa plynnego,
- niskie koszty inwestycji w porownaniu z technologiami konkurencyjnymi oraz niskie koszty eksploatacyjne,
- kompaktowosc i mobilnosc modulu do pirolizy.
Tabela 6
Zalety instalacji
ZALETY ROZWI^ZANIA
Modulowosc elektrowni Elektrownia dowolnej mocy (1MW, 100MW, 1000 MW,.....)
Brak kosztu przesylu energii ok. 79 PLN za MWh
Bardzo niska emisja CO2, NO^, SOx Bezemisyjna utylizacja odpadow
Krotki czas budowy 4 - 6 miesiçcy na 1 modul
Dofinansowania Kredyty ekologiczne, handel emisji
Tanie lub darmowe paliwo Wykorzystanie lokalnych odpadow
Dowolnosc lokalizacji modulu Lokalizacja pod konkretnego klienta
Centralne zarzydzanie Centralny monitoring
Konkurencyjna cena energii Brak kosztow przesylu, tanie paliwo
W procesie pirolizy w danym urzydzeniu stosowany jest katalizator REDUXCO oraz katalizator umieszczony wewnytrz reaktora jako wykladzina. Cykl jest ciygly i wynosi 350 dni w roku. Konserwacja przeprowadzana jest raz w miesiycu. Produktem finalnym procesu pirolizy niskotemperaturowej sy:
• frakcja ciekla - do 10 mg/24 h (ciçzar - 985 kg/m3, wartosc opalowa - 49,5 MJ/kg, zawartosc siarki do 1,2%),
• gaz pirolityczny - do 6 mg/24 h (azot 32-40%, wodor 1825%, dwutlenek wçgla 10-18%, metan 4-7%, C2-C4 2,5-5%, tlen 0,5-0,7%, wilgotnosc do 20 %, ciçzar wlasciwy 0,8 kg/m3, wartosc opalowa - 8,25 MJ/kg),
• sadza techniczna (granulat 0,3- 2 cm) - do 7 mg/24 h (ciçzar 930 kg/M3, kalorycznosc 27,25 MJ/kg, popiol 15%),
• kord metalowy - do 2 mg/24 h.
Proces pirolizy wysokotemperaturowej (minimum 800°C) (rys. 2) przeprowadzany jest w celu przetworzenia biomasy stalej po wstçpnej segregacji, odpadow z tworzyw sztucznych (np. polietylenu, polipropylenu, polistyrenu) i in. Wilgotnosc surowca moze wynosic do 40%. Produktami procesu sy:
• gaz syntezowy o skladzie: CO, H2, CH4, CxH, N2, CO2, H2O o wartosci opalowej okolo 5700 kJ/Nm3,
• wçgiel - zmniejsza siç o 1,5%.
W wyniku pirolizy gaz zapewnia wytwarzanie 4 MW energii cieplnej, ktora moze zostac przetworzona (z uwzglçdnieniem strat), w zaleznosci od zapotrzebowania odbiorcow, na energiç elektryczny i cieplny.
Rys.2. Instalacja do pirolizy wysokotemperaturowej i generator prydu modulu. Jako wymagania ogolne dotyczyce modulu do pirolizy Dagas NT i WT nalezy wymienic: zuzycie energii elektrycznej - okolo 25 kW/h, moc zainstalowanych urzydzen - okolo 50 kW. Calkowita ilosc wody chlodzycej i technologicznej wynosi okolo 13
m3, a parowanie ok. 0,8 m3/24h. Nalezy je kontrolowac i uzupelniac.
Ponadto nalezy uwzglçdnic koniecznosc przechowywania surowca, jego przygotowania (jest on ciçty na kawalki 40 x30x30 cm), przechowywania stalych produktow pirolizy,
skladowania gotowych wyrobow - frakcji cieklych i gazowych, integracji elementow infrastrukturalnych modulu. Schemat procesu technologicznego zostal przedstawiony na rysunku 3.
reaktor p1r0uzy
UK LAD ZAtAOOWCZV
f F RA KCJ A STAtA - ZAMKNI^CIE WOONE
PROBUKTY GAZOWE - FILTR SPAHN CVKLOK
PFiZENOMIIK TAiMOWY
KOIUMNA FRAKCYJNA
WYMINNIK CIEPtA
PHOPUKTV GOTOWE
GAZ RIROUTYCZNY
MAGAIYN PROD. STALf
Rys. 3. Schemat procesu technologicznego.
Na rysunku nr 4 przedstawiono generatory nap^dzane silnikiem wysokopr^znym od 200 kW do 2 MW, ktore mogy zostac zastosowane w module.
Rys. 4 Generatory nap^dzane silnikiem wysokopr^znym modulu do pirolizy. Obecnie (w latach 2012-2014) realizowany jest projekt potrzeb konkretnych odbiorcow. Nadwyzki b^dy przekazywane budowy autonomicznej elektrowni niskow^glowej o mocy do sieci.
150 MW. W ramach tego projektu trwa budowa 100 malych Porownajmy glowne parametry roznych typow produkcji elektrowni wodnych o mocy elektrycznej od 0,5 do 1,8 MW energii (Tabela 7 i 8). m cieplnej do 4 MW ustalanej bezposrednio w zaleznosci od
Tabela 7
Analiza porownawcza glownych parametrow instalacji energetycznych
Technologia modulowa Elektrownia atomowa Elektrownia w^glowa Elektrownia gazowa
Moc elektryczna [MW] 150 1500 500 400
Efektywnosc [%] 58 37 42 58
Inwestycja [mln EUR] 114 4125 650 280
Inwestycja [EUR/ kW] 760 2750 1300 700
Koszt paliwa [EUR/ MWh] 0 5 26 40
Koszt eksploatacji [EUR/MWh] 2 10 8 5
Czas budowy [miesi^cy] 24 120 72 48
Tabela 8
Analiza porownawcza cen
Rodzaj paliwa Atom W^giel Sloma Zr^bki IGCC Gaz Wiatr Modul
Cena [PLN/ MWh] 132 177 259 267 258 292 345 0
Jak widac, parametry technologii pirolitycznej maj^ swoje zalety i pod wzgl^dem szeregu wskaznikow s^ konkurencyjne z punktu widzenia warunkow ekologiczno-ekonomicznych obslugiwanego terytorium (Tablica nr 8).
Pod wieloma wzgl^dami wydajnosc instalacji jest zalezna wlasnie od jakosci zastosowanych katalizatorow, przede wszystkim REDUXCO. Na dzien dzisiejszy preparat stosowany jest w krajach Europy Wschodniej, na Bialorusi, Ukrainie, w Niemczech i Bulgarii. Zastosowanie katalizatora REDUXCO pozwala: podniesc jakosc eksploatacji urz^dzen cieplnych; znacznie zaoszcz^dzic paliwo; zwi^kszyc wskazniki ekologiczne. Praktyka stosowania REDUXCO wykazala istotny wplyw na kinetyk^ procesu spalania, co skutkuje zmian^ charakterystyki widma promieniowania poprzez przesuni^cie go od podczerwieni do ultrafioletu UV. Bezposrednim efektem tychze zmian jest „tl^cy si§" plomien oraz wzrost emisji ciepla poprzez promieniowanie.
Ponadto poprawa efektywnosci procesu spalania skutkuje: zmniejszeniem zawartosci substancji palnych w popiele i zuzlu; redukj tlenku w^gla w spalinach emitowanych w trakcie spalania; zmniejszeniem ilosci produktow odprowadzanych do atmosfery w przeliczeniu na jednostk^ generowanej energii. Katalizator REDUXCO dziala jako inhibitor korozji.
Katalizator REDUXCO uzyskal stosown^ ochron^ prawn^ w Urz^dzie Patentowym Rzeczpospolitej Polskiej pod numerem P 387 423. Uzyskal rowniez swiadectwo rejestracji nowej substancji chemicznej REACH ECHA (European Chemicals Agency) nr. 01-2119406877-30-0000, patent nr PCT-PL2009/000096, Atest Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego nr PZH/HT-2265/2009.
Projekt „REDUXCO - katalizator paliwa" otrzymal dyplom za osi^gni^cia w dziedzinie technologii innowacyjnych polskiego Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyzszego w 2010 r., w roku 2009 na wystawie innowacji, badan naukowych i nowych technologii Bruksela Innova - dyplom i zloty medal oraz nagrod^ za innowacje w technologii produkcji biopaliwa Polskiej Platformy Technologicznej Biopaliwo.
Ocena ekologiczno-ekonomicznej efektywnosci projektu
U podstaw efektow odnosz^cych si§ do calej instalacji lezy
wydajnosc katalizatora. Rozwazymy podstawowe efekty zastosowania REDUXCO w trakcie spalania gazu.
1. Efekty ekonomiczne:
• katalizator intensyfikuje proces spalania, co pozwala zwi^kszyc temperature o 100-200 oC;
• jego zastosowanie pozwala znacznie zmniejszyc krytyczny nadmiar powietrza i przeprowadzic spalanie z niewielkim nadmiarem powietrza, co sprzyja wzrostowi wspolczynnika sprawnosci poprzez obnizenie strat ciepla i obnizeniu zuzycia energii elektrycznej na potrzeby wlasne.
2. Niew^tpliwe zainteresowanie budz^ korzysci ekologiczne wynikaj^ce z zastosowania tego katalizatora: modul ten w ogole nie ma komina odprowadzaj^cego produkty spalania.
3. Katalizator wyst^puje w roli dodatkowego paliwa.
W Niemczech w podobnych instalacjach do produkcji 1 MW energii elektrycznej potrzebne jest 1500 kg drewna, w Chinach konieczne jest znacznie wi^ksze ogrzewanie, natomiast w tej instalacji 700 kg drewna pozwoli uzyskac 1 MW energii elektrycznej i 3 MW ciepla. Takie same ilosci pozwoli osi^gn^c przetworzenie 1 tony smieci. Jednoczesnie koszt tony smieci, jej odbioru i segregowania wynosi 150 PLN.
Koszt instalacji standardowej wynosi 10 mln PLN.
Moc produkcyjna, jak juz wspomniano, wynosi 1 MW/h w cenie 210 PLN/MW w przypadku przesylu energii elektrycznej do sieci, 7-14 GJ/h (max 4 MW) ciepla w cenie 20 PLN /GJ. Za spalanie biomasy przyznawane s^ dotacje panstwowe: 1 MW -275 PLN, 1 t - 120 PLN. Wielkosc spalania wynosi ponad 20 ton dziennie. Tylko dzi^ki samemu spalaniu odpadow instalacja ta pozwala uzyskac 150 PLN za ton§. Liczby wydaj^ si§ niewielkie, jednak w warunkach elastycznego stosowania mobilnych instalacji o niewielkiej mocy efekt jest porownywalny z innymi typami produkcji energii.
Z przetworzenia 20 ton gumy otrzymujemy 10 ton oleju (1500 PLN/ton^), ktory moze zostac wykorzystany jako paliwo lub sprzedawany w rafinerii, 1 MW energii elektrycznej i 7 GJ ciepla. Dotacje mog^ wyniesc 150 PLN /ton§. Okres zwrotu nakladow inwestycji ze wzgl^du na glowne rodzaje surowcow zostal przedstawiony w Tabeli 9.
Parametry Ilosc produktu w ci^gu dnia Czas trwania pracy, dni Cena Wartosc, PLN
Wklad - biomasa
energia elektryczna, MW 24 350 210 1764000
energia cieplna, GJ 10 350 20 70000
dotacje „zielony certyfikat" 24 350 275 2310000
Przychod roczny 4144000
Okres zwrotu nakladow inwestycyjnych 2,41
Tabela 9
Okres zwrotu nakladow inwestycji na instalacji do pirolizy ze wzgl^du na glowne rodzaje surowcow
Wklad - guma
energia elektryczna, MW 24 350 210 1764000
energia cieplna, GJ 10 350 20 70000
sprzedaz frakcji olejowej 10 350 1500 5250000
Przychod roczny 7084000
Okres zwrotu nakladow inwestycyjnych 1,41
Wklad - odpady komunalne
energia elektryczna, MW 24 350 210 1764000
energia cieplna, GJ 10 350 20 70000
przyj^cie odpadow 20 350 120 840000
Przychod roczny 2674000
Okres zwrotu nakladow inwestycyjnych 3,74
Jak mozna zauwazyc, okres zwrotu nakladow inwestycyjnych i wskazniki ekologiczno-ekonomiczne swiadczy o pelnej efektywnosci projektu.
Wnioski
Zastosowanie efektywnego katalizatora REDUXCO, opatentowanego jako nowa nieznana substancja, pozwala nie tylko ulepszyc proces technologiczny pirolizy ale rowniez regulowac go pod wzgl^dem parametrow czasu, temperatury, ilosci zuzycia energii elektrycznej i stopnia przerobki oraz
pelnic funkcje „myjyce".
Dany modul do pirolizy jest elastyczny, projektowany z uwzgl^dnieniem potrzeb konkretnego uzytkownika, pozwala osiygnyc efekt ekonomiczny, zwraca si§ w dosc krotkim czasie, pozwala utrzymywac wymagane parametry bezpieczenstwa ekologicznego i efektywnosci energetycznej, jest prosty w obsludze, mobilny i spelnia wspolczesne wymogi strategicznego rozwoju energetyki alternatywnej.
КОНЦЕПТУАЛИЗАЦИЯ ТАРИФНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ В СФЕРЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
И ВОДООТВОДА
Волохова Ирина Семеновна
доктор экономических наук, доцент кафедры финансов, Одесский национальный экономический университет
THE CONCEPTION OF TARIFF ADJUSTING IN THE FIELD OF WATER-SUPPLY AND OVERFLOW-PIPE
Volokhova Iryna Semenovna, Doctor of economic sciences, Associate professor of Department of Finances Odessa National Economic University
АННОТАЦИЯ
Исследованы особенности тарифного регулирования естественных моно-полий, которые предоставляют общественные блага населению и юридиче-ским лицам. На примере сферы водоснабжения и водоотвода раскрыты проблемы тарифного регулирования в сфере коммунальных услуг. Разра-ботана концепция тарифного регулирования в сфере водоснабжения и водоотвода.
ABSTRACT
The features of the tariff adjusting of natural monopolies which give public benefits a population and legal entities are investigational. On the example of sphere of water-supply and overflow-pipe the problems of the tariff adjusting are exposed in the field of communal utilities. Conception of the tariff adjusting is developed in the field of water-supply and overflow-pipe.
Ключевые слова: тарифное регулирование, коммунальные услуги, водоснабжение и водоот-вод, естественные монополии, общественные блага.
Key words: tariff adjusting, communal utilities, water-supply and overflow-pipe, natural monopolies, public benefits.
