Создание энерго-технологического комплекса по утилизации твердых бытовых и производственных отходов в процессе подземной газификации угля с получением заменителя природного газа Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

---------------------------------------- © Б.И. Кондырев, А.В. Белов,

М. В. Ларионов, 2005

УДК 622.278.004.82

Б.И. Кондырев, А.В. Белов, М.В. Ларионов

СОЗДАНИЕ ЭНЕРГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ПО УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОТХОДОВ В ПРОЦЕССЕ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ С ПОЛУЧЕНИЕМ ЗАМЕНИТЕЛЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Семинар № 15

~П настоящий момент остро стоит во-

-ш-М прос утилизации твердых бытовых и производственных отходов (ТБО и ТПО), складируемых на открытых полигонах. Подобные полигоны созданы практически при всех населенных пунктах Приморского края. Один из крупнейших — полигон по утилизации отходов г. Владивостока вблизи бухты Горностай. Захоронение находится в непосредственной близости от города, на территории, приближенной к рекреационной зоне и является значительным источником загрязнения окружающей среды — горение отходов вызывает повышенную задымленность, выброс в

атмосферу вредных газов, происходит загрязнение почвы, грунтовых и морских вод вредными веществами в объемах, превышающих предельно-допустимые концентрации, что нарушает экологический баланс территории.

При этом большую часть отходов, находящихся на территории полигона, составляют углеродсодержащие материалы, пригодные к эффективной утилизации с получением энергетического топлива и полезных компонентов, посредством их газификации.

В настоящее время широко распространен способ утилизации отходов, включающий обогащение массы отходов отделением твердой неуглеродсодержащей фракции, измельчение углеродсодержащей фракции и последующая ее газификация в газогенераторе. Несмотря на эффективность способа, возникает необходимость последующей утилизации или захоронения отходов процесса газификации, происходит отвлечение больших площадей под соору-

жение поверхностного комплекса, требуются значительные капитальные затраты.

С целью исключения вышеперечисленных негативных факторов предлагается применить способ подземной газификации твердых бытовых и производственных отходов полигона б. Горностай на территории закрытой шахты им. Артема, с попутной газификацией угля, оставшегося в неосвоенных пластах, запасы которого приравниваются к 600 млн т. Технология подземной газификации угля (ПГУ) отработана, используется за рубежом в промышленных масштабах, экономически эффективна и экологически безвредна. Наличие в технологии ПГУ значительной подземной площади горящего угля, большого объема высокотемпературных газов, а так же большого теплового потенциала подземного газогенератора позволяет осуществлять эффективную утилизацию отходов в процессе подземной газификации. Конечным продуктом энерго-технологического комплекса на базе станции подземной газификации является газ ПГУ и заменитель природного газа (ЗПГ), который может быть использован как энергоноситель, и как сырье для химической промышленности.

Предполагается формирование подземного газогенератора с поверхности посредством скважинной гидродобычи (СГД) без строительства традиционных подземных горных выработок с попутной добычей порядка 40 % угольных запасов. Это обеспечивает полноту выемки полезного ископаемого, сформированный посредством СГД газогенератор обеспечивает хороший контакт окислителя с углем и подаваемыми отходами, значительно увеличи-

вает площадь реакционной поверхности угля, ТБО и ТПО, способствует осушению и термоподготовке массива. Скважины оборудуются теплообменными аппаратами, что позволяет получать дополнительную товарную продукцию в виде пара и электроэнергии.

Попутная газификация ТБО и ТПО в угольных пластах может быть рассмотрена в следующих аспектах:

• отходы, как источник внесения в газогенератор активных газифицирующих агентов;

• отходы, как дополнительный материал для подземной газификации на угольных месторождениях;

• огневое обезвреживание особо вредных отходов;

• отходы, как способ закладки выработанного пространства подземного газогенератора зольным остатком с целью предотвращения деформаций земной поверхности;

• отходы, как фактор, значительно увеличивающий реакционную поверхность соприкосновения дутья с углем и закладочным материалом.

ТБО и ТПО представляют собой смесь органических и минеральных веществ в различных соотношениях, разнообразных форм и размеров. Естественная влажность отходов достигает 50 % и более, влага насыщающая ТБО содержит вредные, дурнопахнущие и ядовитые вещества. Теплотворная способность неподготовленных сырых отходов не превы-шает 5,2—6,28 МДж/кг.

Для использования ТБО в качестве топлива необходима их подготовка, включающая:

• фракционную сортировку;

• выделение негабаритных включений и

их измельчение;

• сушку (пиролиз).

После сортировки ряд твердых промышленных и городских отходов (пластмассы, древесина, бумага, резина, кожа, шламы и т. д.) имеют достаточно высокую теплоту сгорания и могут участвовать в процессе газификации угля (табл. 1). Твердые отходы с неуглеродсодержащей фракцией (металл, стекло, керамика и т. д.) возвращаются в хозяйственный оборот Операцию, предварительной подготовки, обогащения и измельчения предполагается выполнять на территории полигона б. Горностай с помощью линии сортировки отходов. Мощность линии составляет 62 тыс. т. в год.

Таблица1

Теплотворная способность некоторьх ТБО

Отходы Удельная теплота сгорания, МДж/кг

Древесина, ткани, картон 14—19

Поливинилхлорид 41

Полиэтилен 28

Резина 27—46

Кожа 28—46

Подготовленные измельченные отходы транспортируются на территорию энерго-тех-нологического комплекса (промплощадка шахты им. Артема), включающего установку для пиролиза поступающих с полигона отходов, поверхностный комплекс станции подземной газификации, комплекс очистки газа и производства ЗПГ.

Твердые отходы подвергаются пиролизу за счет тепла газа, отводимого из подземного газогенератора. В процессе пиролиза последние теряют влагу и летучие фракции. Подготов-

Таблица 2

Технико-экономические показатели энерго-технологического комплекса по утилизации ТБО и ТПО в процессе подземной газификации

Наименование показателей Ед. измерения Показатели

Объем утилизируемых отходов тыс. т /год 62

Объем выработанного газа в год 3 млн м . 180

Теплотворная способность газа МДж/м3 11,7

Себестоимость при выработке газа руб /1000 м3 460

Производительность труда 1000 м3/р. мес 2571

Численность трудящихся чел. 70

Объем вырабатываемого пара т/сут 16,4

Получаемая электроэнергия кВт/ч 800

Рентабельность производства % 22

ленная масса подается в подземный газогенератор с огневым забоем, расположенным в пласте угля, на глубине 300— 400 м, совместно с дутьем (окислителем) через газоподающие скважины. Таким образом, осуществляется газификация загруженной порции подготовленных отходов, при этом в процессе газификации участвует и приконтурный массив угля. После выгазовывания процесс повторяется до полного заполнения объема полости. Интенсивность процесса газификации регулируется объемом и составом дутья, подаваемого в газогенератор.

Проведенные исследования показали, что предлагаемая технология утилизации отходов может эффективно применяться на любых угольных месторождениях Приморского края, находящихся в непосредственной близости от населенных пунктов и полигонов ТБО и ТПО.

При этом достигается значительный экологический эффект за счет постепенного устранения действующего наземного полигона ТБО и ТПО, эффективной утилизации отходов с получением экологически чистого топлива (ЗПГ) и электроэнергии без вредных выбросов в окружающую среду, безопасного подземного захоронения неиспользуемых продуктов утилизации отходов (шлак, несгораемая фракция).

Создание энерго-технологического комплекса на базе полигона б. Горностай и закрытой шахты им. Артема позволит обеспечить занятость 70 чел., что позволит создать дополнительные рабочие места для населения пос. Рыбачий, пос. Шкотово, г. Артема.

Основные технико-экономические показатели производства приведены в табл. 2.

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------

Кондырев Б.И., Белов А.В., Ларионов М.В. — Дальневосточный государственный технический университет.

--------------------------------------- © Г.С. Крылова, Е.А. Кошель,

Г.В. Седельникова, П.П. Ананьев, Ю.А. Мартынов, 2005

УДК 541.1

Г.С. Крылова, Е.А. Кошель, Г.В. Седельникова, П.П. Ананьев, Ю.А. Мартынов

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ЦИАНИРОВАНИЯ УПОРНОГО ЗОЛОТОПИРИТНОГО КОНЦЕНТРАТА С ПРИМЕНЕНИЕМ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ

Семинар № 15

роблема извлечения благородных металлов из продуктов обогащения упорных руд, характеризующихся, как правило, сложным вещественным составом, весьма ак-

туальна. Над ее решением работают специалисты многих стран мира — США, Канады, Австралии, ЮАР, Китая, России, Узбекистана, Киргизии и др.