Механохимическая технология производства композиционного

Механохимическая технология производства композиционного топлива на основе
биомассы - торфа и отходов
сельскохозяйственного и лесного производств
Н.И. Редькта, Г.С. Ходаков, В.П. Никитин, В.В. Ремизов, А.Д. Седых
http://www.transgasindustry.com/ren_e_s/biomass/3/bio1.shtml
В мировой практике интенсивно внедряются энергетические установки различной мощности с использованием в качестве
топлива биомассы и торфа. При этом учитывают специфические особенности запасов природных энергоресурсов. Так, в
Швеции основное внимание уделяется топливному использованию древесных отходов, в Финляндии - торфа, в США - бытовых
отходов и отходов сельского хозяйства и деревообработки.
Мировой энергетический совет (МИРЭС) и образованная им международная комиссия "Энергия завтрашнего дня: реалии,
возможность выбора и программа действий" констатировали необходимость перемен в расходовании энергии. Рост
потребления энергии на промышленные и бытовые нужды, постоянный прирост населения в развивающихся странах и их
индустриализация ставят проблемы расширения круга энергоносителей, пригодных для промышленного использования. Новые
проекты и технологии обеспечивают не только более высокую эффективность использования органического топлива, но и
экологическую безопасность процессов производства тепла и электроэнергии. Однако энергетические системы невозможно
обновить за короткое время. Понадобится примерно 30 лет, в течение которых будут реализованы долгосрочные проекты под
эгидой: "Эффективность и экологическая безопасность". Традиционные методы получения тепла и энергии будут
совершенствоваться наряду со все более широким применением нетрадиционных технологий и топлив (включая отходы), а
также средств и методов защиты окружающей среды (включая сорбенты).
На основании оценок роста численности населения, темпов экономического роста и динамики цен Международное
энергетическое агентство (МЭА) прогнозирует, что к 2010 г. суммарная мировая потребность в первичных энергоресурсах
составит величину порядка 11,3 млрд. т у. т., что на 47% превысит этот показатель 1991 г.
В соответствии с прогнозами МИРЭС, сделанными в начале 90-х годов, ископаемые топлива будут продолжать обеспечивать
потребности землян в течение следующих нескольких десятилетий. При современном уровне потребления запасов нефти
хватит на 40 лет, природного газа - на 65 лет, угля - на 250 лет. После 2020 г. в связи с возможным снижением добычи нефти и
газа и ростом цен на них может произойти существенное изменение в структуре топливного баланса в пользу возрастания роли
альтернативных источников энергия, прежде всего - нетрадиционных и возобновляемых источников энергии (НВИЭ) на основе
использования биомассы.
Россия является одной из немногих стран мира, обладающих в достаточном количестве практически всеми первичными
ископаемыми (нефть, газ, уголь), и вторичными - в виде биомассы (торф, древесина, отходы сельского хозяйства)
энергетическими ресурсами. Однако в России производство топлива на основе торфа и различных топливных отходов в
последние десятилетия Советской власти было свернуто и такое производство приходится фактически основывать заново с
учетом новейших достижений в этой отрасли таких стран, как Швеция и Финляндия, которые ежегодно производят
соответственно 7 и 13 млн. т торфяного топлива, тогда как Россия в настоящее время производит его примерно 3 млн. т в год.
Ряд центральных областей России относятся к числу энергодефицитных. Газ, уголь, нефтепродукты доставляют в них из
других регионов России. Объем добычи угля и нефти в последние годы неуклонно сокращается, транспортные тарифы и
затраты на добычу увеличиваются. Цены на уголь и другие энергоносители, доставляемые в эти области железнодорожным и
другими видами транспорта, на месте доставки стали настолько высокими, что становится выгодной разработка местных
топливных ресурсов, одним из которых является торф, а также отходы сельхозпродукции и деревообработки.
Главными причинами, ограничивающими энергетическое использование таких топлив, являются:



низкая теплотворная способность необработанных торфа и отходов, обусловленная высокой природной их
влажностью, влаго-емкостью и низкой плотностью;
разбросанность месторождений и их маломасштабность, затрудняющие механизацию, а также сезонность добычи;
непостоянство качества топливного сырья, его зависимость от метеоусловий.
Проблемы повышения качества местного топлива на основе биомассы и проблемы его хозяйственного использования можно
решить посредством механохимической технологии топливоподготовки, в которой производится обработка местного топлива
совместно с нефтеотходами, низкосортными нефтепродуктами, а также с газовым конденсатом (ноу-хау фирмы Ходакова). В
результате такой обработки повышаются теплотворная способность и плотность топлива. Сопутствующая механообработке
гидрофо-бизация уменьшает влагоемкость и пылящую способность, качество топлива стабилизируется. Брикетирование и
гранулирование такого топлива можно производить при значительно более низких, чем для исходного сырья, давлениях и
соответственно с пропорционально меньшими технологическими затратами энергии. В результате механохимической
обработки теплотворная способность (теплота сгорания) МХ-топлива на основе биомассы становится близкой теплотворной
способности рядового длиннопла-менного кузнецкого угля; влажность и влагоемкость МХ-топлива лучше тех же показателей
угля; токсичность МХ-топлива по выбросам оксидов серы и азота значительно ниже токсичности угля.
Одновременно с топливной механохимическая технология решает и эколого-экономическую проблему утилизации
нефтеотхо-дов и газового конденсата. В европейских областях России скопились и постоянно увеличиваются залежи
неутилизируемых отходов нефтепереработки. Залежи нефтеотходов экологически опасны и время от времени возгораются (как
недавно было в Волгоградской обл.). Наносимый ими вред окружающей среде огромен, а известные технологии ликвидации
таких отходов либо слишком несовершенны, либо очень невыгодны, чтобы быть практически реализованными.
Промышленная реализация механохимической технологии делает экономически выгодным решение как экологической, так
и топливной проблемы.
По новой механохимической технологии на основе торфа и низкосортных нефтепродуктов (нефтеотходы, мазут, гудрон)
производятся экологически чистые виды топлива (пылевидное, суспензионное, гранулированное и брикетированное) с той же
теплотворной способностью, что и у товарного рядового каменного угля для пылевидного сжигания.
Механохимическое производство может выпускать и высокоэффективные сорбенты для очистки промышленных и бытовых
стоков и поверхности водоемов от загрязнений маслонефтяного происхождения. Использованный сорбент возвращается в
производственный процесс для переработки в топливо. Такое совмещенное производство топлива и сорбентов является
безотходным и особенно выгодным.
Наличие нефтяного компонента, механохимическая обработка, гидрофобизация топливной массы и механодеструкция
торфяных волокон облегчают ее высушивание. Повышение объемной плотности топливной массы улучшает условия
гранулирования и прес-суемость. При сжигании такого топлива выделяемые из нефтепродукта оксиды серы взаимодействуют с
содержащимся в торфе кальцием, железом, аммонием, образуя безвредные соли (гипс и пр.).
В зарубежных странах принято разрабатывать (приспосабливать) топливные агрегаты применительно к конкретным видам
биотоплива. Механохимическая технология создает из топливного сырья (биомассы и нефтепродуктов и неутилизируемых
топливных отходов нефтепереработки) топливо с унифицированными энергетическими свойствами, что позволяет
использовать его с высокой эффективностью в энергоагрегатах стандартного типа как пылевидное, гранулированное или
брикетированное. Унифицированные свойства МХ-топлива делают его пригодным для производства горючего газа. Низкая
влагоемкость и низкая окисляемость МХ-топлива открывают возможности организации его аварийных и стратегических
запасов для промышленного и бытового использования.