экологические аспекты применения железнодорожных шпал

www.themegallery.com
Опять по шпалам?!
«…Обеспечение
экологической
безопасности социальная
функция ОАО
«РЖД»
Из «Экологической
стратегии ОАО
«РЖД»
www.themegallery.com
Проблема
1 Всего накоплено около
2
500 тыс.т отходов
Класс опасности 3 (4)
3 Ежегодное образование 3,0 млн.шт
4
5
6
www.themegallery.com
Размещение требует специальных
полигонов
Неконтролируемое сжигание
запрещено
Экологические платежи составляют 65
млн год при тарифе 1288 руб. за шпалу
Пути решения
Применение новых
конструктивных материалов
Применение новых
безопасных антисептиков
Внедрение энергоэффективных и безопасных
технологии утилизации
Образование шпал на Свердловской железной дороге
тыс.шт.
Прогноз объема образования отработанных шпал.
1200
1150
1100
1050
1000
950
900
850
800
750
700
1085
1000
910
1145
1150
1015
940
860
2009
2010
2011
2012
2013
год
www.themegallery.com
1125
2014
2015
2016
2017
Цель и методы исследования
Ц е л ь – экспертная оценка эффективности
применения технологии и выбор
НАИЛУЧШЕЙ ДОСТУПНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Методы исследования
Оценка жизненного
цикла продукции
Обзор технологий
Инвентаризация показателей
технологии
Выбор НДТ по критериям
эффективности
Технологичность
Экологичность
Экономичность
Оценка воздействия на ОС
www.themegallery.com
Предмет исследования – железнодорожная
шпала
Планируемый результат:
подготовка материалов для
отраслевого
СПАВОЧНИКА НДТ
www.themegallery.com
Шпалы: назначение шпал
Воспринимают
вертикальные, боковые и
продольные усилия от
рельсов передают его на
балластный слой
Обеспечивает стабильное
пространственное
положение рельсовой колеи
в плане и профиле
Функции
Обеспечивают
стабильность ширины
рельсовой колеи
www.themegallery.com
Обеспечивает
электрическую изоляцию
на участках
автоблокировки
Шпалы-требования к шпалам
Прочность,
износостойкость
и долговечность
Высокая
сопротивляемость
деформации
сдвига
Дешевизна
Безопасность в
эксплуатации
Требования к
качеству шпал
www.themegallery.com
Упругость и
диэлектрические
свойства
материала
Виды шпал
Достоинства
Упруги, прочны, легкость обработки,
хорошее сцепление со щебнем, малая
чувствительность к ударам и колебаниям
температуры;
небольшая масса
Недостатки
Деревянные
Небольшой срок службы из-за
гниения, растрескивания и
механического износа, большой
расход дефицитной и дорогой
строевой древесины
Прочность,
долгий срок
службы
Железобетонные
Высокие показатели по
экологичности, сроку
службы, механической
прочности. Цена не
превышает 1800 руб/шт
Пластиковые
Высокая
стоимость
Металлические
Высокая стоимость,
подверженность коррозии,
электрическая
проводимость,
шумообразование
Не подвержены
гниению и атакам
насекомых, хорошо
сохраняют ширину
колеи
www.themegallery.com
Высокие стоимость, вес ,
жесткость, хрупкость,
электропроводность,
шумообразование
Пропитка шпал антисептиками
Антисептики:
Показатель
«Элемсепт»,УЛТАН
Креозот
ПДК р.з., мг/м3
-
1,5*103
Температура самовоспламенения
Не горюч
От 540
Класс экологической опасности шпалы
4
3
Класс токсичности
3
2
Намокание
отсутствует
По мере вымывания
Регламентируемый срок службы, лет
40-45
15-20
Шпала деревянная пропитанная
ГОСТ 78-2004
www.themegallery.com
Методы утилизации шпал
Виды термической
утилизации:
1. Прямое сжигание
2. Пиролиз
3. Газификация
www.themegallery.com
Процесс газификации
Зона дожига
Т=1250-1500
Химизм процесса
Протекающие реакции в камере газификации:
С + О2 = СО2 + 394,4 МДж/кмоль·С (1)
2С + О2 = 2СО + 218,8 МДж/кмоль·С (2)
СО2 + С = 2СО -175,6 МДж/кмоль·С (3)
С + Н2О = СО + Н2 - 132,6МДж/кмоль С (4)
С + 2Н2О = СО + 2Н2 -89,5 МДж/кмоль·С (5)
С + 2Н2 =СН4 -74,8МДж/кмоль С (6)
СО + Н2О = СО2 + Н2 + 43,1 МДж/кмоль·С (7)
СО + 3Н2 = СН4 + Н2О + 203,7 МДж/кмоль·С (8)
Или в общем виде:
Состав генераторного газа, (ГГ) % об:
СО2(12-30),Н2(10-25),СН4 (0,5-5),N2(35-55),
СО(8-15),Н2О(2-20), CnHm(<1,0)
Сжигание газа (ГГ) в камере дожига:
СО+О2=2СО2
Н2+О2=2Н2О
www.themegallery.com
Газификация дерева
Характеристика, параметры и показатели процесса газификации древесины состава,% масс.:50C,6H,44O, <1S,0,2N
Топливо
Куски шпалы (дрова) с W=15-20%, вес шпалы 60-70 кг
Окислитель
Кислород воздуха
Продукты, кг/кг
Газообразные: СО2 -1,64, Н2О-0,11
Твердые (зола) –до 0,01
Параметры процесса:
Температура, *С
В камере газификации-850-1000
В камере дожигания-1250-1300
Расход воздуха,нм3/кг
На газификацию-1,5
На дожигание-2,8
Объем отходящих газов, нм3/кг
4,3-4,8
Показатели процесса:
Тепловой к.п.д.,%
85-95
Состав отходящих газов, нм/кг
Балласт :
СО2
0,74
Н20
0,75
N2
3,3-3,5
O2
0,05
Примеси:CO, CnHm, Nox, SOx
www.themegallery.com
Газоочистка
Зависят от состава топлива, параметров процесса, конструкции оборудования
Очистка твердого (циклоны, рукавные фильтры), подавление примесей (адсорбция,
Требования к выбросам
Мощность
теплоагрегата,
МВт
Содержание веществ в выбросах в атмосферу, мг/м3
Твердые
частицы
СО
NOx
SOx
0,2-5,0
250
250
650
2500
5-50
150
250
650
2500
0,5-1,0
150
500
-
-
1-5
150
250
500
2000
5-50
50
250
500
2000
Австрия
3-5
120
250
300
-
Россия,
установка
ИН50.5
«Турмалин»,
к.п.д.80-85%
2,25
30
50
50
60
Страна
Чехия
Германия
Нормы Евросоюза к эмиссии загрязняющих веществ при сжигании топлива.
Требуемый тепловой к.п.д.-60-80%
www.themegallery.com
Комплекс по утилизации
Наиболее перспективным
направлением решения
проблемы является разработка,
проектирование и
эксплуатация
производственных
комплексов, установок и
оборудования с
использованием метода
газификации отработанных
шпал
www.themegallery.com
Другого пути у нас нет…
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Композиционная шпала для железных
дорог, содержащая корпус, внутри
заполненный композиционным
материалом, отличающаяся тем, что
корпус выполнен из пластика….
Шпала
композиционная
Made in UrGUPS
www.themegallery.com