utilizatsija-otrabotannyh-derevjannyh-zhd

Закрытое акционерное общество
123290 Москва, 1-й Магистральный тупик, д.5, стр.14 тел.+7(495)517-49-40, e-mail: [email protected]
Проблемы утилизации отработанных железнодорожных шпал.
Для увеличения срока службы деревянных шпал в РФ применяют в основном угольные (масло каменноугольное) и нефтяные
(жидкость термокаталитическая (ЖКТ)) антисептики. Данные антисептики содержат в своем составе органические соединения,
обладающие высокой летучестью,
токсичными, канцерогенными свойствами.
Каменноугольное креозотовое (пропиточное) масло — продукт перегонки каменноугольной смолы при температуре от 200 до
400°. Это жидкость темно-коричневого цвета (удельный вес 1,05 - 1,10 г/см3, температура кипения 180-200 Со) с едким
ароматом.
Периферийная часть шпалы на 80% состоит из каменноугольного масла, которое, в свою
очередь, содержит 20,1% фенолов, 17,2% фенантренов, 16,9% пиренов, 22% ацетона и 12% бутанола.
Эти соединения, попав в воздух, способны вызвать тяжелые отравления у людей и появление онкологических заболеваний.
В настоящее время до 75% железнодорожных путей на территории России и ближнего
зарубежья проложено с использованием деревянных шпал. Анализ сравнения достоинств и недостатков деревянных и
железобетонных шпал дает основание предполагать, что указанное соотношение вряд ли будетизменяться в пользу последних.
Общий годовой объем продукции шпалопропиточных заводов (ШПЗ) - 7,75 млн шпал и 3770 комплектов брусьев для
стрелочных переводов. Кроме того, в настоящее время в подразделениях ОАО «РЖД» накоплено более 500 тыс. тонн
деревянных шпал, пропитанных антисептиками. Региональные полигоны промышленных отходов переполнены, и
подразделения дорог вынуждены накаливать отслужившие срок шпалы в местах, не предусмотренных для их хранения. Такое
несанкционированное размещение отходов приводит к экологическим выплатам, которые при размещении отходов 3 класса
опасности на полигонах токсичных отходов составляют 1288,2 руб/тонну.
Экологическая стратегия РЖД.
В разделе 8 ”Обращение с отходами производства и потребления” документа
«ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТРАТЕГИЯ ОАО "РЖД" НА ПЕРИОД ДО 2015 ГОДА И ПЕРСПЕКТИВУ ДО 2030 ГОДА» в качестве цели указано:
- к 2015 г.:
· сократить на 30% накопленные в процессе прошлой хозяйственной деятельности
неутилизированные отходы (шпалы отработанные деревянные и железобетонные, опоры
контактной сети, отсев щебеночного балласта, нефтесодержащие отходы и т.д.);
· повысить до 40% уровень использования отходов в качестве источника вторичных
материалов и энергоресурсов.
- к 2030 г.:
· повысить до 70% уровень использования отходов в качестве источника вторичных
материалов и энергоресурсов;
· обеспечить полное обезвреживание и утилизацию накопленных в процессе прошлой
хозяйственной деятельности отходов;
· обеспечить полное обезвреживание и утилизацию текущего образования отходов.
В связи с этим все больше на передний план выступает проблема эффективной и экономически целесообразной утилизации
шпал различных типов.
Применение технологий ЗАО «ПРОМАТОМСТРОЙ» для ОАО «РЖД».
ЗАО “ПРОМАТОМСТРОЙ” предлагает оборудование по утилизации отработанных шпал на основе технологии газификации,
позволяющее обеспечить:
1. Необходимую производительность утилизации отходов в соответствии со сроками,
указанными в экологической стратегии ОАО «РЖД».
2. Требуемые экологические показатели в процессе утилизации.
3. Использование шпал в качестве топлива для производства электрической энергии для
собственных нужд РЖД.
4. Замещение значительного количества угольного топлива в ведомственных котельных
на возобновляемый вид топлива – отработанные железнодорожные шпалы.
Процесс утилизации позволит логично замкнуть жизненный цикл отработанных деревянных железнодорожных шпал, дав им
возможность вторично эффективно отработать на заключительной стадии своего существования.
Описание технологии утилизации отработанных железнодорожных шпал с
использованием технологии газификации.
Известно, что диспергирование и гомогенизирование биотоплива уменьшает неполноту
сгорания углеводородных соединений, при этом степень обезвреживания имеющихся вредных примесей многократно
увеличивается по сравнению с обычным сжиганием.
Необходимым условием для последующей успешной и экологически чистой утилизации шпал является их предварительное
измельчение в щепу на рубительной машине, и возможная предварительная сушка до относительной влажности не более 20%.
Для обеспечения нормальной работы рубительной машины все металлические предметы из шпалы необходимо удалить. По
имеющимся сведениям, при наличии простейшего вспомогательного инструмента один работник в состоянии очистить от
оставшегося металла до 100 отработанных шпал в смену из зоны их промежуточного перед утилизацией размещения.
Базовым в составе предлагаемого комплекса является адиабатический газогенератор.
Газификация шпал, предварительно измельченных в щепу и высушенных до необходимой
влажности, осуществляется путем их термического разложения с недостатком кислорода при температуре 900-1100 Со. При
этом, имеющийся в щепе антисептик (креозот) параллельно с выделением летучих из древесины переходит в газообразное
состояние. Последовательно происходящие при газификации сначала окислительные, затем при прохождении газами слоя
раскаленного угля восстановительные процессы, обеспечивают получение в результате термохимических реакций
генераторного газа. Полученный в газогенераторе газ, содержащий горючие газы: водород, угарный газ (окись углерода) и
некоторое количество метана, может использоваться, как для теплового применения путем сжигания в специальных горелках,
так и для производства электроэнергии после его предварительной очистки и охлаждения и последующей конверсии в метан
для применения с газопоршневыми электрогенераторными установками.
Типовая технологическая схема утилизации отработанных железнодорожных шпал с целью комбинированного производства
электроэнергии и тепла в режиме когенерации.
1. Стадия подготовки топлива.
1.1.Очистка от минеральных и металлических включений.
1.2.Измельчение в щепу на рубительной машине.
1.3.Узел сепарации топлива.
1.4.Сушка щепы (в зависимости от исходной влажности шпал) и возвратных отходов процесса газификации.
2. Автоматическая загрузка в газогенератор.
3. Газификация.
3.1.Производство горячего неочищенного генераторного газа.
3.2.Сухое удаление золы из устья газогенератора.
4. Очистка и охлаждение генераторного газа.
4.1.Предварительная очистка генераторного газа от летучих зол в циклоне.
4.2.Охлаждение и очистка от твердых примесей и оставшихся после термического разложения в газогенераторе пиролизных смол в
скруббере Вентури.
4.3.Первая степень очистки охлажденного генераторного газа в механических фильтрах грубой очистки.
4.4.Вторая степень очистки охлажденного генераторного газа в механических фильтрах тонкой очистки.
4.5.Третья степень очистки охлажденного генераторного газа в контрольных рукавных фильтрах.
5. Удаление избыточной влаги охлажденного и глубоко очищенного генераторного газа в мокрой газодувке.
6. Очистка оборотной воды.
6.1.Текущая очистка и охлаждение оборотной воды от твердых примесей и остатков
пиролизных смол в блочно-модульном очистном сооружении (БМОС).
6.2.Периодическая глубокая очистка оборотной воды от накопившихся пиролизных смол в установке регенерации оборотной воды.
7. Повторное сжигание после сушки отработанного фильтрующего материала и сгущенного остатка оборотной воды в газогенераторе.
8. Производство электроэнергии.
8.1.Сжигание полученного генераторного газа в качестве топлива в двигателе внутреннего сгорания газопоршневого или газодизельного
типа.
8.2.Преобразование энергии вращения привода в электрическую энергию в электрогенераторе.
9. Когенерация.
9.1.Использование возвратного тепла выхлопных газов для формирования агента сушки щепы в конвейерной сушилке.
9.2.Утилизация возвратного тепла системы охлаждения двигателей и генераторного газа с целью производства горячей воды для
собственных нужд или внешних потребителей.
При утилизации железнодорожных шпал по предлагаемой технологии образуются следующие виды побочных продуктов:
отработанный агент сушки щепы, мелкая фракция щепы после мультициклона сушилки, сухие золы из устья газогенератора и
летучая зола после циклона, отработанная оборотная вода, сгущенный осадок на выходе БМОС, конденсат на выходе мокрой
газодувки и выхлопные (дымовые газы).
Отработанный агент сушки щепы после прохождения мультициклона (очистка
от мелких твердых примесей) рассеивается в атмосфере. В случае необходимости просчитываются параметры рассеивания
(высота дымовой трубы) с целью обеспечения ПДК возможных вредных примесей. Поскольку, содержащийся в составе щепы
антисептик практически полностью переходит в летучую фракцию, образующиеся сухие золы не имеют в своем составе вредных
веществ и могут рассматриваться как отдельный товарный продукт в виде удобрений.
Отработанный фильтрующий материал (на основе древесных опилок, щепы и активированного угля в системе регенерации
оборотной воды) отправляется на газификацию. Сгущенный осадок на выходе БМОС после анализа на присутствие пиролизных
смол отправляется или на повторную газификацию или переходит в категорию зол.
Выхлопные газы на выходе электроагрегата соизмеримы по составу и концентрации вредных веществ с выхлопными газами, где в
качестве топлива используется природный газ, и не представляют экологической угрозы.
Оборотная вода после многократной очистки системой регенерации по результатам анализа подвергается необходимой
химической (механической) очистке и сливается в систему канализации. В систему оборотной воды закачивается свежая
технологическая вода.
Полученная энергия может быть использована для электроснабжения и отопления депо, мастерских, станционных сооружений.
В год из 140 000 отработанных деревянных шпал с использованием предлагаемого оборудованияможно получить:
· 21 млн м3 генераторного газа с общей теплотой сгорания 25200 Гкал;
или:
· 7000 МВт*час электроэнергии;
· 6000 Гкал тепла в виде горячей воды в режиме когенерации;
· 170 тонн минеральных удобрений.
Газогенераторные котельные.
Одним из вариантов утилизации отработанных железнодорожных шпал является
использование их в качестве топлива в газогенераторных котельных и мини-ТЭЦ. В общем случае
генераторный газ может производиться в трех режимах :
- Режим горячего газа, горячий газ из газогенератора после очистки в циклоне без охлаждения
подается в газовую горелку для производства тепла;
- Режим охлажденного очищенного газа, горячий газ из газогенератора охлаждается и
очищается в скруббере, после чего подается в газовую или газомазутную горелку для
производства тепла;
-Режим охлажденного глубокоочищенного газа.
- горячий газ из газогенератора охлаждается и очищается в скруббере, дополнительно очищается в механических фильтрах
грубой и тонкой очистки, проходит процесс метанирования и подается в двигатели внутреннего сгорания для производства
электроэнергии.
- в зависимости от типа котельного оборудования на выходе можно получать как горячую воду для отопления, так и
технологический пар нужных параметров.
Для этого необходимо:
- установить один или несколько газогенераторов необходимой производительности;
- дополнить или заменить существующие горелки на водогрейных (паровых) котлах горелками, сжигающими генераторный газ.
Если требуется иметь резервное топливо, то сжигание генераторного газа можно проводить в комбинированных горелках,
позволяющих сжигать также природный газ или жидкое топливо.
После очистки от летучих зол и удаления влаги генераторный газ в состоянии обеспечить на выходе специальной горелки
температуру факела 1050-1100°C, что сравнимо с показателями жидкотопливных горелок.
Горелка, сжигающая весь объем газа, вырабатываемого газогенератором типа WBG 1100
производительностью не менее 2500 Нм3 газа в час, обеспечивает теплопроизводительность в районе 4,0 МВт. Для
увеличения тепловой мощности можно использовать комбинированные газожидкостные горелки. Например, сжигание того же
объема газа с добавлением 200 кг мазута или солярки позволит получать уже до 6,0 МВт тепла с несколько более высокой
температурой факела.
В общем случае газогенераторная тепловая станция состоит из:
- одного или нескольких газогенераторов;
-одного или нескольких трубопроводов для подачи генераторного газа к горелке;
-одной или нескольких комбинированных горелок для сжигания генераторного газа.
P.S. Экономия на экологических выплатах при размещении отходов 3 класса
опасности на полигонах токсичных отходов составят в год:
1288,2 руб/тонну х (140 000 х 0,08) = 14 428 000 рублей