ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Энергосберегающий и экологически безопасный комплекс производства альтернативных топлив из отходов.

Рекомендуемая область пременения

ТЭК, теплоэнергетика, нефтехимическая промышленность, ЖКХ
- получение топлива повышенного качества;
- получение дешёвого топлива;
- повышение степени энергетической независимости объекта тепловой энергетики;
- повышение экологической независимости объекта тепловой энергетики;
- ликвидация пром. отходов;
- работа объекта с использованием местных сырьевых ресурсов;
- снижение себестоимости производства тепловой энергии;
- повышение надежности работы объекта тепловой энергетики.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта – промышленное производство более экологически чистых и высокоэффективных топлив из отходов, поиск дополнительных методов снижения себестоимости производства тепловой энергии, оздоровления окружающей среды и ликвидация отходов.

Проект предназначен одновременно решить три противоречивые задачи – снижение стоимости топлива путем снижения его расхода или замены на более дешевое, снижение воздействия на окружающую среду за счет снижения выбросов вредных веществ и повышение надежности работы топливосжигающих устройств.

Выбранные технологии комплексного решения данных задач удовлетворяют следующим критериям: максимальный выход конечной продукции, минимальное воздействие на окружающую среду, минимальное использование внешних конечных продуктов, максимальное использование альтернативных топлив (нетрадиционных), максимальная надежность, минимальная аварийность.

Целью и задачами данного проекта являются:

- перевод объектов тепловой энергетики на более дешевое, экологически чистое топливо, выработанное из отходов различного агрегатного состояния;

- снижение себестоимости производства тепловой энергии;

- снижение нагрузки объектов тепловой энергетики на окружающую среду;

- повышение эффективности использования энергетического топлива на объектах тепловой энергетики;

- повышение степени энергобезопасности объекта тепловой энергетики;

- производство энергетического топлива из отходов различного агрегатного состояния на месте его использования;

- повышение надежности работы объекта;

- ликвидация постоянно образующихся отходов в регионах России.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Проблема состоит во всемирном росте стоимости органического топлива (природный газ, топочный мазут, уголь), в загрязнении окружающей среды продуктами сгорания, в росте заболевания населения, связанном с загрязнениями окружающей среды. Кроме того, существует проблема снижения потоков твердых бытовых и приравненных к ним отходов, жидких нефтесодержащих на полигоны захоронения (свалки) и отсутствия заводов по их утилизации.

Сегодня тепловая энергетики испытывает кризис изношенности основных фондов, а стоимость топлива в себестоимости продукции любого предприятия доходит до 50% и более. Отопительно-промышленные котельные в России оборудованы котлами малой и средней мощности типа ДКВр, ДЕ, КВГМ, Е, КВТС, «Универсал 5».

Выбросы крупных энергетических объектов через высокие дымовые трубы выводятся в верхние слои атмосферы, а объектов с котлами малой  и средней мощности попадают в зоны аэродинамической тени городской застройки.

Многие высокоэффективные решения, которые можно применить на крупных энергетических объектах, не позволительно дороги для объектов с котлами малой и средней мощности, а по стоимости бывают равны стоимости самого объекта. А две трети тепловой нагрузки в России как раз обеспечивается котельными малой и средней мощности.

Существующие технические решения на объектах малой и средней мощности не отвечают требованиям комплексного подхода в решении проблем, за счет чего происходит удорожание себестоимости производства тепловой энергии.

Кроме того, существующее котельно-топочное оборудование не приспособлено для использования отходов в качестве топлива для получения тепловой энергии, а применяемая технология захоронения отходов является экологически опасной.

Как правило, на сегодняшний момент вопросы, связанные с энергосбережением и охраной окружающей среды, решаются без взаимосвязи между собой, разрознено.

Объекты тепловой энергетики в основном используют природный газ и мазут. Фоновые концентрации оксидов азота превышают ПДК в 1,8 - 2,2 раза, а применяемые методы снижения выбросов являются затратными, их внедрение носит опытную направленность. Серийного же использования существующих способов снижения генерации окислов азота на котлах малой и средней мощности не существует.

Сегодня в промышленности на котельных агрегатах используется в основном аэродинамический метод подготовки исходных продуктов к сжиганию, который основан на интенсивности крутки воздуха и топлива в горелке, но метод имеет ряд недостатков и не обеспечивает требования надежности, экономичности и экологичности.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

При работе котельной на альтернативном дисперсном топливе из твердых горючих отходов или бытовых отходов технология комплексной переработки состоит из двух операций:

1. Переработка твердых горючих отходов или бытовых отходов в газообразное топливо с последующим использованием полученного газа для выработки тепловой энергии;

2. Производство дисперсного энергетического топлива в виде брикетов или гранул в установке дисперсного топлива.

Для реализации указанной технологии используется газогенератор.

При работе котельной на альтернативном дисперсном топливе из жидких нефтесодержащих отходов или отходов с содержанием горючих компонентов технология комплексной переработки состоит из следующих операций:

1. Получение альтернативного дисперсного жидкого топлива с последующим использованием данного топлива в виде жидкого топлива в котлах для выработки тепловой энергии на мазутном хозяйстве;

2. Получение альтернативного дисперсного жидкого топлива в самом горелочном устройстве с последующим сжиганием в топке котла для получения тепловой энергии;

3. Получение альтернативного газожидкостного дисперсного топлива в горелочном устройстве с последующим сжиганием в топке котла для получения тепловой энергии.

Принципиальная схема установки приготовления и использования дисперсного альтернативного топлива в жидком агрегатном состоянии следующая:

основное жидкое топливо из расходного подогреваемого бака, проходя фильтр грубой очистки,  подается в предварительный смеситель , куда дозированно подается смесь нефтесодержащих отходов или отходов с содержанием горючей составляющей. Грубодисперсная смесь поступает в один из эмульсаторов  эмульсаторного блока, где преобразуется в гомогенную тонкодисперсную структуру и поступает на всас циркуляционного насоса . На выходе из него дисперсное альтернативное топливо приобретает требуемые свойства котельного топлива. При помощи циркуляционного насоса альтернативное дисперсное топливо подается к горелкам, в которых установлены акустические низконапорные форсунки. Перед форсунками топливо проходит локальные секционные подогреватели с турбулизирующими вставками, за счет которых усиливается теплообмен и снижается удельная металлоемкость.

Применение акустических низконапорных форсунок позволяет осуществлять сжигание топлива при коэффициенте избытка воздуха равным 1,01, что по характеристикам не уступает газообразному топливу.

Избыток топлива по линии рециркуляции подается на установку приготовления дисперсного топлива. Для регулирования состава влажности альтернативного дисперсного топлива в схеме предусматривается автоматическое регулирование поддержания в нем заданного состава влаги.

При использовании в качестве основного топлива природного газа данная принципиальная схема не меняется. Отличительной особенностью является отсутствие мазута, подача некоторого количество газа осуществляется в акустическую форсунку. Оставшийся газ, необходимый для сжигания, подается в сопла горелки. Дисперсное альтернативное газожидкостное топливо образуется в самой форсунке и в амбразуре горелки. При этом используется трехсопловая акустическая форсунка.

При использовании твердых отходов в виде бытового мусора или других с содержанием горючей массы из них вначале в газогенераторе получается генераторный газ, который затем подается в котел, где сжигание активизируется акустическими колебаниями при помощи акустических газоструйных генераторов.

Сущность нововведения заключается в получении альтернативного дисперсного топлива непосредственно из отходов с учетом влагосодержания топлива и разработке эффективной технологии использования полученного топлива в котлах при наложении акустических колебаний определенной частоты и интенсивности.

В целях снижения себестоимости производства тепловой энергии на котельной локомотивного депо «Курск», повышения надёжности работы оборудования и экологической безопасности   локомотивным депо совместно с ЗАО «Ресурсосберегающие и экологические системы»  спроектирована, построена и испытана установка, позволяющая получать альтернативное топливо из нефтесодержащих отходов в количестве 5 тыс.тон в год, с последующим использованием данного альтернативного топлива в качестве основного в котлах  при получении тепловой энергии.

Установка состоит из эмульсаторов каждый производительностью 10 т/час, фильтров грубой и тонкой очистки, подающих насосов и бака, выполняющего роль дозатора и предварительного смесителя.

Установка работает следующим образом: из промежуточного мазутного бака, который выполняет роль расходной емкости и дозатора одновременно, поток топлива, проходя фильтр грубой очистки, направляется в эмульсатор. В промежуточный бак  подаются компоненты для получения альтернативного топлива - топочный мазут и нефтесодержащие отходы, или нефтесодержащие отходы и добавка для стабилизации состава и теплосодержания. В эмульсаторе  происходит перемешивание и создание однородного состава альтернативного топлива. Далее поток альтернативного топлива проходит подающий мазутный насос, с помощью которого направляется в фильтр тонкой очистки, подается по напорному трубопроводу к котлам.

Перед горелочным устройством каждого котла установлен локальный секционный скоростной паромазутный подогреватель с турбулизирующими вставками.

Данный подход позволил минимизировать тепловые потери для подготовки жидкого топлива к сжиганию и сократить расход тепловой энергии на собственные нужды на 40 %.

Для сжигания жидкого топлива в котлах типа ДКВр, ДЕ, БЭМ используются  комбинированные газомазутные горелочные устройства, в которых установлена форсунка типа ФП (форсунка с паровым распылом), имеющая в зависимости от типоразмера горелочного устройства от 200 до 1700 кг/час.

Одним из перспективных направлений экономичного и экологичного сжигания жидкого топлива является наложение на механические колебания акустических, за счет которых происходит более мелкое диспергирование жидкости, увеличение удельной поверхности контакта жидкости с воздухом,в результате чего улучшаются условия выгорания топлива. Особенно это важно при использовании альтернативного топлива на основе отходов.

В связи с необходимостью ликвидации недостатков и повышения эффективности распыления и сжигания горючих жидкостей были разработаны, исследованы и внедрены самоочищающиеся пленочные акустические форсунки типа ПФ – 250, ПФ-500, ПФ-1500 производительностью 0,07 ± 0,5 кг/сек. Форсунки снабжены подпружиненным резонатором, наличие которого позволяет очищаться от засорений как принудительно, так и самоочищаться от засорений, попадающих в сопловой топливный канал, за счет сжатия пружины и открытия проходного сечения на большую степень.

Проведенные экспериментально на изотермическом стенде исследования позволили выбрать наилучшую конструкцию распылителя – акустическая низконапорная форсунка.

Вторым этапом при работе опытно-промышленной установки было  определение эффективности использования в качестве альтернативного топлива газожидкостного, полученного при газификации твердых отходов. На пилотной промышленной установке была доказана эффективность предлагаемой технологии.

Учитывая опыт  перевода котельной локомотивного депо «Курск» на альтернативное топливо предполагается перерабатывать отходы в альтернативное топливо и обеспечивать данным топливом другие котельные, предварительно подготовив их для такой работы. Для выполнения поставленной задачи  создан

ЦЕНТР по производству альтернативного топлива из отходов различного агрегатного состояния. Его эксплуатация предполагает:

- использование технологий по термохимической переработке твердых отходов в газогенераторе и производство газогенераторного газа, брикетирование и гранулирование  отходов и использование их на других котельных;

- получение альтернативного топлива из жидких нефтесодержащих отходов по технологии, отработанной на котельной локомотивного депо «Курск».

Гранулированное твердое композиционное альтернативное топливо из отходов в последующем используется на котельных для производства газогенераторного газа, что значительно снижает затраты на топливо.

Количество обслуживающего персонала – 20 человек.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Экономическая эффективность данного проекта определяется за счет создания и реализации альтернативного топлива, полученного из отходов различного агрегатного состояния. Стоимость реализации единицы альтернативного топлива составляет 990 руб. без НДС. Для сравнения стоимость 1 тонны мазута без НДС – 3000 руб., 1000 куб. газа – 2200 руб.

Срок окупаемости проекта с учетом всех вложений и нормы дисконтирования 16% составляет 2,55 года.

Эффективность проекта оценивается в 36 млн.443 тыс. руб.

При  применении данного проекта на объектах ЖКХ сокращение бюджетных расходов составит 124 млн.руб./ год.

План производства и продаж, рассчитанный на 3 года , доказывает эффективность данного проекта.

Норма доходности составляет 43%. 

Доказано, что предприятие, реализующее данный проект, начинает получать прибыль с момента его запуска в эксплуатационную фазу.

Выполненные расчеты оценки показателей финансовой состоятельности проекта на 3 года показывают рентабельность проекта.

Авторами проекта подготовлен бизнес-план, в котором доказана эффективность и целесообразность  внедрения энергосберегающего и экологически безопасного комплекса производства альтернативного топлива из отходов.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Снижение себестоимости производства тепловой энергии – до 30 %.

Энергосбережение – полная замена основного энергетического топлива на более дешевое и экологически чистое.

Снижение затрат на топливо от 50 до 60 %.

Использование местных отходов различного агрегатного состояния и ликвидация полигонов бытового мусора.

Снижение экологической нагрузки на регионы.

Снижение загрязнения воздушного бассейна от объектов тепловой энергетики на 50-70 %.

В отличие от работы объектов тепловой энергетики на полученном альтернативном топливе по сравнению работой на обычном энергетическом топливе значительно повышается энергобезопасность региона и его энергонезависимость.

Новые потребительские свойства продукции

- снижение затрат на статью стоимость топлива при производстве тепловой энергии на 50-60 %.
- полученное топливо более технологичное;
- эксплуатация топливосжигающих установок на альтернативном топливе из отходов характеризуется пониженным выбросом вредных веществ на 50-70% по сравнению с обычным топливом;
- безотходная технология;

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам, требованиям к охране окружающей среды, способствует оздоровлению окружающей среды.

Стадия и уровень разработки

Данные технология и оборудование, реализующее предлагаемую технологию, прошли этап опытно-экспериментального освоения и отработку технологии на энергетических объектах ОАО «РЖД».
Экономический анализ выполненных работ по освоению технологии и успешный опыт промышленной эксплуатации оборудования на предприятиях ОАО «РЖД» (Локомотивное депо «Курск», Вагонное депо «Льгов») подтверждают конкурентные преимущества технологии получения альтернативного топлива из отходов.
Трудности в освоении технологии отсутствуют, так как предприятие- разработчик специализируется на производстве подобной продукции и выполнения аналогичных услуг. Освоение комплекса в производственных условиях заказчика, а при необходимости и сервисные работы в ходе эксплуатации, выполняются специалистами предприятия-разработчика.
В настоящее время имеется полный комплект технической документации.
Проводятся дальнейшие научные исследования с целью улучшения технологии и применения нано-технологий. Оборудованию, реализующему данную технологию не требуется усилий для сопровождения кроме соблюдения правил эксплуатации.

Предлагаемые инвестиции

53,5 млн. руб.

Рынки сбыта

Технология и оборудование, выполненное для реализации данной технологии, имеют высокую степень отработки и промышленной эксплуатации на теплоэнергетических объектах.
Учитывая проблемы энергетического, экологического характера, возникающие при эксплуатации объектов тепловой энергетики, скопившиеся и образующиеся производственные и бытовые отходы различного агрегатного состояния, предлагается оптимальное и менее затратное решение вопросов снижения себестоимости производства тепловой энергии, оздоровления окружающей среды и ликвидации отходов региона.
Как показывает опыт промышленной эксплуатации комплекса по получения альтернативного топлива из отходов на котельной, произошло снижение выбросов в окружающую среду, снижена себестоимость производства тепловой энергии.
С целью снижения себестоимости производства тепловой энергии на других энергетических объектах возможно производство альтернативного топлива из отходов на существующем объекте до 55 тыс. т/год, а также создание аналогичных комплексов в других регионах России.
Технология, реализованная в данном проекте, универсальна и возможна ее реализация в любом регионе России и за рубежом.
Таким образом, применение технологии получения альтернативного топлива из отходов на объектах тепловой энергетики позволяет значительно снизить издержки производства, оздоровить окружающую среду и повысить степень энергонезависимости и энегобезопасности региона.

Возможность и эффективность импортозамещения

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

24

Дата поступления материала

22.06.2007