Актуальность работы. Развитие ресурсосберегающих технологий и инвестиции в сбережение энергии, с экономических, экологических и соц точек зрения, имеют преимущество перед наращиванием объемов добываемых энергоресурсов

Существующая экологическая напряженность в добывающих и перерабатывающих регионах страны почти во всем связана с местами складирования жестких горючих отходов, которые, теряя свою энергетическую и экономическую ценность, нарушают окружающую природную среду Так, в 2007 году при переработке энергетических углей образовалось 156 тыс т шлама и 7516 тыс т отсева, коксующихся углей — 377 тыс т шлама и 2023 тыс т отсева Раз в год лесопромышленный комплекс Рф перерабатывает более 300 млн м3 древесной породы при всем этом появляется около 150 млн м3 применимых для использования древесных отходов Освоение этих локальных техногенных месторождений с получением облагороженных топливных ресурсов осуществимо с применением мобильных перерабатывающих установок на базе технологии брикетирования

Ведущими научными организациями в области обогащения и брикетирования углей является ИОТТ, ФГУП Институт горючих ископаемых, МГГУ

Большой вклад в исследование технологий брикетирования занесли ученые Рф, в числе их С С Будаев, Ю В Шувалов, В И Косов, Ю А Нифонтов, В А Рубан, А Р Молявко, Н С Егоров, А Е Молчанов и др Улучшение ресурсосберегающих технологий, на базе методов брикетирования, имеет принципиальное народнохозяйственное значение в

достижении намеченных целей «Энергетической стратегии раз——- Г»________1ЛЛП____»

от пл I uwjih ди 1 ида

Имеющиеся способы теплового брикетирования, окомкования, гранулирования жестких горючих отходов дорогостоящи, трудоемки и требовательны к качеству начального сырья. Потому более многообещающим и универсальным методом является экструдерное брикетирование с применением связывающих материалов Состав и рецептура изготовления топливных

брикетов должны изменяться зависимо от начальных материалов и предназначения горючего Размещение брикетных установок производительностью от 6 до 18 тыс т брикетов в год делается на базе оценки наличия объемов сырья и рынков употребления брикетного горючего

Цель работы — понижение нагрузки на окружающую среду и ресурсосбережение обычных видов горючего при использовании малоликвидных жестких горючих отходов

Основная мысль работы: создание термический энергии целенаправлено обеспечивать за счет новых видов горючего, получаемого при облагораживании жестких углеродсодержащих материалов

Главные задачки работы

— разработка новых видов горючего на базе переработки жестких углеродсодержащих отходов,

— установление зависимости конфигурации нагрузки на окружающую среду при получении термический энергии с внедрением различных видов горючих материалов,

— разработка хороших характеристик горючих консистенций на базе жестких горючих углеродсодержащих отходов

Научная новизна работы:

— установлена зависимость экологической нагрузки на окружающую среду от себестоимости выработки термический энергии и теплотворной возможности горючего,

— определена зависимость конфигурации нагрузки на окружающую среду при получении термический энергии от использования различных видов горючих материалов

Главные защищаемые положения:

1 Рациональное внедрение углеродсодержащих горючих отходов добывающих и перерабатывающих отраслей индустрии может быть достигнуто на базе изготовления котельно-брикетного горючего с добавками связывающего вещества (глина) 5-7%, активизатора горения (сухой спирт) — 10-15 %

2 Лучший состав брикетного горючего для бытовых нужд обеспечивается добавлением в угольные брикеты малокалорийных биотоплив (отходы лесного и сельскохозяйственного производства), в соотношении 1/3, снижающих удельные

выбросы в окружающую среду С02 на 26% и создающих допустимую теплоту сгорания горючего

3 Экологическая нагрузка на окружающую среду в виде удельных выбросов загрязняющих веществ при сжигании угле-родсодержащих жестких и водянистых топлив определяется установленной экспоненциальной зависимостью от их теплотворной возможности и себестоимости выработки термический энергии

Способы исследовательских работ. Работа выполнена с внедрением комплекса способов исследовательских работ, включающего анализ топливно-энергетического баланса страны с определением оптимальных путей развития ресурсосберегающих технологий и воздействия топливно-энергетического комплекса на окружающую среду, анализ способов переработки жестких горючих отходов с целью получения термический энергии, патентно-информационный анализ имеющихся рецептур и составов брикетного горючего, экспериментальные исследования частей технологического процесса производства новых видов окускованного горючего, физико-механическая оценка параметров приобретенных опытнейших образцов, математическая обработка данных современными компьютерными программками («Котельные» (Версия 3 4), УПРЗА Эколог 3 и др)

Достоверность научных положений, выводов и советов обеспечивается применением современных способов анализа, привлечением статистических данных угольной отрасли, близкой сходимостью результатов моделирования и теоретических исследовательских работ с практическими плодами в области брикетирования, актами внедрения на угольной шахте городка Шураб (Республика Таджикистан) и ООО «СевМорТех» (г Санкт-Петербург) результатов исследований, также справкой об использовании результатов научно-исследовательской работы ОАО «Воркутауголь»

Практическая значимость работы

— разработана систематизация русских компаний по объемам образования жестких горючих отходов и их высококачественному составу, также определены прогнозные рынки сбыта облагороженного коммунально-бытового горючего,

— произведен анализ оптимальных систем подготовки и переработки углеродсодержащих материалов,

— даны советы по выбору технологических решений, принципной схемы, технологического оборудования производственного модуля по переработке жестких горючих отходов,

— разработаны рецептуры и составы топливных брикетов на базе жестких горючих отходов производства,

— произведена оценка эколого-экономической действенное™ сотворения предприятия — объекта переработки жестких горючих отходов

Личный вклад создателя работы заключается в разработке методики исследовательских работ, участии в проведении основной части экспериментальных исследовательских работ, в разработке рецептур изготовления и составов топливных брикетов, в разработке технологии брикетирования угольного отсева со связывающими материалами и модификаторами, в проведении эколого-экономического расчета эффективности внедрения технологии утилизации и сжигания жестких горючих отходов

Апробация работы. Главные положения и практические результаты диссертационной работы докладывались и дискуссировались на 20 интернациональных, русских научно-технических конференциях, совещаниях, симпозиумах, выставках, в том числе Каждогодная научная конференция юных ученых «Полезные ископаемые Рф и их освоение» (г Санкт-Петербург, 2005 -2008 гг ), «Неделя горняка» (МГГУ, г Москва, 2005 -2008 гг), Научно-практическая конференция в Краковской горнометаллургической академии (Краков, Польша. 2005 г, 2006 г), LVI Интернациональный форум горняков и металлургов (Фрайберг, Германия 2006 г), Интернациональная выставка-конгресс «Высочайшие технологии Инновации Инвестиции» (г Санкт-Петербург 2005 г , 2006 г ), Интернациональная выставка «ВейстТек 2007» (г Москва), где научные разработки были отмечены сертификатами, дипломами, серебряными и бронзовыми медалями

Реализация результатов работы. Акт промышленного внедрения результатов научной деятельности на шахте №8 АООТ «Ангишт» (г Шураб, Таджикистан), акт промышленного внедрения результатов научной деятельности ООО «СевМорТех» (г Санкт-Петербург, Наша родина), справкой об использовании результатов научно-исследовательской работы ОАО «Воркутауголь» (г Воркута, Наша родина)

Публикации. По теме диссертационной работы размещено 25 научных трудов, в их число входят 11 статей в ведущих рецензируемых научных изданиях Русской Федерации, 3 забугорные публикации, соавторство в 2-х монографиях и 9 статей в сборниках материалов по итогам интернациональных и всероссийских конференций Получено 2 патента на изобретение по теме диссертации

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 165 страничках машинописного текста, содержит 35 рисунков, 47 таблиц и перечень литературы из 120 наименований

…

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, в какой решена принципиальная животрепещущая задачка понижения нагрузки на окружающую среду и ресурсосбе-

режение обычных видов горючего при использовании малоликвидных жестких горючих материалов

Выполненные создателем исследования позволяют сделать последующие выводы и дать советы, направленные на развитие ресурсосберегающих технологий

1 Установлено, что оптимальным методом облагораживания отходов углеобогащения является экструзионное брикетирование с внедрением связывающих материалов, отличающийся низкой металлоемкостью и затратами энергии при производстве топливных брикетов

2 Определено, что для брикетирования в экструдерном прессе лучший фракционный состав угольной шихты находится в границах 0-1,25 мм с наибольшим размером частиц 2,5 мм, влажность шихты не должна превосходить 9-11%, а термообработку брикетов перед отправкой на склад необходимо проводить при t=100-150°C в течение 60-80 мин, форма брикетов должна быть цилиндрической с продольной перфорацией

3 Установлено, что рациональное внедрение угле-родсодержащих горючих отходов добывающих и перерабатывающих отраслей может быть достигнуто изготовлением брикетного горючего с преобразующей добавкой — сухой спирт при последующем соотношении компонент, (мае) % мелкофракционное горючее — 75-85, кембрийская глина — 5-10, сухой спирт -10-15, а после набора готовым брикетом конечной массы его поверхность глазируется легковоспламеняющимся защитным слоем, который является веществом с 40% содержанием сухого спирта

4 Установлено, что рациональная рецегпура изготовления угольно-брикетного горючего для бытозых нужд, обеспечивающаяся добавками малокалорийных биотоплив в состав брикета, мае %: древесные отходы — 35-40, навоз (белкозин) — 10, угольная мелочь — 15, лефтешлзты — 5, ocidjibnue вода, приводит к понижению выЬросов в окружающую среду С02 на 30% и теплоту сгорания до 16 МДж/кг

5. Установлена, что экологическая нагрузка на окружающую среду в виде удельных выбросов загрязняющих веществ, при сжигании разных видов углеродсодержащих отходов, имеет экспоненциальную зависимость от себестоимости выработки тепла и теплотворной возможности горючего

6 Установлено, что при переводе отопительно-производственной котельной шахты Воргашорская на угольно-брикетное горючее, суммарный газовый выброс с 2980,795 т/год (94,5 г/с) сократится на 26% и составит 2219, 9 т/год (71,4 г/с), при всем этом каждогодная плата за загрязнение атмосферного воздуха сократится на 29% с 1361,234 тыс руб до 972,996 тыс руб, а цена 1 Гкал термический энергии сократится на 70,9 руб (с 485 до 414,1 руб/Г’кал) при понижении общих расходах на создание термический энергии более чем на 4,7 млн руб /год

Главные положения работы диссертации размещены в последующих работах:

1 Никулин А Н Исследование новых методов переработки горючих жестких отходов горнодобывающих отраслей // Записки горного института -СПб, СПГГИ(ТУ), 2004 г — СПб СПГГИ, 2004, Т159 Часть 1 С 57 — 59

2 Шувалов 10 В , Нифонтов Ю А , Никулин А Н Брикетирование нестандартных видов горючего // Горный информационно-аналитический бюллетень — Москва, МГГУ, №10, 2005 г — М МГГУ, 2005-С 161-166

3 Шувалов Ю В , Нифонтов Ю А , Нифонтова Т И Никулин А Н Выбор оптимальных составов топливно-энергетического сырья для выработки термический энергии котельными Ленинградской области // Записки горного института — СПб, СПГТИ, 2005 г — СПб СПГГИ, 2005 -Т 166 С 231-233

4 Никулин А Н Исследование новых методов переработки отходов растительной биомассы в сельскохозяйственном производстве // Записки горного института — Санкт-Петербург, СПГГИ, 2006 г — СПб СПГГИ, 2006-Т167 Часть 2 С 106-109

5 Шувалов Ю В и др Безопасность жизнедеятельности трудящихся в горнодобывающих регионах Севера // Монография СПб Интернациональная академия экологии, безопасности человека и природы (МАНЭБ) — 2006 — 640 с

6 Шувалов Ю В , Никулин А Н Ресурсосберегающие технологии получения термический энергии на базе переработки жестких горючих углеродсодержащих отходов // Записки горного института — Санкт-Петербург, СПГГИ, 2007 г — СПб СПГГИ, 2007-Т170 Часть 1 С 139-141

7 Шувалов Ю В , Никулин А Н Переработка и утилизация отходов горного производства // Горный информационно-аналитический бюллетень — Москва, МГГУ, №2,2007 г — М МГГУ, 2007 — С 221 — 224