Добыча и утилизация свалочного газа для повышения эффективности отечественной электроэнергетики

ВЕСТНИК 2/2010

ДОБЫЧА И УТИЛИЗАЦИЯ СВАЛОЧНОГО ГАЗА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

Т.А. Алешина

МГСУ

Приведен обзор направлений в сфере повышения эффективности электроэнергетики РФ. Полигоны твердых бытовых отходов представлены как вторичные источники для получения электроэнергии. Рассмотрена стоимость потребления отечественного свалочного и природного газа.

Review of increasing effectiveness in Russian power industry. Landfills are recyclable sources for electricity. There are biogas and natural gas costs in Russia.

Основным направлением государственной политики нашей страны в сфере повышения эффективности электроэнергетики на период до 2020 года является использование возобновляемых источников энергии. По прогнозам к 2020 году потребление энергии возрастет на 60%, что потребует увеличения производства различных видов энергоносителей. Государственная политика в сфере повышения энергетической эффективности на основе использования возобновляемых источников энергии предусматривает комплекс мероприятий, направленных на создание условий, стимулирующих их развитие для производства электрической энергии.

Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2030 года предусматривает развитие систем централизованно-распределенной генерации тепловой энергии с разными типами источников. К возобновляемым, перспективным ресурсам для производства энергии относится свалочный газ, образующийся на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО). Полигоны твердых бытовых отходов, отвечающие современным экологическим требованиям, представляют собой инженерные природоохранные сооружения, оборудованные системами утилизации биогаза. Для обеспечения экологической безопасности при эксплуатации полигонов ТБО должен осуществляться целенаправленный сбор и утилизация биогаза образующегося в недрах свалки, с последующим его использованием.

Широко известны два принципа дегазации: пассивная дегазация, при которой удаление осуществляется под собственным давлением биогаза из толщи полигона и активная дегазация, при которой биогаз отводится из полигона принудительно с помощью устройства системы вертикальных или горизонтальных трубопроводов, соединенными с компрессором, создающим разряжение.

Пассивные методы дегазации основываются на природных процессах конвекции и диффузии и устанавливаются в местах низкого газообразования и отсутствия перемещения газа. Пассивная схема дегазации применяется для старых хранилищ ТБО с невысоким уровнем выделения биогаза или для полигонов с высоким уровнем фильтрата. Пассивные методы дегазации не применяются для полигонов с внутренними изолирующими слоями.

2/2010 ВЕСТНИК

Активная система дегазации на полигонах ТБО состоит из сети вертикальных скважин, связанных горизонтальными трубами, которые собирают получаемый свалочный газ и передают его в оборудование для дальнейшего использования.

Активная система дегазации состоит из следующих компонентов:

• система траншей или газовых скважин;

• газоперемещающее оборудование, состоящее из компрессора или вентилятора и системы магистральных газопроводов;

• оборудование для осушки биогаза и удаления конденсата.

Блок-схема 1. Установка для добычи и утилизации биогаза

Перед помещением перфорированной трубы в буровой колодец, отверстие засыпается гравием крупностью 20-40 мм, с содержанием карбонатов менее 10% на высоту не менее 1м. Между стенкой бурового колодца и трубой также насыпается гравий крупностью 20-40 мм, с содержанием карбонатов менее 10%.

Внутри вертикальной скважины, выполняемой в слое ТБО, помещена пластиковая труба диаметром 12-25 см. Труба перфорирована прорезями в виде щелей шириной 3-6 мм от нижнего края до расстояния 3-5 м от верха насыпи. Диаметр скважины - 0.6-1.2 м, глубина - минимум 7 ми соответствует 50-90 % толщины слоя ТБО. Верхние 0.5 м скважины уплотнены бетоном или глиной с целью предотвращения притока атмосферного воздуха в скважину и утечки в атмосферу свалочного газа. Устройство дренажной сети для сбора биогаза представлено на схеме 1.

Использование свалочного газа снижает антропогенную нагрузку на окружающую среду и предотвращает риск климатических изменений. Известно, что по характеру воздействия на людей и окружающую среду газообразные выделения полигонов ТБО разделены на две группы:

• группа, выделяющая токсичные соединения: КИ3, H2S, CO и NO, мелкие пылевые частицы, уносимые ветром с поверхности свалочных масс.

• группа, содержащая парниковые газы: метан (СН4)и диоксид углерода

№).

ВЕСТНИК МГСУ

2/2010

Схема 1. Устройство дренажной сети для сбора биогаза: 1 - обсадная труба без перфорации; 2 - железобетонное кольцо d = 1 м; 3 - крупнозернистый щебень; 4 - перфорированная дренажная труба; 5 - изоляционный слой

Отметим, что общее количество оксидов азота (N0^ ПРИ сгорании биогаза ниже, чем для природного газа: добавка биогаза к природному газу в пропорции 1:1 дает снижение уровня NO на 45% и N02 на 25%. У биогаза с примесями аммиака (ЫН3) выход оксидов азота ниже, чем у природного газа на 41% (N0) и 15% (Ы02). Абсолютное содержание угарного газа (СО) при сгорании биогаза примерно на порядок меньше, чем при горении природного газа.

Однако, современная финансовая ситуация и практика монопольного распределения электроэнергии в России заставляют сомневаться в возможности отыскания платежеспособного потребителя на потребление электроэнергии с полигонов ТБО. Себестоимость биогаза после обработки составляет 7,6 руб./м3. Эта величина превышает существующие внутренние российские цены на природный газ. Розничные цены на природный газ, реализуемый населению для бытовых нужд, в Москве составляют 1,99 - 2,93 руб./м3. Цена на природный газ на отопление и приготовление пищи и горячее водоснабжение в Перми и Самаре ниже: 1,48-1,97 руб. и 1,3-1,84 руб. соответственно. Очевидно, что процесс внедрения биогазовых установок требует стимулирования за счет государственных дотаций.

Утилизация свалочного биогаза с последующим его использованием должна стать перспективным направлением в сфере повышения энергетической эффективности нашей страны. Использование свалочного газа не только снижает антропогенную нагрузку на окружающую среду, сокращает риск климатических изменений, также уменьшает темп роста потребления имеющихся ресурсов ископаемого топлива и обеспечивает экологическую безопасность территорий и здоровье население. Повышение эффективности электроэнергетики на основе вовлечения технологий и уста-

2/2010 ВЕСТНИК

международные обязательства Российской Федерации по ограничению выбросов парниковых газов.

Литература

1. Гурвич В.И., Лившиц А.Б. Свалочный газ: перспективы добычи и утилизации, ТБО, N8, 2006.

2. Мариненко Е.Е. Основы получения и использования биотоплива для решения вопросов энергосбережения и охраны окружающей среды в жилищно-коммунальном и сельском хозяйстве. Волгоград, 2003.

3. Потапов А.Д., Потапов П.А., Пупырев Е.И. Методы локализации и обработки фильтрата полигонов захоронения твердых бытовых отходов. М., АСВ, 2004.

4. Распоряжение Правительства РФ от 8 января 2009 г. №1-р.

5. Технологический регламент получения биогаза с полигонов твердых бытовых отходов// АКХ им. Панфилова. Москва, 1990.

6. Федоров М.П., Кораблев В.В., Масликов В.И. Аудит для «углеродных» инвестиций в энергетическое использование полигонов ТБО. СПб, 2007.

Ключевые слова: свалка, полигон отходов, газ, электроэнергетика, эффективность, экология Keywords: a dump, range of a waste, gas, electric power industry, efficiency, ecology

Статья представлена членом Редакционного совета «Вестника МГСУ» профессором д.т.н.

А.Д. Потаповым

e-mail автора: tat-aleshina@yandex.ru