Раздел 7. Перспективные технологии

Раздел 7. Перспективные технологии

В соответствии с ГОСТ Р 56828.15-2016 к перспективным "относят технологии, которые находятся на стадии научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ или опытно-промышленного внедрения, позволяющие повысить эффективность производства и сократить эмиссии в окружающую среду. Следует приводить сроки, в течение которых перспективные технологии могут стать коммерчески доступными". Вместе с тем, в соответствии с требованиями Федерального закона от 21.07.2014 N 219-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "Об охране окружающей среды" и отдельные законодательные акты Российской Федерации", критерием доступности наилучшей технологии служит "промышленное внедрение этой технологии на двух и более объектах, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду". Таким образом, для целей справочников НДТ во избежание исключения из рассмотрения технологий, уже применяемых в промышленности в ограниченном масштабе, следует отнести и те технологии, рассмотрение которых невозможно в разделе наилучших доступных технологий вследствие недостаточно широкого применения в России.

Наряду с принципиально новыми подходами к перспективным технологиям (ПТ) в области сокращения выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ при хранении и складировании товаров (грузов) следует отнести использование новых комбинаций (интеграций) существующих и активно применяемых технологических подходов, а также исследование новых сфер применения существующих технологических подходов, которые специально не описываются в настоящем разделе, поскольку их затруднительно выявить для всех или большинства отраслей применения настоящего Справочника НДТ.

Рассматривать такие технологии в качестве НДТ в данном Справочнике НДТ методологического характера недопустимо, поскольку отсутствует опыт их внедрения в значительной части областей применения Справочника НДТ. В то же время рассматривать их в качестве перспективных технологий не представляется возможным, поскольку они не подпадают под формальные критерии, установленные законодательством, будучи, как правило, внедрены более чем на двух промышленных предприятиях.

Таким образом, поскольку отбор технологий при разработке Справочника НДТ осуществлялся на основе анализа анкет, во избежание неопределенности, ведущей к рассмотрению в качестве перспективных уже применяемых в промышленности технологий, в настоящем разделе рассмотрены только технологии, находящиеся (по данным авторов Справочника НДТ) в Российской Федерации и за рубежом на стадии научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ или опытно-промышленного внедрения, либо не внедренные в Российской Федерации.

В настоящее время в стадии НИР и НИОКР находятся следующие технологии сокращения выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ при хранении и складировании товаров (грузов).

ПТ-1. Шнековый конвейер для перегрузки твердых веществ

Шнековый конвейер представляет собой устройство непрерывной разгрузки судна со шнековым подбирающим устройством. Разгрузка осуществляется в горизонтальном направлении или путем поворота стрелы. Сброс осуществляется слой за слоем. Груз подбирается "копающим" шнеком, перемещается по трубопроводу со шнеком и попадает наверх конвейерной трубы. Шнек имеет длину 4 м, таким образом, потребность в промежуточном хранении незначительна. Копающий шнек проникает в груз, предотвращая пылеобразование.

Конвейерная труба состоит из четырех конвейерных лент (штрекового ленточного конвейера, покрывающей ленты и двух боковых верхних лент), образующих замкнутую трубу. Штрековый ленточный конвейер и покрывающая лента, работающие на одинаковой скорости (1 м/с), приводят в действие независимо. Штреки изготовлены из металла, также возможно использование высокомолекулярных полимеров. Сыпучий груз скользит по наклонным штрекам. Точки передачи снабжены вытяжными вентиляторами или оснащены резиновыми кромками для сведения к минимуму выбросов пыли.

Для зачистки оставшегося груза может быть использован грейфер или к шнековому подбирающему устройству может быть прикреплено дополнительное оборудование.

Максимальная пропускная способность составляет 1000-1200 тонн в час, однако в будущем может быть достигнута пропускная способность в 2000 тонн в час. Минимальная пропускная способность составляет 300 тонн в час.

Преимуществами являются:

- малошумность, низкое пылеобразование, малая масса;

- относительно низкий удельный расход энергии (использование штрекового ленточного конвейера в качестве вертикального конвейера);

- компактная конструкция за счет сочетания шнекового конвейера и штрекового ленточного конвейера;

- простая гравитационная разгрузка (под действием силы тяжести);

- отсутствие необходимости в промежуточном хранении;

- возможность использования для погрузки судов.

Недостатками являются:

- необходимость дополнительного оборудования для дозабора оставшегося груза;

- подходит только для судов с широкими люками.

Данный технологический подход особенно хорошо подходит для разгрузки речных судов, транспортирующих уголь на электростанцию, связанную с портом.

Следующие возможности доступны для существующих предприятий:

- замена грейферного разгрузочного устройства шнековым конвейером, за счет чего разгрузочная пропускная способность вырастет без увеличения нагрузки на причал;

- расширить существующий объект перевалки грузов с помощью шнекового конвейера; разгрузка суден будет проходить быстрее и выбросы пыли сократятся.

Шнековый конвейер пригоден для обработки угля, зерна, удобрений и других грузов, состоящих из сухих и мелких частиц.

Данный технологический подход успешно используется только в порту Нюрнберга при разгрузке угля.

Экономические показатели: Капитальные затраты зависят от размера судна, высоты уровня воды, подъемной высоты устройства и размеров причала. Эксплуатационные расходы могут быть оценены от 2 до 3 %, но подлежат определению на индивидуальной основе.

Комплексные воздействия на окружающую среду: энергозатраты на вертикальное транспортирование составляют всего 0,0088 кВтч в расчете на подъем 1 т на 1 м. Для всего задействованного оборудования энергопотребление для угля оценивается в 0,02 на подъем 1 т на 1 м, для цинкового рудного концентрата - в 0,037 кВтч и для свинцового рудного концентрата - в 0,047 кВтч.

ПТ-2. Портовые перевалочные контейнеры с малым пылеобразованием

Впускное отверстие перевалочного контейнера оснащено пластинками. По мере того как загруженный грейфер входит в отверстие, вытесненный воздух перемещается в опорожненный грейфер. Таким образом, в контейнере загружаемым материалом автоматически формируется разрежение по мере выгрузки в грузовой автомобиль. Разрежение предотвращает выход пыли через зазоры в уплотнении между грейфером и впускным отверстием. Груз, таким образом, может быть перенесен из грейфера в контейнер без выбросов пыли и без каких-либо дополнительных энергозатрат.

Контейнер соответствует перевалочному контейнеру с выпускной трубой, регулируемой по высоте таким образом, что высота сброса непрерывно регулируется в соответствии с изменением высоты штабеля груза на подающем лотке грузового автомобиля. Выпускная труба должна иметь двойные стенки, чтобы вытесненный воздух (в частности, при заполнении танкеров) мог возвращаться в рециркуляционный трубопровод. Вытесненный воздух, таким образом, направляется обратно в перевалочный контейнер. Из-за свойств груза (в данном случае удобрений), все элементы, контактирующие с грузом, изготовлены из нержавеющей стали.

Перевалочные контейнеры с низким уровнем выбросов (например, воронкообразные бункеры), предлагаемые в настоящее время на рынке, стоят очень дорого. Они оснащены вытяжной вентиляцией и системами фильтрации и характеризуются высоким уровнем энергопотребления. Существует неудовлетворенная потребность в перегрузочных контейнерах в ценовом диапазоне, доступном малым и средним предприятиям, с низким/отсутствующим энергопотреблением и минимальными выбросами пыли. По этой причине портовый перегрузочный контейнер (сухогруз), описанный выше, разработан для перегрузки удобрений и предназначен для максимально возможного сокращения диффузных выбросов без каких-либо дополнительных энергозатрат.

Преимущества: Предполагается, что диффузные выбросы будут сведены к минимуму за счет оптимизации наилучших имеющихся в настоящее время технологий (перегрузочные контейнеры с высокими боковыми панелями, выгрузка при разрежении и пылеуловители). Главное преимущество будет заключаться в сокращении потребности в энергии на 100 % по сравнению с иными доступными в настоящее время технологическими подходами.

Планируется более низкий уровень капитальных и эксплуатационных затрат по сравнению с существующими перегрузочными бункерами (при сопоставимом уровне выбросов пыли), поскольку не требуются никакие пылеуловители и никакие дополнительные энергозатраты.

Сфера применения: Данная система первоначально разрабатывалась для перегрузки удобрений на средних предприятиях. Возможно использование данной технологии при перегрузке других сыпучих грузов.

ПТ-3. Шнековый конвейер для руд и концентратов цветных металлов

Медные руды и концентраты, а также руды и концентраты других цветных металлов, особенно свинца и цинка, в настоящее время перегружаются грейферами. Вследствие особенностей этих грузов (токсичных составляющих, таких как кадмий), процесс перегрузки должен быть дополнительно оптимизирован за счет разработки усовершенствованных подбирающих механизмов.

Исследования показали, что закрытые погрузочные устройства непрерывного действия (вкл/выкл), такие как шнековые конвейеры, представляют собой одно из возможных решений. Испытания с цинковым и свинцовым концентратами уже проводились с подбирающим шнековым конвейером в сочетании с вертикальным ленточным конвейером.

Склонность концентратов к слеживанию может привести к осаждению и, в конечном счете, к забиванию шнекового конвейера. Поэтому необходимы дополнительные исследования для выявления более подходящего конструктивного или покровного материала для шнека.

ПТ-4. Подземное хранение газа в непосредственной близости от крупных потребителей газа

Стадии НИОКР находятся технологии закачки газа в водоносный пласт антиклинальной и куполообразной структуры. Это может решить проблемы хранения газа в моноклиналях позволило бы организовать подземные хранилища в непосредственной близости от крупных потребителей газа.

Весьма важное значение имеет решение вопроса о возможности закачки и хранения газа в пологих и моноклинально залегающих структурах.

Для организации подземного хранения газа могут быть использованы месторождения негорючих газов (например, азота). Отмечается возможность организации хранения газа в мощных, легко размывающихся глинистых пластах, горных выработках, природных резервуарах - различных естественных пустотах (пещерах, кавернах и т.д.), однако эти хранилища для газа не освоены.

Примеров подземного хранения газа в водонасыщенных коллекторах на моноклиналях в настоящее время нет.

Следует указать на первые зарубежные экспериментальные проверки хранения жидкого газа в размывающихся глинах. Было установлено, что каверна может быть размыта с использованием меньшего количества воды, чем это требуется для соляной толщи, и что отвод извлекаемой воды и шлама значительно проще.

Развитие подземного хранения газов в легко размывающихся глинах имеет важное значение, поскольку эти глины более благоприятны для хранения жидких газов, чем соляные толщи.

Известняковые и песчанистые коллекторы сжиженных газов требуют укрепления для предотвращения химических взаимодействий продукта с вмещающими породами.

ПТ-5. Использование эксцентриковых насосов

Эксцентриковые насосы являются объемными насосами вращения, самовсасывающими и способными работать в сухом режиме. Привод, оснащенный преобразователем частоты, обеспечивает управляемую, автоматически регулируемую производительность в зависимости от эксплуатационных требований.

Эксцентриковые насосы могут транспортировать даже жидкости, имеющие газовые/воздушные фракции, и, будучи однажды заполненными средой, являются самовсасывающими без какого-либо дополнительного оборудования.

Возможность применения интегрированного преобразователя частоты позволяют контролировать скорость вращения насоса для задач, требующих регулирования интенсивности потока и, как следствие, для экономии потребляемой энергии и оптимальной эффективности.

Параметры среды, такие как электрическая проводимость, температура и т.д., могут быть определены с помощью датчиков. Кроме того, скорость вращения может управляться такими поддающимися измерению параметрами, как интенсивность потока, давление, высота всасывания и т.д., для адаптации рабочей точки к фактическим параметрам эксплуатации.