Научно-обоснованные предложения по разработке и методам внедрения инновационных технологий утилизации выбросов, содержащих метан (стр. 18 )

-  методические рекомендации по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии (уполномоченный Правительством Российской Федерации федеральный орган исполнительной власти);

-  информационно-технические справочники по наилучшим доступным технологиям с указанием конкретного вида хозяйственной деятельности – отрасли, части отрасли, производства (Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, Технические рабочие группы).

С учётом утверждённого в марте 2014 г. Комплекса мер, направленных на отказ от использования устаревших и неэффективных технологий, переход на принципы наилучших доступных технологий и внедрение современных технологий на декабрь 2015 г. запланирована разработка предложений о мерах государственного софинансирования при переходе промышленности на принципы НДТ [75]. В рамках выбора инновационной технологии по утилизации выбросов, содержащих метан, учитывалась возможность производства соответствующего оборудования в России, а также степень разработанности технологии в России и зарубежом. В то же время разработка и реализация комплекса мер по стимулированию производства в РФ современного технического оборудования, соответствующего принципам НДТ, запланирована только на период с 2016 г. по 2026 г.

В соответствии с принятыми и вступающими в силу в 2015 г. законодательными актами предусмотрены механизмы экономического стимулирования внедрения наилучших доступных технологий, которые потенциально внесут дополнительный вклад в повышение экономического эффекта от внедрения в т. ч. энерго - и ресурсосберегающих.

При определении НДТ проводится предварительная оценка технологий, включающая следующую последовательность действий [76] :

-  определение области применения НДТ и альтернативных технологий;

-  анализ и обобщение имеющихся данных о выбросах, сбросах ЗВ, образовании отходов в результате применения каждой технологии, об используемых ресурсах;

-  оценка всех видов воздействий на окружающую среду и человека (токсичность для человека, изменение климата, токсичность для водных объектов, образование кислотных осадков, эвтрофикация, истощение озонового слоя);

-  анализ потребления энергии и образования отходов;

-  распределение по значимости выбросов, сбросов ЗВ, потребления первичных ресурсов, используемых в альтернативных технологиях;

-  описание способа оценки экологической проблемы;

-  определение преимуществ технологий, установление ключевых позиций для выбора альтернативных вариантов;

-  установление последовательности сбора данных о затратах;

-  определение затрат, учитываемых при оценке (капитальные затраты, операционные затраты, затраты на техобслуживание, годовой доход, предотвращенные издержки, степень их детализации);

-  определение ограничений и условий, необходимых при обработке и представлении информации о затратах (инфляция, дисконтирование и т. д.);

-  обоснование затрат на охрану окружающей среды.

При определении НДТ необходимо учитывать и оценивать:

-  производительность установок;

-  сроки ввода в эксплуатацию новых или уже существующих установок;

-  временной период на внедрение наилучшего метода;

-  объем потребления и свойства сырья, материалов, используемых в процессе, его энергоэффективность;

-  предупреждение или сведение к минимуму совокупного воздействия выбросов на окружающую среду и рисков для нее;

-  предупреждение аварий и сведение к минимуму их последствий для окружающей среды;

-  обеспечение санитарно-гигиенических требований на рабочих местах и правил техники безопасности;

-  сопоставимые процессы, установки или эксплуатационные методы, которые были успешно опробованы на уровне промышленных предприятий;

-  технические новшества и изменения в области научных знаний и понимания тех или иных вопросов.

Детальный анализ экономических показателей проводится только в случае высокой стоимости технологий.

Каждая технология оценивается на предмет соответствия критериям. В основе методологии определения экологических показателей, учитываемых при определении наилучших существующих технологий, лежит определение, сравнение и выбор наилучших удельных показателей выбросов, сбросов ЗВ и объемов образования отходов, удовлетворяющих требуемым значениям.

В качестве объекта исследования и выявления НДТ целесообразно принять технологические установки (оборудование), производственные процессы, методы, используемые в жизненном цикле углеводородного сырья, начиная с добычи сырья и заканчивая отправкой готовой продукции на рынки сбыта (ГПА, ЭСН, подогреватели, котлы, установка получения серы, установка стабилизации газового конденсата, ремонтные работы на участках ЛЧ МГ без стравливания газа).

Для объектов с особыми условиями эксплуатации (объекты Крайнего Севера, близость к ООПТ, месторождения с повышенным содержанием опасных и вредных компонентов) для каждой установки (процесса) проводится сравнение фактических экологических показателей с показателями соответствующих ГОСТ, ТУ, технологических регламентов, документов стандартизации, международных стандартов (директив). Затем определяются наилучшие фактические показатели, обеспечивающие соблюдение норм качества окружающей среды, установленных законодательством РФ.

Таким образом, при определении НДТ выявляется воздействие технологий на окружающую среду и определяются затраты на их внедрение. Затем проводится сопоставление этих показателей и сравнение технологий. Экономическая эффективность и оценка выгод для окружающей среды после внедрения технологии включает анализ экономической эффективности затрат, распределение затрат по ЗВ, баланс затрат и получение преимуществ для окружающей среды.

Рекомендации по внедрению технологий утилизации выбросов, содержащих шахтный метан

При выборе рациональной схемы утилизации шахтного метана следует учитывать весь комплекс факторов, характерных для горнодобывающего предприятия. Прежде всего, необходимо принимать во внимание концентрацию метана в газовоздушной смеси, повышение которой значительно расширяет возможности использования МВС. Сопоставив представленные выше варианты применения дегазационного метана и вентиляционного метана, можно сделать вывод, что качество ВМ сужает рамки его применения, особенно в качестве основного топлива. К тому же сложность процесса его самостоятельной утилизации влияет на стоимость используемого оборудования, делая дорогостоящей вырабатываемую тепло - и электроэнергию. Необходимо учитывать, что источник вентиляционного метана не может располагаться на большом удалении от утилизационной установки.

При утилизации МВС необходимо учитывать требования Инструкции по дегазации угольных шахт. Метановоздушную смесь, извлекаемую средствами дегазации, запрещается:

-  использовать в факельных установках при концентрации метана менее 25%;

-  сжигать в котельных установках при содержании СН4 менее 30%;

-  применять в качестве топлива газомоторных установок при концентрации метана ниже 35%;

-  использовать для бытовых нужд, если содержание СН4 в смеси менее 50%.

В системах совместного использования дегазационного и вентиляционного метана необходимо сбалансированно оценивать соотношение их дебитов и концентраций. Метан, выбрасываемый системами вентиляции, составляет до 70% всех шахтных выбросов, при этом концентрация его в вентиляционной струе не превышает 1%. Объемы МВС, выбрасываемой средствами шахтовой вентиляции, значительно больше, чем доставляемой системой дегазации. Подаваемая из вентиляционного ствола струя может значительно превосходить производственные возможности утилизационной установки. Следует учитывать характеристики установок, например, газовым турбинам требуется значительно больше избыточного воздуха, чем двигателям внутреннего сгорания, что предполагает большее содержание ВМ в общем объеме топлива.

Негативным моментом может быть возможная нестабильность дебита и концентрации подаваемой МВС. Если в случае использования дегазационного метана достаточно технически решить вопрос регулирования данных параметров, то, например, при утилизации вентиляционного метана в газотурбинных установках на обедненной МВС нестабильность концентрации будет являться решающим фактором.

Исходя из перечисленных условий наиболее рационально внедрение следующих технологий утилизации метана:

-  утилизация дегазационного метана в котельных для получения тепловой энергии;

-  утилизация дегазационного метана в ТЭС для получения тепловой и/или электрической энергии;

-  утилизация вентиляционного метана в каталитической установке для получения тепловой энергии;

-  утилизация шахтного метана в газовой турбине для получения тепловой и/или электрической энергии.

Утилизация вентиляционного метана с использованием энергоустановки РТО выполняется по следующей схеме: метан движется сквозь нагретую керамическую камеру энергоустановки, вступает с ней в процесс теплообмена. Затем нагретый метан окисляется с выделением тепла (рисунок 5.1). Для автономной работы установки достаточно концентрации метана в МВС 0,15%. Газовая смесь извлекается непосредственно из вентиляционного ствола. В процессе утилизации не образовываются NОx ввиду равномерного распределения температуры в системе.

Рисунок 5.1 – Схема утилизации вентиляционного метана в каталитической энергоустановке [77]

Наиболее рациональным выбором для эффективной утилизации вентиляционного метана в качестве основного топлива является энергоустановка РТО. Использование технологии ротационного термического окисления позволит обеспечить объекты внутренней инфраструктуры угледобывающего предприятия тепловой энергией.

Производительность утилизационной установки следует выбирать исходя из производственно-технических условий функционирования угольных шахт и потребностей в тепловой и электрической энергии с учетом дальнейших перспектив развития предприятия.

Для утилизации вентиляционного метана в установке термического окисления допустимо использование следующей технологической схемы. МВС из вентиляционного ствола ротационным компрессором подается по газопроводу в утилизационную установку для получения тепловой энергии. Перед поступлением в энергоустановку осуществляются предварительное отделение влаги во влагоотделителе и окончательная осушка в конденсатосборнике. Для данной схемы утилизации вентиляционного метана возможно использование следующего типового проекта размещения основного оборудования на горном отводе угольной шахты (рисунок 5.2).