Ресурсосберегающие технологии получения т пловой энергии на основе использования твердых горючих отходов углеродсодержащих матриалов

На правах рукописи

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ОТХОДОВ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2008

       

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени (техническом университете)

       Научный руководитель:

       заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор

       Юрий Васильевич Шувалов

       Официальные оппоненты:

       доктор технических наук, профессор

Генрих Александрович Холодняков,

       кандидат технических наук

Татьяна Николаевна Митрофанова

Ведущая организация: ОАО “Гипрошахт”

Защита диссертации состоится 25 июня 2008 г. в 15 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени (техническом университете) Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. 1160.

       С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

       Автореферат разослан 23 мая 2008 года.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

д. т.н., профессор         Э. И. БОГУСЛАВСКИЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие ресурсосберегающих технологий и инвестиции в энергосбережение, с экономических, экологических и социальных точек зрения, имеют преимущество перед наращиванием объёмов добываемых энергоресурсов.

Существующая экологическая напряженность в добывающих и перерабатывающих регионах страны во многом связана с местами складирования твердых 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. Ежегодно лесопромышленный комплекс России перерабатывает более 300 млн м3 древесины при этом образуется около 150 млн м3 пригодных для использования древесных отходов. Освоение этих локальных техногенных месторождений с получением облагороженных топливных ресурсов осуществимо с применением мобильных перерабатывающих установок на основе технологии брикетирования.

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

Большой вклад в исследование технологий брикетирования внесли ученые России, в их числе: , , и др. Совершенствование ресурсосберегающих технологий, на основе способов брикетирования, имеет важное народнохозяйственное значение в достижении поставленных задач “Энергетической стратегии развития России до 2020 года”.

Существующие методы термического брикетирования, окомкования, гранулирования твердых горючих отходов дорогостоящи, трудоёмки и требовательны к качеству исходного сырья. Поэтому наиболее перспективным и универсальным способом является экструдерное брикетирование с применением связующих материалов. Состав и рецептура приготовления топливных брикетов должны изменяться в зависимости от исходных материалов и назначения топлива. Размещение брикетных установок производительностью от 6 до 18 тыс. т брикетов в год производится на основе оценки наличия объёмов сырья и рынков потребления брикетного топлива.

Цель работы – снижение нагрузки на окружающую среду и ресурсосбережение традиционных видов топлива при использовании малоликвидных твердых горючих отходов.

Основная идея работы: производство тепловой энергии целесообразно обеспечивать за счет новых видов топлива, получаемого при облагораживании твердых углеродсодержащих материалов.

Основные задачи работы:

разработка новых видов топлива на основе переработки твердых углеродсодержащих отходов; установление зависимости изменения нагрузки на окружающую среду при получении тепловой энергии с использованием разных видов горючих материалов; разработка оптимальных параметров горючих смесей на основе твердых горючих углеродсодержащих отходов.

Научная новизна работы:

- установлена зависимость экологической нагрузки на окружающую среду от себестоимости выработки тепловой энергии и теплотворной способности топлива;

- определена зависимость изменения нагрузки на окружающую среду при получении тепловой энергии от использования разных видов горючих материалов

Основные защищаемые положения:

Рациональное использование углеродсодержащих горючих отходов добывающих и перерабатывающих отраслей промышленности может быть достигнуто на основе приготовления котельно-брикетного топлива с добавками связующего вещества (глина) 5-7%, активизатора горения (сухой спирт) – 10-15 %. Оптимальный состав брикетного топлива для бытовых нужд обеспечивается добавлением в угольные брикеты низкокалорийных биотоплив (отходы лесного и сельскохозяйственного производства), в соотношении 1/3, снижающих удельные выбросы в окружающую среду СО2 на 26% и создающих допустимую теплоту сгорания топлива. Экологическая нагрузка на окружающую среду в виде удельных выбросов загрязняющих веществ при сжигании углеродсодержащих твердых и жидких топлив определяется установленной экспоненциальной зависимостью от их теплотворной способности и себестоимости выработки тепловой энергии.

Методы исследований. Работа выполнена с использованием комплекса методов исследований, включающего анализ топливно-энергетического баланса страны с определением рациональных путей развития ресурсосберегающих технологий и влияния топливно-энергетического комплекса на окружающую среду; анализ методов переработки твердых горючих отходов с целью получения тепловой энергии; патентно-информационный анализ существующих рецептур и составов брикетного топлива; экспериментальные исследования элементов технологического процесса производства новых видов окускованного топлива; физико-механическая оценка свойств полученных опытных образцов; математическая обработка данных современными компьютерными программами («Котельные» (Версия 3.4), УПРЗА Эколог 3 и др.).

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных методов анализа, привлечением статистических данных угольной отрасли, близкой сходимостью результатов моделирования и теоретических исследований с практическими результатами в области брикетирования, актами внедрения на угольной шахте города Шураб (Республика Таджикистан) и ООО “СевМорТех” (г. Санкт-Петербург) результатов научных исследований, а также справкой об использовании результатов научно-исследовательской работы ОАО “Воркутауголь”.

Практическая значимость работы:

- разработана классификация российских предприятий по объёмам образования твердых горючих отходов и их качественному составу, а также определены прогнозные рынки сбыта облагороженного коммунально-бытового топлива;

- произведен анализ рациональных систем подготовки и переработки углеродсодержащих материалов;

- даны рекомендации по выбору технологических решений, принципиальной схемы, технологического оборудования производственного модуля по переработке твердых горючих отходов;

- разработаны рецептуры и составы топливных брикетов на основе твердых горючих отходов производства;

- произведена оценка эколого-экономической эффективности создания предприятия – объекта переработки твердых горючих отходов.

Личный вклад автора работы заключается в разработке методики исследований, участии в проведении основной части экспериментальных исследований, в разработке рецептур приготовления и составов топливных брикетов, в разработке технологии брикетирования угольного отсева со связующими материалами и модификаторами, в проведении эколого-экономического расчета эффективности применения технологии утилизации и сжигания твердых горючих отходов.

Апробация работы. Основные положения и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 20 международных, российских научно-технических конференциях, совещаниях, симпозиумах, выставках, в том числе: Ежегодная научная конференция молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (г. Санкт-Петербург, 2005 - 2008 гг.), «Неделя горняка» (МГГУ, г. Москва, 2005 -2008 гг.), Научно-практическая конференция в Краковской горно-металлургической академии (Краков, Польша. 2005 г., 2006 г.), LVI Международный форум горняков и металлургов (Фрайберг, Германия. 2006 г.), Международная выставка-конгресс «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (г. Санкт-Петербург. 2005 г., 2006 г.), Международная 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, Россия), справкой об использовании результатов научно-исследовательской работы ОАО “Воркутауголь” (г. Воркута, Россия).

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

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

Благодарность. Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю, заслуженному деятелю науки РФ, профессору, доктору технических наук за внимание, помощь и поддержку, оказываемые в процессе выполнения работы, директору шахты №8 АООТ “Ангишт” , руководителям ООО “СевМорТех” и за помощь в проведении исследований и их реализации на производстве, главному специалисту “Механобр-Техника” за консультации при написании работы.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Рациональное использование углеродсодержащих горючих отходов добывающих и перерабатывающих отраслей промышленности может быть достигнуто на основе приготовления котельно-брикетного топлива с добавками связующего вещества (глина) 5-7% и активизатора горения (сухой спирт) – 10-15 %.

В результате добычи и обогащения каменных углей образуется значительное количество твердых и жидких углеродсодержащих отходов (шлам, отсев) складирующихся в отвалах и шламохранилищах. Утилизация и переработка этих отходов имеет высокую экологическую значимость наравне с возможностью создания ресурсосберегающих технологий.

Современным подходом на новом технологическом уровне является брикетирование твердых углеродсодержащих отходов с целью получения высококалорийного облагороженного топливного брикета предназначенного для сжигания в котлах производительностью менее 30 т пара в час (менее 20 Гкал в час) или в коммунально-бытовых котельных.

Перспективность производства брикетов подкрепляется тем, что по своим качественным характеристикам шламы не уступают добываемым углям. Анализ угольных шламов на ОАО “Воркутауголь” показывает, что они на 50% состоят из мелкозернистых частиц класса (d= 0-0,1 мм) и при этом имеют высокую теплотворную способность (8347 Ккал/кг) с зольностью 22,2 %.

Технология брикетирования мелкодисперсных углеродсодержащих отходов включает в себя: выбор брикетного пресса; подготовку компонентов шихты по влажности и фракционному составу; подбор связующих материалов; определение оптимального состава шихты; организацию процесса сушки брикетов-сырцов (определение времени и температуры обработки); выбор оптимальной формы и размеров брикетов.

Выполненный анализ энергозатрат на формообразование в различных условиях брикетирования позволил определить рациональный метод и основные технологические приёмы прессования. Учитывая эффективность приложения усилий формования методом бесконечного клина и более низкую его энергоемкость, предлагается использовать для брикетирования угольного шлама экструдерный пресс.

Проведенные экспериментальные лабораторные исследования процесса структурообразования брикета показали, что необходимо соблюдение следующих параметров технологического процесса:

1) оптимальный фракционный состав угольной шихты находится в пределах от 0 до 1,25 мм с максимальным размером частиц 2,5 мм;

2) соотношение длины и диаметра брикета определяются зависимостью: , где l – длина брикета, а d – внешний диаметр;

3) универсальным связующим материалом является кембрийская глина, в 6%-ом по массе содержании в брикете;

4) оптимальное влагосодержание шихты при формовании экструдерным прессом – 9-11%;

5) термическая обработка брикетов-сырцов проводится при t=100-150°C в течение 60-80 мин.

Реализация процесса брикетирования угольного шлама целесообразна с использованием разработанной принципиальной технологической схемы брикетного модуля (рис.1).

Рис. 1 Брикетный модуль. Технологическая схема:

1. Электродвигатель с редуктором; 2. Система подачи воды; 3. Бункер;

4. Дозатор; 5. Шнек; 6. Конусообразная рубашка;7. Пустотообразователь;

8. Автомат для резки брикетов ПЛПК 04; 9. Цилиндрический брикет;

10. Виброраскладчик; 11. Сушилка ЛС 1,0-12НК-02.

Данная технология была реализована на угольной шахте № 8 АООТ “Ангишт” в городе Шураб (Республика Таджикистан), где были получены положительные результаты и подтвердились рекомендации научных исследований.

Для оценки и повышения прочности брикета, увеличения скорости воспламенения, было предложено введение в состав смеси модификатора – уротропина (сухой спирт), что позволило достичь новых свойств брикета. Рационально содержание модифицирующей добавки показано на графике (рис. 2).

Разработан и запатентован (получено положительное решение на изобретение) состав угольного брикета с модифицирующей добавкой – сухой спирт при следующем соотношении компонентов, (мас.) %: мелкофракционное топливо – 75–85, кембрийская глина – 5-10, сухой спирт – 10–15, а после набора готовым брикетом окончательной массы его поверхность глазируется легковоспламеняющимсязащитным слоем, который является раствором с 40% содержанием сухого спирта

Рис. 2 Содержание уротропина в брикете

На предприятии и в лабораторных условиях угольные брикеты исследовались по программе технического анализа и анализа элементного состава: зольность - 27,3%, выход летучих компонентов – 31,4%, содержание серы – 0,44%, теплота сгорания – 26 МДж/кг; что говорит нам о возможности применения этого топлива в малой энергетике.

Брикетирование отходов углеобогащения целесообразно производить с использованием брикетного пресса с низким уровнем энергопотребления и высокой производительностью по готовому продукту.

Усовершенствование технологии брикетирования привело к разработке и изготовлению опытного образца нового конвейерного брикетного пресса отличающегося простым конструкционным исполнением, позволяющим обеспечить высокую производительность по готовой продукции (1,5 – 2 т брикетов в час) при низком уровне потребления электроэнергии: 5,5 – 6 кВт/ч.

Основу пресса составляют два кинематически связанные с приводом подвижных рабочих органа с возможностью подачи в пространство между ними прессуемой массы (рис. 3).

Рис. 3 Конвейерный брикетный пресс.

В состав пресса входит: 1. Вертикальный контур с перегородками; 2. Наклонный контур; 3. Стойка контура 1; 4. Стойка контура 2; 5. Приводной барабан контура 1; 6. Приводной барабан контура 2; 7. Натяжной блок контура 1; 8. Натяжной блок контура 2; 9. Опора трения контура 1; 10. Опора трения контура 2; 11. Боковая стенка левая (не показана); 12. Боковая стенка правая (не показана); 13. Перегородка; 14. Мотор-редуктор; 15. Рама; 16. Плита; 17. Винтовая стяжка левая; 18. Винтовая стяжка правая.

Таким образом, производство и получение энергии за счет использования окускованного топлива на основе малоликвидных горючих материалов позволяет уменьшить потребление традиционных энергоресурсов, снизить негативное воздействие на природную среду (утилизация отходов и сокращение удельных выбросов загрязняющих веществ), а также получить социальный и экономический эффекты благодаря созданию производственных мощностей и реализации готовой продукции.

2. Оптимальный состав брикетного топлива для бытовых нужд обеспечивается добавлением в угольные брикеты низкокалорийных биотоплив (отходы лесного и сельскохозяйственного производства), в соотношении 1/3, снижающих удельные выбросы в окружающую среду СО2 на 26% и создающих допустимую теплоту сгорания топлива.

Применение коммунально-бытового топлива на основе отходов углеобогащения невозможно из-за высокой температуры горения, превышающей предельно допустимую для бытовых отопительных устройств, а также повышенной концентрации загрязняющих веществ в дымовых газах. В таком случае необходимо привлечение энергетического потенциала биотоплива, которое можно вводить в состав угольного брикета.

Введение в состав брикета биоресурсов (древесный опил, солома, шелуха) требует их подготовку по фракционному составу. Проведение экспериментального измельчения на молотковой дробилке МД 3x2 производства “Механобр-техника” и опытное брикетирование полученных фракционных составов, оцениваемое по пластичности смеси, показало, что выход максимальных по крупности частиц древесины не должен превышать 3 мм. Исходя из этого, был принят фракционный состав, полученный при установке на молотковую дробилку решетки с 3 мм размером ячейки: 3 мм – 29,5 %, 1 мм – 17,6 %, 0,5 мм – 17,3 %, 0,3 мм – 29,5%.

Отработать технологию производства и способ получения топливных брикетов удалось на опытно-промышленной площадке ООО “СевМорТех” (г. Санкт-Петербург, Россия). В качестве основного брикетирующего оборудования был взят экструдерный пресс схожий по техническим параметрам с экструдерным прессом конструкции .

По этой технологии были получены брикеты содержащие: угольную мелочь, древесный опил, навоз, нефтешламы. Оптимальным составом является следующее процентное соотношение компонентов, масc. %: древесные отходы – 35-40; навоз (пластификатор) – 10; угольная мелочь – 15; нефтешламы – 5; остальное - вода.

Проведенные лабораторные исследования топливных брикетов по физико-механическим и качественным характеристикам в ОАО “Ленэнерго” показали, что массовая доля общей влаги в рабочем состоянии брикетов – 11%, зольность – 15%, теплота сгорания низшая – 15,8 МДж/кг, выход летучих веществ – 41,7%, массовая доля общей серы – 0,2 %.

Итоги испытаний свидетельствуют о рациональности использования в производстве топлива для котельных и бытовых нужд предложенных составов брикетов.

Для исследования качественных характеристик брикетов на основе древесных опилок (d < 3 мм) и угольной мелочи (d < 1 мм) были подготовлены 5 составов опытных образцов (рис. 4).

На основе полученных результатов удалось определить зависимость выбросов СО2 и теплотворной способности от процентного содержания угля и опилок в составе поликомпонентных брикетов.

Рациональное соотношение уголь/опилки в составе смеси является – 1/3, так как выбросы СО2 снижаются на 26% по сравнению угольными брикетами, а теплотворная способность сокращается более чем на 20% и составляет 16 МДж/кг, что превосходит теплотворную способность опилок более чем на 5 МДж/кг и древесные брикеты на 2-2,5 МДж/кг.

Рис. 4 Зависимости параметров брикетов от их качественного состава

Применение топливных брикетов из угольной мелочи и древесного опила снижает расход энергоносителя при получении тепловой и электрической энергии на 40% без значительной модификации котельного оборудования.

3. Экологическая нагрузка на окружающую среду в виде удельных выбросов загрязняющих веществ при сжигании углеродсодержащих твердых и жидких топлив определяется установленной экспоненциальной зависимостью от их теплотворной способности и себестоимости выработки тепловой энергии.

Производство тепловой и электрической энергии при использовании твердых и жидких топлив неминуемо связано с различной степенью нагрузки на окружающую среду. Решением экологических и ресурсосберегающих задач является вовлечение в топливный баланс брикетного топлива на основе: отходов обогащения каменных углей (шлам, отсев), деревообработки (опил, щепа, стружка), производства сельскохозяйственной продукции (солома, шелуха) и торфяной промышленности. Перспективность применения тех или иных видов топлива зависит от их качественных характеристик (теплотворная способность), стоимостных параметров и объёмов удельных выбросов загрязняющих веществ при их сжигании.

Использование различных видов топлива для получения тепловой и электрической энергии требует его затрат от 34 до 42 кг у. т. на ГДж получаемого тепла или от 0,276 до 0,345 кг у. т. на 1 кВт ч вырабатываемой электроэнергии (табл. 1).

Таблица 1 – Соотношение эколого-экономического ущерба для различных топлив (атмосферные выбросы)

Топливо	Экологоэкономический ущерб, руб./ГДж
Уголь каменный	0,2-0,5
Уголь бурый	0,3-0,6
Сланец	0,3-0,6
Торф	0,06-0,1
Брикеты древесные	0,2-0,3
Мазут	0,1-0,2
Природный газ	0,005-0,01

Определено, что наибольший эколого-экономический ущерб (атмосферные выбросы) образуется при сжигании каменного, бурого угля и сланца, а наименьший при сжигании природного газа. Сопоставим качественные характеристики традиционных энергоресурсов с брикетным топливом различного состава (табл. 2).

Таблица 2 – Показатели углеродсодержащих видов топлива

№, п/п	Топливо	Q, кДж/кг	C, руб./Гкал	А, кг/т у. т.
SOx	NOx	CO
1	Мазут	42245,0	950,0	45,1	7,1	7,2
2	Уголь каменный	26430,0	806,0	20,0	11,0	22,0
3	Уголь бурый	18980,0	580,0	16,8	7,9	8,4
4	Торф кусковой	14450,0	468,0	3,2	28,9	46,9
5	Торф фрезерный	14286,0	422,0	3,1	29,1	47,0
6	Сланец	12450,0	490,0	19,0	6,2	20,0
7	Древесная щепа	11200,0	440,0	0,5	19,2	72,4
8	Шелуха зерновых	9120,0	380,0	0,8	25,0	58,7
9	Брикет угольный	28700,0	460,0	18,4	7,3	6,4
10	Брикет буроугольный	22870,0	680,0	16,0	5,0	35,9
11	Брикет древесный	18450,0	680,0	0,5	18,7	70,0
12	Брикет торфяной	16430,0	920,0	3,4	28,9	48,0
13	Брикет из с/х отходов	14560,0	720,0	1,0	41,0	65,6

Примечание: Q – теплотворная способность топлива; C – себестоимость производства 1 Гкал тепловой энергии; A – удельные выбросы загрязняющих веществ на 1 т у. т.

Проведенный анализ качественных характеристик традиционных энергоресурсов и брикетного топлива показывает наличие зависимостей нагрузки на окружающую среду в виде удельных выбросов загрязняющих веществ от теплотворной способности топлива и себестоимость производства энергии, представленных на рис. 5 и 6.

Рис. 5 Зависимость нагрузки на окружающую среду от теплотворной способности традиционного топлива при его сжигании

Рис. 6 Зависимость нагрузки на окружающую среду от теплотворной способности брикетного топлива при его сжигании

Зависимость нагрузки на окружающую среду от себестоимости выработки тепловой энергии при сжигании традиционных энергоресурсов и брикетного топлива представлена на рис. 7 и 8.

Рис. 7 Зависимость нагрузки на окружающую среду от себестоимости выработки тепловой энергии при сжигании традиционного топлива

Рис. 8 Зависимость нагрузки на окружающую среду от себестоимости выработки тепловой энергии при сжигании брикетного топлива

При сжигании традиционного топлива экологическая нагрузка на окружающую природную среду в виде удельных выбросов загрязняющих веществ имеет экспоненциальную зависимость от теплотворной способности топлив и стоимости производства 1 Гкал тепла:

- удельные выбросы SOx снижаются при снижении стоимости тепловой энергии и снижении его калорийности, а увеличиваются по обратной зависимости;

- удельные выбросы NOx снижаются при увеличении стоимости тепловой энергии и увеличении его калорийности, а увеличиваются по обратной зависимости;

- удельные выбросы CO снижаются при увеличении стоимости тепловой энергии и увеличении его калорийности, а увеличиваются по обратной зависимости;

При сжигании брикетного топлива на основе твердых горючих отходов производства экологическая нагрузка на окружающую природную среду в виде удельных выбросов загрязняющих веществ имеет экспоненциальную зависимость от теплотворной способности топлив и себестоимости производства 1 Гкал тепла:

- удельные выбросы SOx снижаются при увеличении стоимости тепловой энергии и снижении его калорийности, а увеличиваются по обратной зависимости;

- удельные выбросы NOx снижаются при снижении стоимости тепловой энергии и увеличении его калорийности, а увеличиваются по обратной зависимости;

- удельные выбросы CO снижаются при снижении стоимости тепловой энергии и увеличении его калорийности, а увеличиваются по обратной зависимости.

Полученной экспоненциальной зависимостью можно пользоваться при ориентировочной оценке перевода котельной с одного вида топлива на другое и при организации производства тепловой энергии в районах имеющих различные виды топливно-энергетических ресурсов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, в которой решена важная актуальная задача снижения нагрузки на окружающую среду и ресурсосбережение традиционных видов топлива при использовании малоликвидных твердых горючих материалов.

Выполненные автором исследования позволяют сделать следующие выводы и дать рекомендации, направленные на развитие ресурсосберегающих технологий:

1. Установлено, что рациональным способом облагораживания отходов углеобогащения является экструзионное брикетирование с использованием связующих материалов, отличающийся низкой металлоёмкостью и энергозатратами при производстве топливных брикетов.

2. Определено, что для брикетирования в экструдерном прессе оптимальный фракционный состав угольной шихты находится в пределах 0-1,25 мм с максимальным размером частиц 2,5 мм, влажность шихты не должна превышать 9-11%, а термическую обработку брикетов перед отправкой на склад нужно проводить при t=100-150°C в течение 60-80 мин, форма брикетов должна быть цилиндрической с продольной перфорацией.

3. Установлено, что рациональное использование углеродсодержащих горючих отходов добывающих и перерабатывающих отраслей может быть достигнуто приготовлением брикетного топлива с модифицирующей добавкой – сухой спирт при следующем соотношении компонентов, (мас.) %: мелкофракционное топливо – 75–85, кембрийская глина – 5-10, сухой спирт – 10–15, а после набора готовым брикетом окончательной массы его поверхность глазируется легковоспламеняющимся защитным слоем, который является раствором с 40% содержанием сухого спирта.

4. Установлено, что рациональная рецептура приготовления угольно-брикетного топлива для бытовых нужд, обеспечивающаяся добавками низкокалорийных биотоплив в состав брикета, маc. %: древесные отходы – 35-40, навоз (белкозин) – 10, угольная мелочь – 15, нефтешламы – 5, остальное вода; приводит к снижению выбросов в окружающую среду CO2 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 различных видов углеродсодержащих отходов, имеет экспоненциальную зависимость от себестоимости выработки тепла и теплотворной способности топлива.

6. Установлено, что при переводе отопительно-производственной котельной шахты Воргашорская на угольно-брикетное топливо, 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 этом ежегодная плата за загрязнение атмосферного воздуха сократится на 29% с 1361,234 тыс. руб. до 972,996 тыс. руб., а стоимость 1 Гкал тепловой энергии сократится на 70,9 руб. (с 485 до 414,1 руб./Гкал) при снижении общих расходах на производство тепловой энергии более чем на 4,7 млн руб./год.

Основные положения работы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Никулин новых способов переработки горючих твердых отходов горнодобывающих отраслей // Записки горного института – СПб., СПГГИ(ТУ), 2004 г. – СПб.: СПГГИ, 2004, Т.159. Часть 1. С. 57 – 59.

2. , , Никулин нетрадиционных видов топлива // Горный информационно-аналитический бюллетень – Москва, МГГУ, №10, 2005 г. – М.: МГГУ, 2005 – С. 161 – 166 .

3. , , Нифонтова рациональных составов топливно-энергетического сырья для выработки тепловой энергии котельными Ленинградской области // Записки горного института – СПб, СПГГИ, 2005 г. – СПб.: СПГГИ, 2005 – Т.166. С. 231 – 233.

4. Никулин новых способов переработки отходов растительной биомассы в сельскохозяйственном производстве // Записки горного института – Санкт-Петербург, СПГГИ, 2006 г. – СПб.: СПГГИ, 2006 – Т.167. Часть 2. С. 106 – 109.

5. и др. Безопасность жизнедеятельности трудящихся в горнодобывающих регионах Севера // Монография. СПб: Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы (МАНЭБ). – 2006. - 640 с.

6. , Никулин технологии получения тепловой энергии на основе переработки твердых горючих углеродсодержащих отходов // Записки горного института – Санкт-Петербург, СПГГИ, 2007 г. – СПб.: СПГГИ, 2007 – Т.170. Часть 1. С. 139 – 141.

7. , Никулин и утилизация отходов горного производства // Горный информационно-аналитический бюллетень – Москва, МГГУ, №2, 2007 г. – М.: МГГУ, 2007 – С. 221 – 224.