Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

3.3.5. Критерии качества для альтернативных видов топлива

Уже в 70-х гг. прошлого столетия возникла идея перерабатывать отходы таким образом, чтобы получать из них топливо. Данные технологии были направлены на улучшение характеристик готового продукта. Однако так как все большее значение приобретал вопрос о содержании в нем вредных веществ, технологии не применялись на территории Германии. Только после вступления в силу Закона о замкнутом производственном цикле и отходах, (Kreislaufwirtschafts-und Abfallgesetz (KrW-/AbfG), 1994) снова возник интерес к получению топлива из отходов. Причем это топливо должно отвечать предъявляемым к нему экологическим требованиям.

Согласно закону главная цель проводимых мероприятий является важным критерием, разграничивающим энергетическое использование отходов от их утилизации. Она должна состоять в использовании энергетического потенциала отходов, а не в утилизации содержащихся в них вредных веществ. Вид и количество примесей, содержащихся в отходах, и являются решающим критерием при определении, когда идет речь об утилизации или использовании.

Еще одним важным фактором является запрет на размещение отходов, не прошедших обработку, на полигонах, введенный в 2005 году. Следовательно, отходы перешли в категорию потенциального топлива. Отходы в качестве топлива-заменителя или вторичного топлива (вторичное топливо – это зарегистрированный товарный знак компании, занимающейся вторичным топливом и переработкой древесины (BGS)) со временем могут заменить жидкие топливные ресурсы, используемые в процессе выработки электроэнергии [41]. При этом отходы можно использовать:

● На мусоросжигательных установках.

● В специальных топочных установках для высококалорийных отходов.

● Совместное сжигание в рамках производственных процессов на цементных и кирпичных заводах или ТЭС, работающих на каменном или буром угле.

Сжигание отходов на цементных заводах и ТЭС подразумевает последующую очистку отходящих газов. Производственный процесс не должен меняться из-за совместного сжигания отходов. С экономической точки зрения совместное сжигание отходов не интересно для производителей, так как требует дополнительных материальных затрат, например, установки дополнительного оборудования по газоочистке, изменения параметров пара для предотвращения коррозии котла или использования антикоррозийной облицовки. Рынок топливозаменителей в основном состоит из трех секторов: производители, потребители и контролирующие органы. Возникающий при этом конфликт интересов отражается в дискуссиях, касающихся требований, предъявляемых к качеству топлива. В то время как контролирующие органы должны, прежде всего, отстаивать экологические интересы, формулировать требования к вредным выбросам и проникновениям в другие компоненты окружающей среды, производители выступают в роли переработчиков отходов. Они формулируют требования исходя из качества сырья и связанным с ним загрязнением окружающей среды. Для потребителей главную роль играют технические аспекты, касающиеся надежности в эксплуатации и качества получаемого продукта. Качество топливозаменителей значительно колеблется вследствие их источника и неоднородности по сравнению с жидкими энергоносителями. Важнейшими характеристиками топливозаменителей считаются:

● Состав

● Топливные характеристики

● Механические свойства

● Поведение в камере сгорания

Для обеспечения безопасности при использовании топливозаменителей и гарантии качества продукции, к заменителям в зависимости от способа их использования должны выдвигаться различные требования. При этом основное внимание должно уделяться теплотворной способности, размеру частиц и содержанию хлора (опасность возникновения коррозий при высоких температурах).

Различные стороны предлагают свои предельные величины и критерии качества для топливозаменителей (табл. 3.15). В Швейцарии на государственном уровне разработаны подробные нормы, в которых Федеральное ведомство по охране окружающей среды, лесному и сельскому хозяйству, (BAFU) определило особенности использования отходах на цементных заводах. В соответствующий список были включены подходящие фракции отходов. Неназванные фракции отходов не должны превышать предельные значения, установленные для токсичных веществ. Использование остаточных бытовых отходов и отсортированных компонентов в основном исключается.

В Италии существуют государственные требования с более низким уровнем регулирования. Аналогично швейцарским документам региональные рабочие сообщества определили предельные значения для использования отходов на цементных заводах и должны были их опубликовать. Однако их утверждение не состоялось вследствие того, что различные регионы не смогли прийти к компромиссу. Финляндия
пошла по пути стандартизации норм и разработала аналог системы управления качеством для видов топлива, получаемых из отходов.

В Германии изначально планировалось ввести знак качества Комитета по условиям поставки и гарантии качества RAL (сегодня Немецкий институт гарантии качества и маркировки) для топливозаменителей. Соответствующее предложение было внесено Комитетом RAL в июле 2000 года. Оно было одобрено, и 1-го июля 2001 года был введен знак качества «RAL-GZ 724» [46]. В 2006 году за знаком качества «RAL-GZ 724» был введен RAL-GZ 727 «Определение биогенной составляющей в топливе вторичной переработки согласно RAL-GZ 724 и других твердых топливозаменителей». До сих пор остается спорным определение предельных величин и нормативов, так как от них зависит, какие виды отходов в принципе попадают под эти нормы [46].

Таблица 3.15

Нормативная база качества альтернативного топлива

Источник

Границы действия

Локальные
области действия

[42]

Предписание к утилизации отходов на цементных заводах; предпосылка к разрешению использования отходов в цементной индустрии

Швейцария

[44]

Национальные спецификации для топлива из отходов

Италия

[45]

Система контроля качества топлива из отходов в рамках нормы стандартизации

Финляндия

[7]

Масштабы и критерии для энергетического использования на цементных заводах

Германия

[46]

RAL – Знак качества для вторичного топлива
«Немецкий институт гарантии качества и маркировки»

Германия

[43]

Предпосылка к разрешению использования отходов в цементной индустрии

Админ. округ Мюнстера

[47]

Критерии приемлемости для замены в сжигании бурого угля

Электростанции

При определении этих величин можно пойти различными путями. Далее представлены различные подходы к определению предельных величин:

● Анализ потоков вещества – без повышения выбросов или концентрации в конечном продукте [42, 43].

● Определение количества тяжелых металлов в различных отходах – возможности стандартного качества вторичного топлива [48].

● Сравнение с первичными энергоносителями – отсутствие каких-либо изменений в выбросах [7].

Дискуссии по определению стандартов качества длятся в Германии в рамках разработки дополнений к 17-му Федеральному Постановлению об ограничении промышленных загрязнений атмосферы. Также остается спорным вопрос о том, в чем должны измеряться предельные величины: в показателях, привязанных к массе, измеряющихся в мг/кг сухого вещества, или привязанных к энергии и измеряющихся в мг/МДж. Для сравнения все величины с гипотетической теплотворной способностью в 18000 кДж/кг переведены в мг/МДж. Если исследуемый вид отходов обладает меньшей теплотой сгорания, то и нормированное содержание твердых металлов должно быть соответственно выше (приложение 5).

В критериях качества, приведенных ниже, большинство допустимых параметров тяжелых металлов определяется с точки зрения гигиены окружающей среды. Так федеральная компания, занимающаяся вторичным топливом, ориентируется на содержание тяжелых металлов, концентрации которых ограничены 17-м Федеральным Постановлением об ограничении промышленных загрязнений атмосферы. Кроме того, необходимы предельные значения параметров, влияющих на безопасность эксплуатации. Так известно о возникновении проблем, вызванных коррозией, которая наступает в результате высокого содержания в отходах хлора. Некоторые тяжелые металлы также вызывают коррозию. Это, прежде всего, цинк, о котором, как правило, забывают, но который образует шлаки на поверхности котлов и также обладает коррозийными свойствами. Так, например, при сжигании биомассы его содержание не должно превышать 800 мг/кг сухого вещества [49].

В Италии в 1997 году были разработаны еще более высокие требования – 500 мг/кг сухого вещества [44]. Следует упомянуть, что данные ограничения устанавливаются индивидуально в зависимости от области использования. Общие критерии установить довольно сложно. В рамках каждого производственного процесса необходимо проводить свои исследования.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074