10912

Таблица 1 - Элементный состав (% по массе)

На рисунке 2 представлена схема теплового и материального балансов сжигания 1 кг отсепарированных ТБО:

Рисунок 2 – Схема котла утилизатора

Экономическую целесообразность инвестиционных вложений позво- ляют оценить показатели общей эффективности, к которым относятся чи- стый дисконтированный доход. В рамках проекта проведена экономиче- ская оценка 3 вариантов финансирования.

− Финансирование за счет собственных средств.

240

−Вложения заемных средств

−Финансирования как собственными, так и заемными средствами

Суммарные капитальные вложения составляют 316 260 000 рублей

[6].

Таблица 2 - Экономическую целесообразность инвестиционных вложений

На основании полученных значений ЧДД для 3 вариантов финансиро- вания. Наибольшую эффективность имеет вариант финансирования за счет собственных средств.

Из рассмотренных в проекте способов обезвреживания твердых бы- товых отходов наиболее рациональным, экологически «чистым» и ради- кальным с точки зрения достижения основной цели в решении проблемы – обезвреживание, ликвидация свалок, предотвращение загрязнения окру- жающей среды – является мусоросжигание в топочных устройствах специ- альных мусоросжигательных котлоагрегатов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.http://esa-conference.ru/wp-content/uploads/files/pdf

2.Ветрова Т. П., диссертация «Эффективность утилизации ТБО» http://www.dissercat.com/content/effektivnost-utilizatsii-tverdykh-bytovykh- otkhodov

3.Клинков А.С., Беляев П.С., Однолько В.Г., Соколов М.В. учеб- ное пособие «Утилизация и переработка твёрдых бытовых отходов» 2015 г. Тамбов

4.Тугов А.Н., статья «Перспективы энергетической утилизации ТБО» концепция управления твердыми бытовыми отходами. Стратегия управления ТБО. file:///C:/Users/user/msw_conception_nitspuro.pdf

5.Фалевич А. С., диссертация «Экономические методы управле- ния проектами по утилизации и переработке твердых бытовых отходов муниципального образования».

241

АБРАМКИНА преподаватель кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция»; ИВАНОВА А.О., студент кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция»

ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский московский государствен- ный строительный университет», г. Москва, Россия, Ivanova.angeli@yandex.ru

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ МУЗЕЕВ

В настоящее время большое внимание уделяется такой важной про- блеме, как экологическая безопасность. Данное понятие представляет со- бой ряд мероприятий по обеспечению требуемых параметров микроклима- та и поддержанию газового состава воздуха исследуемых помещений. При рассмотрении музейных помещений важным фактором является не только создание благоприятной воздушной среды для пребывания человека, но и для сохранения художественных и исторических ценностей [1, 2, 3].

Первым шагом к обеспечению экологической безопасности любого помещения является выявление источников загрязнения и вредных ве- ществ, которые они выделяют. Одним из главных источников загрязнения основных помещений музеев является человек, так как при его дыхании происходят значительные выделения углекислого газа, влаговыделения, в том числе и с поверхности кожи, а также иных химических веществ в ма- лых концентрациях. При неправильной эксплуатации системы вентиляции и кондиционирования воздуха так же могут вызвать ухудшение качества внутренней среды.

Воздух современных городов, где расположены музеи, как правило, загрязнен сернистым газом, сероводородом, озоном, двуокисью азота, ды- мом и другими вредными компонентами. Однако одним из самых опасных загрязняющих веществ в воздухе является пыль, так как она не только лег- ко попадает в здание, где оседает на всех возможных поверхностях, но и может долгое время находиться во взвешенном состоянии. [5] Длительное воздействие взвешенных частиц различного происхождения на поверх- ность экспонатов может вызывать затемнение поверхностей, что требует дорогостоящих ремонтных работ. Некоторые ценные объекты, такие как гобелены и различные предметы одежды могут не подлежать реставрации.

По составу пыль бывает различной в зависимости от ее происхожде- ния. Например, пыль, попадающая вместе с наружным воздухом в поме- щение, содержит высокий процент сажи и смол, а пыль, находящаяся во внутреннем воздухе, содержит волокна различного происхождения, ча- стички ткани, резины, кожи [7]. Химически активные взвешенные частицы могут вступать в реакции с поверхностью экспонатов, разрушая их струк- туру. Так, например, влияние щелочных частиц, выделяющихся в помеще-

242

нии от строительных материалов, может ускорять коррозию металличе- ских изделий [4].

Мелкодисперсная пыль может проникать сквозь незначительные ще- ли защитных витрин, в которых располагаются экспонаты. Ее источниками являются, в основном, предметы интерьера и посетители.

Наиболее удобным способом улучшить качество воздуха в рабочей зоне является применение локальных увлажнителей воздуха [6].

Врамках исследования был проведен мониторинг относительной влажности воздуха в помещении выставочного зала картинной галереи. Измерения производились с помощью логгера Testo 174 H в холодный пе- риод года.

Впомещении был установлен увлажнитель воздуха, работающий по следующему принципу: воздух из помещения через решетчатые отверстия поступает во внутреннюю область увлажнителя, и далее проходит через пластинчатый барабан, который медленно вращается в воде, находящейся

вемкости (Рис. 1). Увлажненный воздух подается в помещение через бо- ковые отверстия. Подобная конструкция позволяет поддерживать требуе- мую относительную влажность, не допуская переувлажнение внутреннего воздуха.

Рисунок 1 – Принцип работы локального увлажнителя воздуха

Для определения среднесуточной счетной концентрации взвешенных частиц в воздушной среде помещения использовался счетчик Fluke 985. Регистрация аэрозольных частиц производится на основе фотоэлектриче- ского метода, использующего зависимость интенсивности рассеянных ча- стиц света от размера частицы.

Результаты исследования По результатам исследования были построены графики суточного

изменения относительной влажности воздуха в помещении картинной га- лереи (Рис. 2). Горизонтальными линиями показан диапазон изменения требуемой относительной влажности воздуха при хранении картин на хол- сте и дереве.

243

Рисунок 2 – результаты измерения относительной влажности воздуха

При отключенном увлажнителе воздуха относительная влажность воздуха остается практически постоянной, ниже нормируемых значений.

При работе устройства требуемая относительная влажность воздуха для хранения картин на холсте достигается через 20 минут после включе- ния.

В таблице представлены результаты измерения счетной концентра- ции мелкодисперсных взвешенных частиц в воздухе картинной галереи.

Таблица 1 – Результаты измерений концентрации мелкодисперсных взвешенных

частиц

Выводы: при исследовании концентрации мелкодисперсных частиц было выявлено ее увеличение. Можно сделать вывод, что в зависимости от размера частиц концентрация уменьшается, а при отсутствии увлажнителя имеет значительный прирост, что говорит нам о том, что установка ло- кальных увлажнителей крайне важна. Благодаря установке локального увлажнителя будет снижаться концентрация мелкодисперсных взвешен- ных части, поддерживаться требуемая относительная влажность. А это способствует в первую очередь экспонатам сохранять свой изначальный облик, также помогает создать комфортные условия для посетителей.

БИБЛИГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Томсон Г. Музейный климат. СПб.: Скифия, 2005.

244

2.Табунщиков Ю. A., Болотов, Е.Н., Бродач, M.M.: Музеи. Отоп- ление, Вентиляция, Кондиционирование. АВОК, Moscow (2018).

3.Табунщиков, Ю.А. Экологическая безопасность жилища// Вен- тиляция. Отопление. Кондиционирование: АВОК.-2007. - №4.-С.4-7.

4.Englund, F., Fjaestad, M., Ferm, M.: Corrosivity of the air and the influence of building and furnishing materials in museums. In.: 12th International Conference on Indoor Air Quality and Climate 2011, pp. 234-2239. Curran Associates, NY (2011).

5.Lazaridis, M., Katsivela, E., Kopanakis, I., Raisi, L., Panagiaris G. Indoor/outdoor particulate matter concentrations and microbial load in cultural heritage collections. Heritage science (3), 34, (2015).

6.Mohd Dzulkifli, S.N., Abdullah, A.H., Leman, A.M.: Design and material in museum: does it affect the ventilation in indoor air quality? ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences 11(11), 7341-7348 (2016).

7.Sharma, S.B., Jain, S., Khirwadkar, P., Kulkarni, S.: The effects of air pollution on the environment and human health. Indian Journal of Research in Pharmacy and Biotechnology 1(3), 391-396 (2013).

БАРЫШЕВА О.Б., к.т.н, доцент кафедры теплоэнергетики, газоснабжения и вентиляции; ХАБИБУЛЛИН Ю.Х., к.т.н, доцент кафедры теплоэнергетики, газоснабжения и вентиляции

ФГБОУ ВО «Казанский государственный архитектурно- строительный университет», Казань, Россия, obbars@gmail.com

ТЕРМОУТИЛИЗАЦИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

В нашей стране и во всем мире переработка и утилизация бытовых отходов становится все более актуальной проблемой. Это касается, в первую очередь, крупных городов, где ежегодно образуются млн. тонн всевозможных твердых бытовых отходов (ТБО). В настоящее время в Рос- сии накоплено, по разным оценкам, от 40 до 93 млрд. тонн ТБО при еже- годном приросте 60 млн. тонн и это только на санкционированных полиго- нах ТБО. Проблема обращения с ТБО главным образом экологическая, но она тесно связана с решением сложных технических, энергетических и экономических факторов.

Одним из перспективных методов переработки ТБО является созда- ние системы разделения и переработки всех компонентов отходов с после- дующим использованием в народном хозяйстве [1, 2]. Для реализации это- го метода существует два подхода [3].

Первый подход – постройка перерабатывающего комплекса, на вхо- де которого имеется неразобранная масса твердых бытовых отходов, а на

245

выходе – конкретные материалы, которые могут быть использованы. Этот подход в чистом виде в современных условиях практически нереализуем.

Разумеется, с технической точки зрения можно качественно разде- лить поток отходов как с помощью роботов, так и путем ручной разборки. Однако этот процесс окажется очень дорогим, что в сегодняшних эконо- мических условиях является неприемлемым.

Второй подход – способ разделения ТБО на отдельные составляю- щие в источниках возникновения. Такой подход нашел распространение в развитых странах. Для этого в жилых зонах устанавливаются контейнеры различных цветов: для пластика, для бумаги, стекла, металла, органики и т.д. В идеале отходы должны разделяться населением или сотрудниками учреждений, производящих отходы.

Но данный подход не может быть реализован без определенных уси- лий властей и сознательности населения. Необходимо создать правовую и экономическую базу для этого процесса. Здесь возможна экономическая заинтересованность населения, поскольку вывоз на небольшие расстояния и переработка отдельных компонентов ТБО может приносить прибыль и наносить меньший урон окружающей среде.

Ещё одним из распространённых способов утилизации ТБО является их сжигание, так как они содержат в себе такие горючие компоненты, как бумага, картон, древесина, текстиль, кожа, резина, полимерная упаковка. При сгорании килограмма этих компонентов выделяется от 4 до 18 МДж энергии, которая может и должна быть использована.

Следует отметить, что при сжигании ТБО в атмосферу выделяются хлористый и фтористый водород, сернистый газ, оксиды азота, а также ме- таллы и их соединения, в основном, в виде аэрозолей. При сжигании отхо- дов, содержащих полимерные материалы, образуются диоксины и фураны [4, 5]. Так называют группу веществ, основу молекул которых составляют два шестигранных углеродных кольца. Если в них нет атомов хлора, то эти вещества токсичны не более, чем, например, бензин. Однако при замеще- нии в кольцах атомов водорода на атомы хлора образуются опасные диок- сины и фураны – всего примерно двадцать соединений разной степени токсичности.

Температура их горения невелика – до 600°С. При таком режиме об- разуется в десятки раз больше диоксинов и фуранов, чем на мусоросжига- тельных заводах, где используется высокотемпературный процесс (свыше

1000°С).

В настоящее время делается ставка на технологии не только по сжи- ганию ТБО, но и переработку выделяемого при этом тепла в энергию. Счи- тается [5, 6], что уже в ближайшее время сжигание с выработкой электри- ческой и тепловой энергии будет основным способом переработки отхо- дов. В будущем мусоросжигательные энергетические установки войдут в интегрированную систему управления отходами вместе с предприятиями

246

по утилизации и вторичному использованию некоторых материалов (ме- талла, стекла, пластика, бумаги и т.д.). Наряду с этим требуется совершен- ствование методов очистки образующихся отходящих газов.

Авторами была разработана установка с усовершенствованной си- стемой очистки вредных выбросов и обладающая высокой экономической эффективностью (Рисунок 1).

В схеме, приведенной на рисунке 1, блок электродов 9 состоит из цилиндрического корпуса 22, электродов 23, подключаемых к трехфазно- му источнику питания 10 и центрального электрода 24, соединенного с ну- левым проводом этого источника питания. Все электроды имеют одинако- вый диаметр.

Рисунок 1 – Схема установки для высокотемпературной переработки твердых бытовых отходов

На схеме (рисунок 1) приняты следующие обозначения: 1 - транс- портер, 2 – сепаратор-металлоотделитель, 3,4 – контейнеры 5 – шнек, 6 – люк загрузки, 7– заслонка, 8 – топочная камера, 9 – блок электродов, 10 – трехфазный источник питания, 11 – активатор дуги, 12 –люк, 13 – контей- нер для твердых продуктов переработки, 14 – дожигатель, 15 – высоко- вольтный блок питания, 16 – свечи зажигания, 17 – озонатор, 18 – сопло для подачи озона, 19 – котел-утилизатор, 20 – турбогенератор,21 – вытяж- ная труба, 22 – корпус блока электродов, 23 – электроды, 24 – центральный электрод.

Установка для высокотермической переработки ТБО работает сле- дующим образом.

Твердые бытовые отходы по транспортеру 1 проходят через сепара- тор-металлоотделитель 2, где отделяется черный металл и сбрасывается в контейнеры 3 и 4. Далее отходы, отделенные от металла шнеком 5 через люк загрузки 6 перекрывается заслонкой 7. В топочной камере 8 размещен блок электродов 9, на который подается электропитание от трехфазного источника питания 10. Каждый из электродов 23, расположенный по пе-

247

риферии корпуса 22 блока электродов цилиндрической формы подключен к одной фазе питания 10, а центральный электрод 24, подключенный к ну- левому проводу, имеет длину на один диаметр больше остальных электро- дов, за счет чего увеличивается зона горения электрических дуг. Кроме то- го, при использовании трехфазного электрического тока имеет место пе- ременное воздействие давления электрических дуг на сгораемые отходы при температурах 1500-1800 °С. Это вызывает энергичное вращение и пе- ремешивание расплавляемых минеральных составляющих, более полное протекание реакций и освобождение минерального остатка от газов. Сле- дует отметить, что использование трехфазной дуги вместо однофазной да- ет экономию электроэнергии до 40%. Возбуждение электрических дуг производится от активатора 11.

Выгрузка твердых продуктов сгорания производится через люк 12 в контейнер 13.

Выходящие из топочной камеры 8 газообразные продукты поступа- ют в дожигатель 14, где происходит их воспламенение и нейтрализация от свечей зажигания 15, питаемых высоковольтным блоком 16.

Для интенсификации процесса нейтрализации газов в дожигатель 14 от озонатора 17 через сопло 18 подается озон. Нейтрализованные газооб- разные продукты сгорания поступают в котел-утилизатор 19. Полученный в котле-утилизаторе пар направляется в турбогенератор 20 для производ- ства электроэнергии. Нейтрализованные и охлажденные газообразные продукты поступают в атмосферу через вытяжную трубу 21. На разрабо- танное устройство получен патент РФ №2669316.

Твердые продукты сгорания могут быть успешно переработаны по различным направлениям. Например, остекловывание золы с использова- нием плазменных технологий позволяет получать искусственный песок для наполнения дорожных покрытий. Зола также может быть использована для получения керамических и бетонных изделий строительного назначе- ния.

Таким образом, твердые отходы от сжигания ТБО могут быть полно- стью утилизированы и возможно получение дополнительной прибыли.

В итоге, предлагается установка способа уничтожения ТБО с усо- вершенствованной системой очистки вредных выбросов и обладающая вы- сокой экономической эффективностью.

Рассмотренный способ ликвидации твердых бытовых отходов обес- печивает получение большого количества дополнительной энергии.

Значимость полученных результатов состоит в создании устройства для ликвидации твердых бытовых отходов с получением минеральной со- ставляющей и дальнейшим ее использованием в качестве строительных составов и изделий различного назначения.

248

В результате предложенного технологического процесса переработ- ки ТБО появляется возможность возвращения для повторного использова- ния дополнительного количества энергии.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Управление потоками отходов / А.М. Гонопольский [и др.] – М.:

ВЕСИ. – 2015. – 463 с.

2.Сбор и переработка твердых коммунальных отходов. / Соколов В.И. [и др.] – М.: Инфра-Инженерия. – 2017. – 176 с.

3.Мамин Р.Г. Инновационные механизмы управления отходами. / Р.Г.Мамин, Т.П. Ветрова, Л.А.Шилова/ – М.: МГСУ. – 2018. – 138 с.

4.Chapman J.L. Ecology / J.L. Chapman., L.L. Chapman, M.J. Reiss. CambridgeUniversityPress; 2ndEdition. – 2009. – 336 p.

5.Картамышева Е.С. Новые технологии переработки отходов в со- временном мире/ Е.С. Картамышева, Д.С. Иванченко // Молодой ученый.

–2017. – №51. – С. 115-118.

6.Сагдеева Г.С. Переработка отходов производства и потребления с использованием их ресурсного потенциала / Г.С.Сагдеева, Г.Р. Петрякова // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. – №6. – С. 194-198.

БЕЛЯЕВА Г.И., ведущий инженер; ЗИГАНШИН М.Г., д-р техн. наук, доцент кафедры теплоэнергетики, газоснабжения и вентиляции

ООО «Газпром трансгаз Казань», г. Казань, Россия, gulnazka16@mail.ru, ФГБОУ ВО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет», г. Казань, Россия, mjihan@mail.ru.

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕМЕНТАХ С ПОЛУУЛИТОЧНЫМ ПОДВОДОМ БАТАРЕЙНОГО ЦИКЛОНА С ВИХРЕВЫМ ПОТОКОМ ВЫБРОСОВ

Широкое распространение батарейных циклонов в пылеочистной технике обусловлено простотой их устройства, надежностью в эксплуата- ции, небольшими капитальными и эксплуатационными затратами. Они эффективны при осаждении взвешенных частиц среднего (от 10 мкм) и крупного размеров, ввиду чего используются в системах первичной обра- ботки выбросов. Для окончательной обработки за ними необходимо уста- навливать аппараты тонкой очистки. При этом мелкие частицы наиболее эффективно осаждаются пористыми фильтрами. Однако это ведет к удо- рожанию, снижает надежность и усложняет систему очистки в целом. Эф- фективность мультициклона может рассчитываться по методикам, осно-

249