Отработанные железнодорожные шпалы — экологически безопасный, возобновляемый вид топлива

Проблема утилизации железнодорожных шпал — острейшая для транспортной отрасли. Изъятые из пути шпалы подлежат захоронению на региональных полигонах промышленных отходов, однако из-за их переполненности зачастую складируются в местах, не предусмотренных для их хранения. В соответствии с законодательством несанкционированное размещение вредных отходов нередко дорого обходится их владельцам. Между тем, утилизация не только замыкает жизненный цикл продукта, но и одновременно может стать альтернативным источником энергии и ценного сырья.

Проблемы утилизации отработанных железнодорожных шпал. Для увеличения срока службы деревянных шпал в РФ применяют в основном угольные (масло каменноугольное) и нефтяные (жидкость термокаталитическая (ЖКТ)) антисептики. Данные антисептики содержат в своем составе органические соединения, обладающие высокой летучестью, токсичными, канцерогенными свойствами.

Каменноугольное креозотовое (пропиточное) масло — продукт перегонки каменноугольной смолы при температуре от 200 до 400°. Это жидкость темно-коричневого цвета (удельный вес 1,05—1,10 г/см3, температура кипения 180-200 Со) с едким ароматом.

Периферийная часть шпалы на 80 % состоит из каменноугольного масла, которое, в свою очередь, содержит 20,1 % фенолов, 17,2 % фенантренов, 16,9 % пиренов, 22 % ацетона и 12 % бута- нола. Эти соединения, попав в воздух, способны вызвать тяжелые отравления у людей и появление онкологических заболеваний.

В настоящее время до 75 % железнодорожных путей на территории России и ближнего зарубежья проложено с использованием деревянных шпал. Анализ сравнения достоинств и недостатков деревянных и железобетонных шпал дает основание предполагать, что указанное соотношение вряд ли будет изменяться в пользу последних. Общий годовой объем продукции шпалопропиточных заводов (ШПЗ) — 7,75 млн шпал и 3770 комплектов брусьев для стрелочных переводов. Кроме того, в настоящее время в подразделениях ОАО «РЖД» накоплено более 500 тыс. тонн деревянных шпал, пропитанных антисептиками. Региональные полигоны промышленных отходов переполнены, и подразделения дорог вынуждены накаливать отслужившие срок шпалы в местах, не предусмотренных для их хранения. Такое несанкционированное размещение отходов приводит к экологическим выплатам, которые при размещении отходов 3 класса опасности на полигонах токсичных отходов составляют 1288,2 руб/тонну.

Экологическая стратегия РЖД. «ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТРАТЕГИЯ ОАО «РЖД» НА ПЕРИОД ДО 2015 ГОДА И ПЕРСПЕКТИВУ ДО 2030 ГОДА» в качестве цели указано:

к 2015 г.:

• сократить на 30 % накопленные в процессе прошлой хозяйственной деятельности неу- тилизированные отходы (шпалы отработанные деревянные и железобетонные, опоры контактной сети, отсев щебеночного балласта, нефтесодержащие отходы и т.д.);
• повысить до 40 % уровень использования отходов в качестве источника вторичных материалов и энергоресурсов.

к 2030 г.:

• повысить до 70 % уровень использования отходов в качестве источника вторичных материалов и энергоресурсов;
• обеспечить полное обезвреживание и утилизацию накопленных в процессе прошлой хозяйственной деятельности отходов;
• обеспечить полное обезвреживание и утилизацию текущего образования отходов.

В связи с этим все больше на передний план выступает проблема завершения жизненного цикла данных изделий, а именно: эффективная и экономически целесообразная утилизация шпал различных типов.

Специалистами ЗАО «Энергетические схемы и технологии» предлагается оборудование по утилизации отработанных шпал на основе технологии газификации, позволяющее решить все насущные проблемы, а именно, обеспечить:

1. Необходимую производительность утилизации отходов в соответствии со сроками, указанными в экологической стратегии ОАО «РЖД».
2. Требуемые экологические показатели в процессе утилизации.
3. Использование шпал в качестве топлива для производства электрической энергии для собственных нужд РЖД.
4. Замещение значительного количества угольного топлива в ведомственных котельных на возобновляемый вид топлива — отработанные железнодорожные шпалы.

Все это позволит логично замкнуть жизненный цикл отработанных деревянных железнодорожных шпал, дав им возможность вторично эффективно отработать на заключительной стадии существования.

Описание технологии утилизации отработанных железнодорожных шпал с использованием технологии газификации.

Известно, что диспергирование и гомогенизирование биотоплива уменьшает неполноту сгорания углеводородных соединений, при этом степень обезвреживания имеющихся вредных примесей многократно увеличивается по сравнению с обычным сжиганием.

Необходимым условием для последующей успешной и экологически чистой утилизации шпал является их предварительное измельчение в щепу на рубительной машине, и возможная предварительная сушка до относительной влажности не более 20 %. Для обеспечения нормальной работы рубительной машины все металлические предметы из шпалы необходимо удалить. По имеющимся сведениям, при наличии простейшего вспомогательного инструмента один работник в состоянии очистить от оставшегося металла до 100 отработанных шпал в смену из зоны их промежуточного перед утилизацией размещения.

Базовым в составе предлагаемого комплекса является газогенератор обращенного процесса газификации. Природа получения каменноугольной смолы аналогична природе образования пиролизных смол в процессе газификации древесины.

Газификация шпал, предварительно измельченных в щепу и высушенных до необходимой влажности осуществляется путем его термического разложения с недостатком кислорода при температуре 900-1100 Со. При этом, имеющийся в щепе антисептик (креозот) параллельно с выделением летучих из древесины переходит в газообразное состояние. Последовательно происходящие при газификации сначала окислительные, затем при прохождении газами слоя раскаленного угля восстановительные процессы, обеспечивают получение в результате термохимических реакций генераторного газа. Полученный в газогенераторе газ, содержащий горючие газы: водород, угарный газ (окись углерода) и некоторое количество метана, может использоваться, как для теплового применения путем сжигания в специальных горелках, так и для производства электроэнергии после его предварительной очистки и охлаждения.

Дата публикации: 29.01.2011

Похожие записи:

• Опыт реализации магистерском программы «возобновляемые источники энергии» в национальном исследовательском томском политехническом университете
• Автономный энергетический центр по утилизации отходов сельскохозяйственных предприятий
• Кластерный подход при формировании технопарков рационального природопользования
• Акустическая паровая внутрикапельная кавитация — новое направление для создания эффективных энергосберегающих и экологически чистых технологий
• Каталитическая интенсификация процессов переработки возобновляемого растительного сырья в биотоплива
• Комплексное использование германий содержащих углей с получением исходного сырья для производства солнечных батарей