Повышение эффективности и безопасности утилизации нефтесодержащих отходов методом сжигания
Руководитель проекта: Наталья Демина
ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА
КАТЕГОРИЯ
РУБРИКА
ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА - Управление
отходами. Малоотходная и безотходная технологии - Удаление, сбор, обезвреживание, переработка и утилизация газообразных,
жидких и твердых отходов. Оборудование и методы
КЛАССИФИКАЦИЯ
Другое
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТКИ
Нефтесодержащие отходы (НО) являются одними из доминирующих загрязнителей окружающей среды. За год в России образуется 510 млн. т. загрязненного НО грунта, что превышает норму образования на 380 млн. т.. По данным Министерства природных ресурсов в Хабаровском крае накоплено свыше 80 тыс. т. НО, объём которых ежегодно увеличивается на 8-9 тыс. т. Явных загрязненных почв в крае более 36 км2.
Загрязнение почвенного покрова НО представляет собой серьезную угрозу, т.к. со временем возможно проникновение НО до уровня грунтовых вод. В связи с этим в настоящее время одной из приоритетных задач является защита геологической среды от углеводородного загрязнения путем совершенствования утилизирующей техники и технологии.
В том случае, если глубина проникновения НО в грунт превышает 60 см., то такой грунт не подлежит биологической очистке и его утилизируют огневыми методами (сжигают).
Недостатки метода сжигания в современных российских утилизирующих установках:
- сжигается большое количество ценного углеводородного топлива, которое можно было бы использовать;
- полное отсутствие предварительной подготовки сжигаемого загрязненного грунта перед подачей в печь (дробление, перемешивание, обеднение, обводнение) или отсутствие какого-либо из ее этапов;
- подача загрязненного грунта в печь осуществляется неравномерно и порционно, этапами в результате чего появляются колебания концентрации кислорода в реакторе, что вызывает выход условий горения за пределы нормативных (снижение температуры горения, образование балластных газов), и в окружающую среду вместо безвредных углекислого газа и паров воды выделяется большое количество сажи, тяжелых металлов и других отравляющих веществ;
- невозможность утилизации грунта, загрязненного НО свыше 10%, т.к. это приводит к выходу из строя утилизирующей техники.
ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА:
Для решения данной проблемы предлагается разработка технологической схемы подготовки загрязненного грунта перед его подачей в установку для сжигания. Данная схема включает в себя несколько этапов:
- 1 этап. Дробление и перемешивание грунта. На этом этапе предлагается использовать специально разработанный (согласно теории смесеобразования на основании реологических свойств замазученных грунтов) смеситель, позволяющий в минимальное время и наиболее эффективно перемешивать замазученный грунт, что позволит на следующих этапах избежать появления углеводородов (в крупных кусках грунта), не вступивших в реакции окисления. (Регистрационный номер заявки № 2010104589 дата поступления: 09.02.2010).
- 2 этап. Обеднение и обводнение грунта. Динамическое отстаивание перемешанного грунта при температуре 50°С (нагрев от утилизирующей установки) в специальных бункерах-отстойниках. Этот этап позволяет одновременно отделять до 60% содержащихся в грунте НО; сжигать без добавления дополнительного песка сильно загрязненный НО грунт (загрязнение более 10%); подавать в установку на сжигание обводненный грунт, что значительно ускорит окисление, без вдувания дополнительного воздуха, за счетустранения дефицита кислорода в зоне протекания реакции (такой эффект достигается путем резкого увеличения количества активных центров горения, которыми являются атомарный водород Н+ и гидроксил ОН-, образующиеся в результате диссоциации паров воды в зоне пламени). На этом этапе целесообразно использовать техническую (замазученную) воду, например, от автомоек. Это позволит получить больше мазута на стадии отстаивания, а также эффективно решить проблему утилизации технической воды.
Принцип действия схемы:
Схема представляет собой смеситель, соединенный с двух сторон ленточными транспортерами с двумя бункерами-отстойниками, которые в свою очередь соединены ленточными конвейерами с утилизирующей установкой. Утилизирующая установка загружается равномерно непрерывно попеременно из двух бункеров-отстойников перемешанным, обедненным, обводненным грунтом. В то время, как установка загружается грунтом из первого бункера, происходит подготовка грунта во втором бункере и т.д. Время на каждом этапе, а также количество бункеров-отстойников подбирается с учетом производительности утилизирующей установки. Мазут после отстаивания отсасывается насосами и сливается в цистерны. Циркуляция воды в схеме замкнутая. Проект разрабатывался для установки УЗГ1М брянского предприятия «Скорая экологическая помощь».
Полезность проекта:
- Благодаря непрерывной равномерной подаче перемешанного, обедненного НО, обводненного грунта исключаются колебания концентрации кислорода в реакторе, углерод максимально полно окисляется кислородом, процентное содержание НО в грунте не превышает 10%, в результате чего условия горения соответствуют нормативным нормам, что позволяет снизить выделения вредных отравляющих веществ (угарный газ, оксиды тяжелых металлов, сажа) в атмосферу до предельно допустимых параметров.
- Сохранить здоровье рабочего персонала, обслуживающего установку.
- В ходе процесса получить чистый песок, без примесей нефтяных фракций, с возможностью его дальнейшей реализации, например для изготовления строительных материалов (бетон, цемент).
- Сжигать загрязненные грунты с большим процентом содержания НО без добавления песка.
- Отделять большую часть НО от замазученного грунта для дальнейшей реализации.
- Устранить необходимость при сжигании подавать дополнительный воздух для ускорения реакции окисления.
- Утилизировать техническую (замазученную) воду, например с автомоек или других предприятий, с возможностью отделения от нее НО.
- Повысить срок эксплуатации установки, осуществляющей сжигание грунта.
Новизна проекта:
Разработаны:
- Технологическая схема подготовки замазученного грунта, осуществляющая непрерывную равномерную подачу подготовленного замазученного грунта в печь для утилизации (во всех имеющихся прототипах подача НО в печь неравномерная и порционная; не используется этап обводнения грунта, значительно ускоряющий реакцию окисления в реакторе);
- Конструкция рабочего органа смесителя, оптимально разработанного для перемешивания и дробления замазученного грунта на основании теории перемешивания (регистрационный номер заявки № 2010104589 дата поступления: 09.02.2010).
Ориентировочные затраты на внедрение:
Смеситель замазученных грунтов шнековый (изготовление) ≈ 100000 руб.
Бункер-отстойник (2 шт) ≈ 50000*2 (изготовление) =100000 руб.
Ленточный конвейер (закупка) ≈ 5000*4=20000 руб.
Итого: 100000+100000+20000=220000 руб.
Минимальный ориентировочный экономический эффект от внедрения:
Реализация песка
Стоимость 1 м3 песка ≈ 200 руб./т.
Производительность установки = 4 т/ч, выход песка ≈ 800 кг/ч.
При работе установки 22 дня в месяц по 8 ч. в день прибыль составит: (800*8)/1000*200*22=28160 руб./мес.
Реализация мазута
Стоимость 1 т. Мазута ≈ 6000 руб.
Выход мазута за 1 ч. ≈ 25 кг/ч.
При работе установки 22 дня в месяц по 8 ч. в день прибыль составит: (25*8)/1000*6000*22=26400 руб./мес.
Итого:
При работе установки 22 дня в месяц по 8 ч. в день общая прибыль составит: 28160+26400=54560 руб./мес.
Окупаемость проекта:
220000/54560=4,03, т.е. окупаемость проекта составит 4 месяца.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ НОВИЗНА И АКТУАЛЬНОСТЬ ИДЕИ
Актуальность:
1. В настоящее время грунты, загрязненные нефтеотходами на глубину более 60 см, сжигаются, т.к. биологические и химические методы очистки в этом случае нерациональны и не приводят к желаемому результату. При этом, вместе с непригодным для жизни грунтом, напрасно сжигается огромное количество нефтеотходов (миллионы тонн по всей России), таких как мазут, нефть и т.д., которые являются прекрасным топливом и могли бы использоваться по назначению. Поэтому отделение большей части нефтеотходов от замазученного грунта перед его сжиганием представляется на сегодняшний момент актуальной задачей.
2. Помимо мазута при сжигании замазученного грунта образуется большое количество песка, которое также можно использовать для реализации на приготовление строительных материалов(при условии правильно организованного процесса сжигания).
3. Неправильно организованный процесс сжигания замазученного грунта наносит серьезный урон окружающей среде и человеку (угарный газ, сажа, диоксины, оксиды тяжелых металлов), поэтому актуально внедрять экологически безопасную технологию утилизации.
Новизна:
1. Технологическая схема подготовки замазученного грунта обладает непрерывной раномерной подачей загрязненного грунта в печь для сжигания. Такая подача позволяет на всем этапе сжигания поддерживать на одном уровне концентрацию кислорода в реакторе, а следовательно и температуру горения, которая в конечном счете и определяет какие продукты будут образовываться при сжигании: безвредный углекислый газ, вода и чистый желтый песок или угарный газ, сажа и грязный черный песок, включающий в себя не пережженые нефтяные фракции. Таким образом такая подача грунта не только обеспечит экологическую безопасность при работе печи, но и позволит получать чистый песок для дальнейшей реализации (производство сторительных материалов), а также сохранит здоровье обслуживающего персонала.Во всех имеющихся аналогах грунт загружается в печь прерывно: порциями или этапами через определенное время, что вызывает резкий скачок уровня кислорода в реакторе и выход условий горения за пределы нормативных: начинает снижаться температура горения, от вдувания дополнительного количества воздуха (чтобы поднять концентрацию кислорода) в реакторе появляются балластные газы, что опять же снижает температуру горения и кроме того приводит к образованию окалины, в топку начинают добавлять дополнительное топливо и т.д. Все это в конечном итоге приводит к загрязнению окружающей среды, лишним затратам, преждеврменному выходу из строя самой печи (к этому особенно быстро приводит процесс образования окалины) и существенному подрыву здоровья обслуживающего персонала.
2. Схема подготовки замазученного грунта включает в себя этап обводнения, который значительно повышает скорость окисления углеводородов в реакторе печи и устраняет необходимость вдувания дополнительного количества воздуха, который приводит к неблагоприятным последствиям, описанным в пункте 1.
3. Внедрение схемы позволит сжигать без добавления песка сильно замазученные грунты.
4. В схеме предусмотрено отстаивание грунта в технической (замазученной) воде от предприятий, что позволит, во-первых, эффективно решить проблему утилизации замазученной воды; во-вторых, повысить общее количество отстоянных нефтеотходов, за счет отстаивания нефтеотходов, содержащихся в воде; в-третьих, получать прибыль от утилизации замазученной воды.
5. На основании теории перемешивания разработана конструкция смесителя специально для перемешивания и дробления замазученного грунта, позволяющая максимально быстро и наиболее эффективно перемешивать именно замазученный грунт, что в свою очередь снижает общее время работы утилизирующей установки и исключает возможность появления непрореагировавших с кислородом нефтеотходов в песке на выходе из установки.
ЗАЩИТА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ В СЛУЧАЕ ОТСУТСТВИЯ ПАТЕНТОВ
В ближайшем будущем планируется подать заявку на полезную модель на разработанную технологию подготовки загрязненного нефтеотходами грунта. Кроме того зарегистрирована заявка на изобретение №2010104589 "Смеситель замазученных грунтов шнековый", в настоящий момент проходит экспертиза заявки по существу.
ОПИСАНИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ:
Разработанная технологическая схема подготовки замазученного грунта может использоваться во всех установках, пережигающих загрязненный НО грунт и песок. Внедрение схемы требует только первоначальных затрат на изготовление смесителя и бункеров и закупку ленточных конвейеров, далее в процессе эксплуатации схема только окупается. Воду в схеме предлагается использовать техническую (замазученную), например с автомоек или других предприятий, с которыми можно заключить договор на утилизацию такой воды.
СОСТОЯНИЕ ПРОЕКТА:
На данный момент проходит экспертиза по существу заявки на изобретение "Смеситель замазученных грунтов шнековый" №2010104589.
РИСК:
Возможных рисков от внедрения технологической схемы подготовки замазученного грунта не предполагается. Циркуляция технической воды в схеме полностью замкнута; получаемый чистый песок и отстоянный мазут идут на реализацию.
ОПИСАНИЕ ПРОДУКТА:
ОПИСАНИЕ ПРОДУКТА, КОТОРЫЙ БУДЕТ ПРОДАВАТЬСЯ НА РЫНКЕ:
На рынке будет продаваться комплекс по подготовке загрязненного нефтеотходами грунта. Комплекс подготовки включает в себя: смеситель, ленточные транспортеры и бункеры-отстойники (обеспечивают динамическое отстаивание и выгрузку грунта на ленточные транспортеры). Количество бункеров может варьироваться от 2 до 3 в зависимости от производительности печи.
ЦЕНА ЗА ЕДИНИЦУ ПРОДУКЦИИ: 220.00 тыс. руб.
АНАЛИЗ РЫНКА:
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ:
Потенциальные заказчики - Фирмы, занимающиеся утилизацией загрязненного нефтеотходами грунта. Фирмы, имеющие установки, утилизирующие грунты методом сжигания, благодаря внедрению комплекса по подготовке замазученного грунта смогут постоянно ежемесячно извлекать из своей установки дополнительную прибыль. Ориентировочно за год прибыль составит 1 300 000 руб. При этом никаких других затарат, кроме единовременных на закупку и монтаж комплекса не предполагается. Кроме того, внедрение комплекса повысит экологическую безопасность работы утилизирующей установки, а следовательно сохранит здоровье обслуживающего персонала. Кроме того, повышение экологической безопасности работы утилизирующей установки путем внедрения комплекса пожет также избежать штрафов и других санкций со стороны государственных органов, занимающихся охраной окружающей среды.
Коммерческий эффект от внедрения:
Ориентировочные затраты на внедрение:
Смеситель замазученных грунтов шнековый (изготовление) ≈ 100000 руб.
Бункер-отстойник (2 шт) ≈ 50000*2 (изготовление) =100000 руб.
Ленточный конвейер (закупка) ≈ 5000*4 = 20000 руб.
Итого: 100000+100000+20000 = 220000 руб.
Минимальный ориентировочный экономический эффект от внедрения:
Реализация песка
Стоимость 1 м3 песка ≈ 200 руб./т.
Производительность установки = 4 т/ч, выход песка ≈ 800 кг/ч.
При работе установки 22 дня в месяц по 8 ч. в день прибыль составит:
За месяц работы: (800*8)/1000*200*22 = 28 160 руб./мес.
За год работы: 28160*12 = 337 920 руб./год.
Реализация мазута
Стоимость 1 т. Мазута ≈ 6000 руб.
Выход мазута за 1 ч. ≈ 25 кг/ч.
При работе установки 22 дня в месяц по 8 ч. в день прибыль составит:
За месяц работы: (25*8)/1000*6000*22 = 26 400 руб./мес.
За год работы: 26400*12 = 316 800 руб./год.
Ориентировочная стоимость утилизации технической (замазученной) воды
1 м3 Технической воды ≈ 500 руб.
Расход воды за 8 ч. день работы установки ≈ 5 м3
При работе установки 22 дня в месяц по 8 ч. в день прибыль составит:
За месяц работы: (5*500)*22 = 55 000 руб./мес.
За год работы: 55000*12 = 660 000 руб./год.
Итого:
При работе установки 22 дня в месяц по 8 ч. в день общая прибыль составит:
За месяц работы: 28160+26400+55000 = 109 560 руб./мес.
За год работы: 337920+316800+660000 = 1 314 720 руб./год.
Окупаемость проекта:
220000/109560 = 2, т.е. окупаемость проекта 2 месяца.
ПРОБЛЕМЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ, КОТОРЫЕ РЕШАЕТ ПРЕДЛАГАЕМЫЙ ПРОДУКТ:
1. Материальные потребности.
Внедрение комплекса позволяет получать постоянную ежемесячную дополнительную прибыль, при единовременных затратах на закупку оборудования, от утилизации загрязненного нефтеотходами грунта (за счет продажи мазута, песка и утилизации технической воды);
2. Потребность в экологической безопасности работы пережигающей установки.
Комплекс позволяет значительно повысить экологическую безопасность работы печи, сохранить здоровье персонала.
КАК ЭТИ ПРОБЛЕМЫ РЕШАЮТСЯ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ наиболее распространенные продукты-аналоги, удовлетворяющие те же потребности. Замазученные грунты на практике в настоящее время в России польностью утилизируют либо сжиганием, либо пиролизом. Этим занимаются следующие ведущие организации: ООО "Скорая экологическая помощь" Установка по сжиганию УЗГ1М; МИК "Чистый мир" Модуль по высокотемпературному пиролизу; НПП "Спецоборудование" Установка по сжиганию УУн-0,8; ООО "Наптон" Установка осуществляющая пиролиз нефтешлама ЭЧУТО 150,03 и т.др.Однако, на сегодняшний момент известны принципиальные схемы отмывки грунта от воды. Схема предполагает отмывку грунта от нефтеотходов в высокоскоростном турбулентном потоке воды, затем отделение твердой фазы от жидкой, после чего жидкую фазу в декандере-центрифуге разделяют на воду и нефть, очищенный грунт вывозят на полигон.
ПРЕИМУЩЕСТВА ВАШЕГО ПРОДУКТА ПЕРЕД АНАЛОГАМИ
1. Разработанный комплекс по подготовке нефтеотходов принципиально отличается от схемы отмывки грунта от воды тем, что схема отмывки грунта от нефтеотходов применима только для ликвидации небольших объемов загрязненного грунта. Большие объемы грунта (несколько десятков квадратных километров с глубиной проникновения 60 см) проще, дешвле, быстрее (технологическая схема сжигания с предложенным комплексом включает в себя в 3 раза меньше оборудования и соответственно гораздо короче, а следовательно у нее в 3 раза меньше вероятности выйти из строя) пережечь, чем отмывать.
2. Кроме того, разработанный комплекс помимо всего прочего, предполагает утилизацию технической (замазученной) воды, а в схеме отмывки воду предполагается использовать ЧИСТУЮ, либо ставить дополнительное оборудование для ее очистки после первичного использования.
3. Разработанный комплекс может быть использован с любой пережигающей печью независимо от ее конструкции и размеров. Комплекс позволяет повысить прибыльность, эффективность и безопасность уже имеюегося оборудования, а не тратить деньги на закупку нового.
4. Комплекс позволяет отделять нефтеотходы от грунта самым простым, быстрым, дешевым и надежным способом( динамическое отстаивание с подогревом от печи с последующим отсасыванием насосами всплывших нефтяных фракций) в отличие от схемы по отмыву грунта, где используется многостадийная отмывка на дорогом оборудовании (декантер-центрифуга, центробежный шламовый насос, гидроциклон-илотделитель и т.д.) а также химические методы отмыва.
5. Технологическая схема комплекса максимально проста и включает в себя минимально возможное количество оборудования, а следовательно исключает возможность частых поломок и ремонта.
6. Кроме того, по сравнению со сложной многостадийной схемой отмыва грунта разработанный комплекс (вместе с печью) работает в несколько раз быстрее, а следовательно его прибыльность и окупаемость также в несколько раз выше.
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА:
ЭТАПЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА:
В настоящий момент полностью готова техническая документация на смеситель (комплект сборочных и рабочих чертежей), планируется так же разработать техническую документацию на бункеры-отстойники и разработать автоматическую схему управления комплексом.
Ленточные конвейеры, насосы для откачки мазута предполагается закупать. Далее необходимо изготовить опытный образец для испытаний, отладить оптимальное технологическое время на каждом из четырех этапов (перемешивание, транспортировка в бункер, отстаивание+обводнение, транспортировка в печь). После чего необходимо для рекламы комплекса создать сайт в интернете, подробно описывающий применение и достоинства разработки. Помимо этого необходимо организовать сбытовую сеть и найти потенциальных заказчиков. После чего возможна реализация продукта на рынок.
ОПИСАНИЕ БИЗНЕС-МОДЕЛИ:
Реализация продукта планируется через интернет и организованную сбытовую сеть.
ОСНОВНЫЕ СЛОЖНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА (РИСКИ ПРОЕКТА):
Технические риски:
Технические риски минимальны. Смеситель, бункеры-отстойники, ленточные конвейеры достаточно просты и надежны по конструкции, в них отсутствует сложная электроника, поэтому выход из строя во время работы практически минимален. Технологическая цепь комплекса также простая, предполагает всего 4 этапа: перемешивание, транспортировка в бункер, отстаивание+обводнение, транспортировка в печь. Технически риски возможны только при нарушении автоматики, обеспечивающей непрерывную автоматическую работу комплекса, а также из-за перебоев с доставкой воды. Однако, в крайнем случае, воду, даже если не удастся завозить ее по договору на утилизацию с каким-либо предприятием, можно подводить к комплексу через трубу от каких-нибудь водоемов, притоков и т.д. Тем более, что циркуляция воды предполагается замкнутой и ее расход не очень большой.
Финансовые риски:
Финансовые риски минимальны, т.к. затраты предполагаются единовременные (только на закупку комплекса). В остальном никаких затрат не предполагается.
Временные риски:
Временных рисков нет. Замазученный грунт в России ежегодно образуется в размере 510 млн. т., отмывать его в таком количестве нецелесообразно, а следовательно придется сжигать. Поэтому печи для сжигания будут производиться, а следовательно будет и потребность в оборудовании, например таком как разработанный комплекс, позволяющем повысить рентабельность и безопасность работы таких печей.
Другие риски:
Других рисков не выявлено.
ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРОДВИЖЕНИЮ ПРОДУКЦИИ НА РЫНОК:
рекламные кампании (промо-акции, PR-кампании, реклама в СМИ), какие кампании планируется проводить
Реклама в интернете, участие в выставках.
участие в выставках (каких, когда)
После изготовления и испытания опытного образца планируется участие в следующих выставках:
1. WASMA/Управление отходами
Международная специализированная выставка-форум
2. OGE/Розливы нефти
Международная специализированная выставка
3. НЕФТЕГАЗ/Нефть и газ
Международная выставка "Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса"
4. MIOGE/Нефть и газ
Московская международная выставка "Нефть и газ"
5. Всероссийская промышленная выставка
Проводится в рамках "Российская промышленная неделя"
ОБЪЕМ ИНВЕСТИЦИЙ (ПРИМЕРНЫЙ) НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ЗАВЕРШЕНИЯ НИОКР 220 000 руб. для изготовления опытного образца.
КОМАНДА
1 Демина Наталья Григорьевна
Образование - Высшее. ТОГУ г. Хабаровск. Магистр техники и технологии. Инженер по специализации "Проектирование технических и технологических комплексов"
Комментарии: