Введение к работе
В настоящий момент времени в нашей стране реализуются программы по энергосбережению и повышению экологической безопасности сроком до 2020 года. В рамках действия энергетической стратегия развития России на этот период широко позиционируются вопросы использования альтернативных источников энергии, утилизации отходов и энергетической безопасности. Вместе с тем, во многих регионах России с количеством биоотходов, достаточным для производства топлив на их основе, имеется дефицит энергоресурсов из-за отсутствия подключения к существующим энергосетям. В связи с чем, разработка научных подходов по использованию топливных пеллет, изготавливаемых из биоотходов, в системе ЖКХ является необходимой для решения как геоэкологических, так и энергетических проблем.
Актуальность исследований связана с необходимостью разработки подходов использования пеллетного топлива в системе ЖКХ, основанных на геоэкологических и ресурсных показателях.
Объект исследования- установки по сжиганию топливных пеллет.
Предмет исследования - геоэкологические параметры использования пеллетного топлива в ЖКХ.
Цель исследования - на основании выявленных геоэкологических параметров разработать научно-обоснованные подходы использования пеллетного топлива в ЖКХ, учитывающие как геоэкологическую, так и ресурсную составляющую на примере Нижегородской области для перенесения полученного опыта на другие регионы.
Задачи исследования:
1. Анализ существующего состояния вопроса исследования - ресурсно-
экологического потенциала России в части производства и использования топливных
пеллет.
2. Рассмотрение вопроса экологичное сжигания топливных пеллет:
а) влияние состава пеллет на количество выбросов, образующихся при их
сжигании;
б) влияние конструкции установки и технологии сжигания на выбросы;
-
Натурно-экспериментальные и расчетные исследования выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.
-
Создание ресурсно-экологической модели использования топливных пеллет в ЖКХ.
-
Разработка экологических подходов использования топливных пеллет в ЖКХ.
6. Применение разработанного комплексного подхода для ЖКХ Нижегородской
области
Гипотеза исследования включает в себя следующие положения:
1. Топливные пеллеты рассматриваются только как вариант замещения
твердотелого топлива в не газифицированных регионах, имеющих высокий ресурсный
потенциал производства пеллет и потребления тепловой и электрической энергии,
обеспечивающей независимость от основных электрических сетей.
2. Экологическое сравнение различных топлив производится по факту загрязнения
атмосферного воздуха, количеству отходов, входящих в их состав и теплотворной
способности.
В работе использованы методы: натурно-экспериментального исследования, компьютерного моделирования и применены расчетные методики. Научная новизна:
-
Впервые произведены комплексные натурно-экспериментальные исследования выбросов, образующихся при сжигании топливных пеллет различного морфологического состава в установках различных способов сжигания.
-
Разработаны пять подходов по использованию пеллетного топлива в системе ЖКХ, основанные на экологических, ресурсных и социально-экономических составляющих.
-
Создана комплексная модель использования пеллетного топлива, позволяющая оптимизировать выбросы в атмосферный воздух, количество производимой энергии,
количество отходов, входящих в состав пеллет с минимизацией вредного воздействия на окружающую среду.
4. Предложен механизм использования топливных пеллет в системе ЖКХ, на примере Нижегородской области, как региона с высоким ресурсным и производственным потенциалом, позволяющим минимизировать воздействие на окружающую среду (по сравнению с использованием угля, мазута и др.), и получить положительный экологический и экономический эффект.
Практическая значимость исследований:
1. Изучены особенности выбросов в атмосферный воздух загрязняющих веществ,
образующихся при сжигании пеллет, различного состава в различных установках.
-
Разработаны подходы использования топливных пеллет в системе ЖКХ, позволяющих получить положительный экологический и экономический эффекты на примере Нижегородской области с возможностью перенесения опыта на другие регионы.
-
Создана комплексная модель, сочетающая в себе состав пеллет, их теплотворную способность и выбросы при сжигании с учетом продолжительности работы установки и степени эффективности проводимых природоохранных мероприятий.
На защиту выносится:
-
Ресурсно-экологические и технические факторы использования пеллетного топлива в ЖКХ.
-
Подходы использования топливных пеллет, полученные на основании натурно-экспериментальных и теоретических обобщений.
-
Комплексная модель применения пеллет в системе ЖКХ с получением оптимального экологического эффекта.
Обоснованность и достоверность научных положений основана на использовании сертифицированных приборов и методик экспериментов.
Реализация результатов исследований:
При проведении диссертационного исследования выполнена научно-исследовательская работа на основании Государственного контракта №П145, заключенного между Федеральным агентством по образованию и МГСУ на выполнение поисковой научно-исследовательской работы по направлению «Новые и возобновляемые источники энергии». Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2008 года № 568 по направлению 1 «Стимулирование закрепления молодежи в сфере науки, образования и высоких технологий» в соответствии с мероприятием 1.3.2 «Проведение научных исследований целевыми аспирантами», по проблеме «Разработка концепции увеличения энергопродуктивности и повышения уровня экологической безопасности на примере использования биогаэовых технологий - как нового и возобновляемого источника энергии и тепла».
Отдельные положения и методические материалы диссертации позволяют повысить эффективность планирования и использования ресурсов при реформировании и развитии объектов ЖКХ. Результаты исследования доведены до конкретных методик, которые зарегистрированы в режиме ноу-хау и использовались в научных отчетах для Министерства образования и науки для рекомендаций к применению непосредственно в практической деятельности при формировании инвестиционных программ различного уровня. Основные положения и выводы диссертации могут быть использованы органами регионального и муниципального управления при подготовке нормативных актов, а так же при разработке инвестиционных и производственных программ развития ЖКХ. Основные теоретические и практические выводы исследования доведены до возможности реализации в региональных и муниципальных органах управления. Предложенные в работе модели, алгоритмы, методики позволяют сформировать систему программных мер по энергосбережению и повышению экологической безопасности, а при расчете эффективности применяемых энергосберегающих мероприятий ориентироваться не только на экономическую выгоду проекта, без которой невозможно привлечение инвестиций, но и на их социальную и экологическую значимость.
Отдельные вопросы, касающиеся выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от установок по сжиганию топливных пеллет, были внедрены при проектировании энергетических установок (акт о внедрении ОАО «Теплоэнергопроект»).
Основные положения работы, выводы и рекомендации, докладывались и получали одобрение на международных научно-практических конференциях, в том числе за последние три года: на XIII международной межвузовской научно-практическая конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство-формирование среды жизнедеятельности» (Москва, 2010); на XV международной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Москва, 2011); на XIV международном научно-техническом форуме «Великие реки» (Нижний Новгород, 2012).
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 8 печатных работ, в том
числе 6 работ в рецензируемых научно-технических журналах и изданиях («Вестник
МГСУ», «Academia. Архитектура и строительство», «Энергосбережение и
водоподготовка», «Промышленное и гражданское строительство»).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы, включающего 103 наименования, и содержит 143 страницы машинописного текста, 45 рисунков, и 55 таблиц.