Электроэнергия из отходов.

Зеленодольцы и гости нашего города, которым в последнее время приходилось бывать в районе станции Зелёный Дол, не могли не обратить внимание на изменение привычных очертаний Зеленодольского фанерного завода. Сто пятый год пошёл этому предприятию, чья судьба переплелись с судьбами многих поколений наших земляков. Контуры заводских строений, хорошо видимые с пешеходного моста через железную дорогу, привычно примелькались, но в последние недели у заводской проходной, выросли стройные колонны, и стал очерчиваться современный силуэт небольшого высокого корпуса. Наверняка, многие задавались вопросом: что это такое и что сулит подобная новостройка?

А данный объект действительно не обычный. Во всяком случае, в нашем регионе, он первый в своём роде. И функции его связаны не с производственным циклом завода, не с дополнительным выпуском продукции, а полностью лежат в сфере экологии. Основная цель этой новостройки - защита окружающей среды и не простая, а рациональная, дающая не убыток, а прибыль.

Те, кому, по воле обстоятельств, пришлось жить радом с фанерным заводом, разумеется, натерпелись от досужей древесной пыли и удушающего дыма тлеющей древесины. Старожилы этого района помнят - раньше весь берег Волги был завален грудами опилок, щепы и коры, которые перегнивали годами, отравляя реку. Кроме того, досужие мальчишки, направляясь купаться, не упускали возможности подпалить эти горючие залежи. И, как правило, всё лето стелился едкий дым над волжскими заливами в районе завода.

Теперь о свалках отходов по берегам не может быть и речи - "зелёные" такого не позволят, но лучше от этого не стало. Так сложилось, что в производстве фанеры больше половины сырья уходит в щепу, и, сколько не усердствуй, этого не избежать. В подобной ситуации находятся все предприятия деревообрабатывающей отрасли. Фанера всем нужна, разумеется, только самая лучшая, а как её получить из корявого, сучковатого сырья не отбраковывая некачественные части? Да и технология не позволяет всё переработать, остаются кора и сердцевина - "карандаш". Вот и растут, те же горы отходов, но уже на территории завода, выделяя продукты разложения, которые со сточными водами попадают в бассейн Волги. Из-за стеснённости заводской территории щепу приходится сваливать в большие плотные груды, и она при этом проявляет себя с очень гадкой стороны. Слеживаясь в плотных массивах, древесина, перегнивая, выделяет много тепла, столько, что его хватает для самовозгорания. А поскольку пожар начинается из глубины, бороться с ним чрезвычайно сложно. И завод постоянно живёт как "на пороховой бочке", окрестным жителям тоже хорошего мало - при подобных пожарах выделяется столько удушливого дыма, что не только астматикам, но и вполне здоровым людям хоть в гроб ложись.

Большим плюсом Зеленодольского фанерного завода, является то, что он полностью обеспечивает себя тепловой энергией за счёт отходов - на щепе работают котельная и три технологических топки, но они не способны уничтожить всё. Тут может возникнуть вполне закономерный вопрос: а какая же разница, как сжигать ненужную древесину? Не всё ли равно где ей гореть, в кучах или в топках паровых котлов? В действительности горение горению рознь. Одно дело, когда древесные отходы медленно тлеют в отвалах - при этом выделяется целый букет вредных веществ и масса дыма. И совсем другая ситуация, когда для сжигания используются промышленные установки, специально разработанные для этого, а завод располагает именно такими топками. В них развивается температура свыше тысячи градусов, при этом все вредные компоненты без остатка разлагаются. Кроме того, процесс горения полностью контролируется: соотношение между топливом и воздухом поддерживается таким образом, что на выходе из дымовой трубы практически остаются только углекислый газ и водяной пар. В итоге от щепы остаётся только совсем немного золы (1-2%), которая является ценным удобрением.

Таким образом, можно сказать, что Зеленодольский фанерный завод для удовлетворения своих потребностей в тепле использует биоэнергию. Биоэнергия была самой распространенной формой энергии до тех пор, пока человечество не начало использовать гидроэнергию и энергию невозобновляемых источников. Выбросы углекислого газа от сжигания биотоплива не изменяют содержания углекислого газа в атмосфере. Это происходит потому, что деревья и растения потребляют углекислый газ для своего роста.

Откуда же взялась энергия, заключенная в древесине? От Солнца. Зеленые листья улавливают солнечное излучение в процессе фотосинтеза с помощью особого зеленого вещества - хлорофилла. В результате фотосинтеза из простых химических веществ - углекислого газа и воды - синтезируются органические вещества, и выделяется кислород. Запасенная через фотосинтез в биомассе солнечная энергия сама может служить потом источником энергии. Обычно это тепловая энергия. Получение, таким образом, тепловой энергии не нарушает природного баланса. Это не в пример ископаемым видам топлива. При их сжигании, выделяется углекислый газ, который запасался в них миллионы лет назад, нарушая атмосферное равновесие и создавая всё увеличивающийся парниковый эффект - углекислый газ свободно пропускает к нам солнечную энергию, но мешает сбрасывать Земле излишки тепла обратно в космос, что ведет к постепенному перегреву атмосферы. Не является исключением, в этом отношении, даже такой чистый вид топлива, как природный газ, который нам так нравится. Сжигание его тоже увеличивает парниковый эффект и как следствие глобальное потепление климата.

Таким образом, Зеленодольский фанерный завод при использовании щепы в качестве топлива обладает следующими преимуществами: источник энергии - возобновляемый, биоэнергия не увеличивает концентрацию углекислого газа в атмосфере и решает проблему использования отходов. Но, к сожалению, проблема утилизации решена на заводе только частично. Зимой, когда в котельной загрузка котлов больше, хрупкое равновесие между образующимися и сжигаемыми отходами поддерживается, но летом растут огнеопасные горы. И висит надо всеми постоянный вопрос: куда их деть? Приобретать щепу - желающих мало. Для производства бумаги она не годится, там используют хвойные породы, а на изготовление фанеры идёт только берёза. Дорога на городскую свалку тоже не выход - отходов слишком много и их туда принимают, увы, не бесплатно.

В этой обстановке руководством завода была поставлена задача техническим службам: найти способ рационального уничтожения отходов, так, чтобы при этом не только полностью исключить загрязнение окружающей среды, но и получить материальную выгоду. После контактов с исследовательскими и проектными организациями и изучения опыта подобных предприятий наметилось три пути решения: 1. Присоединить к заводской котельной внешнюю тепловую нагрузку, например жилой микрорайон, для того, чтобы котельная могла работать с большей эффективностью. 2. Построить газогенераторную установку, как на машинах военного времени (только значительно мощнее), для получения горючего газа из древесины, чтобы затем, используя его в дизель-генераторной установке, вырабатывать электроэнергию. 3. Установить в котельной завода турбогенератор, способный загрузить свободные паровые котлы и получать электроэнергию из выработанного ими пара.

Реализация первого варианта казалась, на первый взгляд, наиболее простой в техническом плане, но возникали иные проблемы. Поскольку вокруг завода расположен только частный сектор и железнодорожная станция, которую завод уже снабжает теплом, речь могла идти только о строительстве теплотрассы к району Мирный. Стоимость такой трассы (имеющей большой подъём и значительную протяжённость) очень высока и, несмотря на то, что в тепловых сетях города отнеслись к подобному проекту с большой заинтересованностью, реализация его для завода была очень затруднительна. Но самой большой преградой на пути трассы вставала железная дорога. Завод и микрорайон Мирный отделены друг от друга железнодорожной станцией и для прохода теплотрассы пришлось бы возводить огромную эстакаду над одиннадцатью электрифицированными железнодорожными колеями. При этом для монтажных работ необходимо заказывать "окна" - перекрывать движение по дороге, соответственно оплачивая все убытки от таких транспортных пауз. Кроме того, нельзя не учитывать реалии сегодняшнего дня - при прокладке трассы через частный сектор не исключить её "раздевания". Как правило, трубы покрываются теплоизоляцией и алюминиевой оболочкой, которая наверняка будет лакомым куском для определённой категории людей.

Второй вариант вполне могут представить себе люди старшего поколения - в пятидесятых годах по улицам ещё двигались неторопливые грузовички с цилиндрическими печками за кабиной, заправлялись они не бензином, а дровами. В печах-газогенераторах из дров получался горючий газ, на котором работали моторы этих машин. Идея была в том, чтобы эти цилиндрические печи сделать огромными и использовать получаемый в них газ для производства электроэнергии. Автором проекта был центральный институт дизелестроения в Санкт-Петербурге. Такой вариант оказался наиболее сложным, с технической точки зрения, для его реализации практически приходилось организовывать новое производство. Кроме того, не полностью разрешались вопросы, связанные с очисткой получаемых газов - то, что было хорошо в военное или послевоенное время не всегда вписывается в наши дни. Единственное предприятие, на котором организована подобная утилизация отходов (да и то наполовину) это г. Пологи на Украине, где в больших газогенераторах получают горючий газ из шелухи подсолнечника и сжигают его в паровых котлах котельной. О выработке электроэнергии там пока не думают, а оказаться первопроходцами в такой области рискованно.

Оставался третий путь - сжигать лишнюю щепу в резервных паровых котлах, а полученный пар использовать для выработки электроэнергии. В летнее время в котельной завода используется всего один котёл, следовательно, резервы для внедрения подобной технологии имеются. Как оказалось, если выбрать это направление, есть даже у кого позаимствовать опыт: в Вологодской области находятся два небольших города Сокол и Харовск, где расположены родственные заводы. Там в котельных установлены паровые турбоагрегаты, снабжающие электроэнергией производство, а топливом служат: щепа, опилки и даже кора. Ведущим специалистам завода пришлось немало поездить, чтобы познакомиться с опытом этих предприятий.

Учитывая отсутствие в нашем регионе опыта по приобретению и эксплуатации аналогичного оборудования, не стоило ограничиваться командировками, необходимо было обследование завода специалистами в этой области. Такое освидетельствование было проведено Калужским предприятием "Турбокон" (дочерним предприятием Калужского турбинного завода), которое помогло подобрать тип будущей установки. Был избран конденсационный турбоагрегат наиболее подходящий к условиям завода и его топливным резервам - П-0,6-13/6 мощностью 600 кВт. Тип турбины и её мощность выбирались из расчёта полного уничтожения образующихся древесных отходов. При этом предполагалось, что в летние месяцы отходы будут утилизироваться без остатка, а зимние месяцы образующихся их не будет хватать на совместную работу турбоагрегата и отопительных нагрузок котельной, тогда турбоагрегат будет либо будет не догружаться, либо периодически останавливаться. Этим предусматриваются дополнительные резервы расширения безотходного производства.

В 2002 году турбоагрегат был приобретён. Выделена площадка под строительство и начаты строительно-монтажные работы по созданию турбинного отделения. В стеснённых заводских условиях довольно трудно было найти место для нового участка - помог случай. В связи с реконструкцией площади перед заводоуправлением было решено перенести туда обелиск памяти заводчан, погибших на фронтах Великой Отечественной войны, так он становился доступнее для всех горожан. При этом на территории завода, недалеко от котельной освободилось место, куда проектировщики с трудом вписали новый корпус.

При проектировании этого помещения были предусмотрены возможности дальнейшего развития завода. Турбинный зал проектировался и строится на два турбоагрегата, трубопроводы, соединяющие его с котельной, также рассчитаны на работу двух турбин. Таким образом, при расширении производства фанеры, которое предполагается в будущем, не придется снова сталкиваться с проблемой утилизации отходов, нужно лишь приобрести ещё одну турбину и установить на приготовленное место. Мощность, закупленной установки, 600 кВт, мощность заводской подстанции - 2500 кВт, таким образом, с её помощью, возможно, покрывать только от одной четвертой до одной трети потребности в электроэнергии завода, но главная цель проекта не полное самообеспечение электроэнергией за счёт сжигание отходов, а полная их утилизация.

Таким образом, впервые в нашем городе и регионе, осуществляется оригинальный проект рационального использования отходов. То, что совсем недавно доставляло только головную боль руководству завода и жителям ближайших микрорайонов станет источником энергии. Реализация этого проекта потребовала от Зеленодольского фанерного завода больших вложений. Но отрадно то, что его осуществление не только улучшит окружающую среду, но и постепенно, пусть даже в течение многих лет, окупит затраченные средства.

Не надо забывать, что мы живем уже в двадцать первом веке и наука в состоянии предложить способы утилизации отходов и природоохранительные технологии с положительным экономическим эффектом. Нужно просто их искать и находить, не стеснясь перенимать опыт первопроходцев в этой области. А рациональных решений можно найти множество. К примеру, австрийская фирма Jenbacher производит и продаёт во многие страны мира, в том числе и в Россию газо-поршневые электростанции, использующие для выработки электроэнергии газы мусорных свалок и очистных сооружений. Бийский котельный завод производит комбинированные паровые и водогрейные котлы, работающие на твёрдых бытовых отходах, а при их недостаточном количестве - на газе. В Нижнем Новгороде производят дизельные электростанции на природном газе, себестоимость электроэнергии которых в 3 - 4 раза меньше чем полученной из ЕЭС с полной утилизацией выделяющегося при работе тепла. И таких примеров можно привести массу.

Может быть, эта стройка станет стартовой площадкой энергосберегающих технологий очищающих наш город. Возможно, она подтолкнёт и руководителей других предприятий города осмотреться и найти на первый взгляд неожиданные резервы энергосбережения и природоохранения.

Главный энергетик ОАО "Зеленодольский фанерный завод" - Гусев В.П.

05.08.2003 г.