Инновационную технологию утилизации нефтесодержащих отходов с одновременной генерацией экологически чистой тепловой энергии предложили коллектив ученых Научно-исследовательской лаборатории тепломассопереноса ТПУ совместно с коллегами из Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН. Разработка основана на совместном сжигании нефтяных шламов и газогидратов — так называемого «горючего льда». Об этом сообщили в пресс-службе Томского политеха.
Нефтяные отходы, образующиеся на всех этапах добычи и транспортировки углеводородов, содержат тяжелые металлы, летучие органические соединения и остаточные нефтепродукты, что создает серьезные риски для экологии и здоровья человека. Существующие методы переработки — сжигание, отверждение, окислительная и биологическая обработка — имеют существенные недостатки: высокую стоимость, необходимость использования коррозионностойкого оборудования и потенциальную опасность утечек.
Ученые ТПУ разработали математическую модель и создали экспериментальную установку, позволяющую утилизировать нефтешламы в смеси с гидратным газом, получаемым в процессе регазификации газовых гидратов. Разработанная система учитывает ключевые параметры горения: стабильность пламени, температурный режим, угол факела и дисперсность подаваемых частиц. Это обеспечивает возможность точной настройки процесса для достижения максимальной эффективности сжигания.
«Водяной пар, высвобождающийся из структуры газового гидрата в процессе горения, играет роль естественного ингибитора токсичных выбросов. Сравнительный анализ показал, что концентрация оксида серы (SO₂) снижается на 5%, что в 8,5 раза ниже показателей альтернативных методов утилизации. Эмиссия угарного газа (CO) уменьшается на 11% (в 7,8 раза меньше), а содержание оксидов азота (NOₓ) фиксируется на уровне на 15% ниже», — комментирует заведующий лабораторией тепломассопереноса ТПУ Павел Стрижак.
Важным сопутствующим результатом процесса является образование чистой воды, которую в дальнейшем можно направлять на технические и бытовые нужды.
Помимо экологического аспекта, ученые рассчитали параметры системы для использования генерируемой тепловой энергии в целях отопления. Моделирование проводилось для населенных пунктов с суровыми климатическими условиями (расчетная температура наружного воздуха до -30°C) и численностью жителей 150, 700 и 2500 человек.
«Предложенная модель позволяет замкнуть производственный цикл и обеспечить теплом удаленные поселки и вахтовые поселки при нефтегазовых месторождениях без дополнительных затрат на энергоносители. Система самообеспечивается за счет переработки собственных отходов, что делает ее экономически целесообразной и экологически безопасной», — подчеркнул Павел Стрижак.
Разработка ТПУ может стать базовым элементом энергоэффективной инфраструктуры для Арктической зоны и других труднодоступных регионов России, где проблема утилизации отходов и теплоснабжения стоит наиболее остро.
Автор текста: Анита Булыгина
