Автор:
Рассмотрена технология аккумулирования тепловой энергии, получаемой при сжигании твёрдых бытовых отходов (ТБО) на мусоросжигательных установках (МСУ), с использованием твердотельных аккумуляторов (ТТА) из шлака, золы и переработанной керамики. Разработанная система обеспечивает повышение энергоэффективности на 25% и сокращение выбросов CO2 на 18%, что подтверждает перспективность её внедрения в городские тепловые сети.
Современная энергетика всё активнее переходит к принципам циркулярной экономики, при которых отходы становятся источником энергии и сырья. В России ежегодно образуется свыше 60 млн. тонн твёрдых бытовых отходов (ТБО), значительная часть которых может быть утилизирована энергетическим методом [1]. Мусоросжигательные установки (МСУ) позволяют получать до 2,5 ГДж тепла на тонну отходов, однако эффективность их использования ограничена сезонностью теплопотребления.
Одним из перспективных решений является аккумулирование избыточного тепла в твердотельных аккумуляторах (ТТА), изготовленных из вторичных минеральных материалов — шлака, золы и керамических отходов (табл.1). Такие материалы можно охарактеризовать следующими теплофизическими свойствами: теплоёмкостью, термостойкостью и экологической безопасностью, а их применение способствует снижению объёмов захоронения отходов [2].
Для экспериментальной оценки теплофизических свойств использовались образцы: шлака металлургического; золы тепловых электростанций (ТЭС); переработанной строительной керамики.
Проводились измерения удельной теплоёмкости, теплопроводности и плотности при температурах 20…800 °C. Исследования выполнялись по методу плоского слоя и на приборе ИТ-С-400. На основе полученных данных разработана модель теплоаккумулирующего блока, интегрированного с системой утилизации тепла от МСУ. Тепловую энергию от сжигания ТБО (около 950…1100 °C) предлагается передавать через теплообменник в массив аккумулятора, обеспечивающий последующую передачу накопленного тепла в городскую сеть при снижении внешней температуры [3].
Анализ показал, что все материалы пригодны для твердофазных аккумуляторов, причём шлак обладает наибольшей теплоёмкостью и стойкостью к циклам нагрева. Оптимальной признана структура с чередованием слоёв шлака и керамики, обеспечивающая равномерный теплообмен. Моделирование показало, что аккумулятор объёмом 100 м3 способен накапливать до 60 МВт-ч тепла и покрывать до 40% городской тепловой нагрузки зимой, снижая капитальные затраты на 30%.
Экологический эффект выражается в уменьшении выбросов CO2 на 18% за счёт снижения доли ископаемого топлива в балансе теплоснабжения. Кроме того, переработка шлаков и зол снижает объём полигонного захоронения на 10…12%.
ТТА на основе вторичных минеральных материалов (шлака, золы, керамики) относятся к элементам систем утилизации тепла от МСУ. Оптимальное сочетание теплофизических свойств обеспечивает стабильную работу при температурах до 900 °C и циклических нагрузках. Предлагаемая модель аккумулирования позволяет повысить энергоэффективность системы на 25% и снизить выбросы CO2 на 18%. Технология способствует реализации принципов безотходного производства и энергетической самодостаточности городов.
Литература:
- Сколько в России мусороперерабатывающих заводов? [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://aif.ru/dontknows/actual/skolko_v_rossii_ musoropererabatyvayushchih_zavodov (дата обращения: 03.11.2025).
- Зола и шлак ТЭС -перспективное вторичное сырье [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.eprussia.ru/epr/417-418/4896283. htm (дата обращения: 03.11.2025).
- Адеева Л.Н., Борбат В.Ф. Зола ТЭЦ перспективное сырье для промышленности // Вестник ОмГУ. 2009. №2. URL: https://cyberleninka. ru/article/n/zola-tets-perspektivnoe-syrie-dlya-promyshlennosti (дата обращения: 04.11.2025).
Автор: Г.А. Трубицын Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство), г. Москва
Научный руководитель — канд. техн. наук доц. Н.М. Шарпар
Источник: Экономика замкнутого цикла. Молодежный взгляд. Вторая студенческая научно-практическая конференция (Москва, 30 ноября 2025 г.) / Сборник тезисов — М.: Мир науки, 2026 г. — Режим доступа: https://izd-mn.com/PDF/13MNNPK26.pdf — Загл. с экрана.
