Мусоросжигательный завод: технологии сжигания мусора (ТБО). Сжигание тбо

Описание процесса сжигания ТБО — Мегаобучалка

Содержание

Введение 3

1. Описание процесса сжигания ТБО 4

2. Источники формирования химических веществ 8

3. Наилучшие виды природоохранной деятельности применительно к сжиганию отходов 11

3.1. Методы регулирования отходов 11

3.2. Практика эксплуатации установок для сжигания отходов 14

4. Наилучшие имеющиеся методы для сжигания 16

5. Линия очистки отходящих газов при сжигании ТБО 19

Выводы 22

Литература 23

Введение

Проблема твердых бытовых отходов (ТБО) на сегодняшний день является актуальной, поскольку ее решение связано с необходимостью обеспечения нормальной жизнедеятельности населения, санитарной очистки городов, охраны окружающей среды и ресурсосбережения.

Мусоросжигание - это наиболее сложный и «высокотехнологичный» вариант обращения с твердыми бытовыми отходами (ТБО). Сжигание требует предварительной обработки ТБО (с получением топлива, извлеченного из отходов).

Термические технологии переработки ТБО позволяют гарантированно обезвреживать бактериальную микрофлору отходов. Сжигание позволяет примерно в 3 раза уменьшить вес отходов, устранить некоторые неприятные свойства: запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, привлекательность для птиц и грызунов, а также получить дополнительную энергию, которую можно использовать для получения электричества или отопления. Практически все мусоросжигательные заводы (МСЗ) оснащены оборудованием для утилизации тепла. Главной проблемой мусоросжигательных заводов является необходимость очистки выходящих в атмосферу газов от вредных примесей.

Состав выбросов МСЗ зависит от сжигаемых материалов. Например, сжигание материалов, содержащих хлорорганические компоненты, приводят к образованию соляной кислоты и диоксинов. Состав выбросов также зависит от систем очистки, применяемых на МСЗ. Однако какая бы система очистки не использовалась, загрязняющие вещества продолжают поступать в атмосферу. Эти вещества включают тяжелые металлы, ряд хлорорганических соединений (диоксины и др.), оксиды азота и серы, соляная кислоты, фтористый водород, углекислый газ, к веществам, оказывающим отрицательное воздействие на окружающую среду и здоровье человека, относятся соединения серы, азота, хлоорганические соединения, токсичные металлы. Особое внимание следует уделять SOX, CO, NOX, HCl, свинцу, кадмию, ртути, хрому, мышьяку, бериллию, фуранам и диоксинам, полихлорбифенилам, и полициклическим ароматическим углеводородам.

Цельюкурсовой работы является выбор наиболее рациональной схемы очистки отходящих газов от лини сжигания ТБО.

Описание процесса сжигания ТБО

Сжигание используется как способ переработки самых разнообразных отходов. Сам по себе процесс сжигания обычно является лишь частью сложной системы переработки отходов, все элементы которой обеспечивают общее регулирование широкого спектра отходов, генерируемых обществом.

Задачей сжигания отходов является их переработка с целью уменьшения их объема и степени опасности для окружающей среды при одновременном обеспечении улавливания (и концентрации) либо уничтожения потенциально опасных веществ, выбрасываемых либо могущих быть выброшенными в окружающую среду в процессе сжигания. Процессы сжигания могут также обеспечивать возможность получения энергии и извлечения минералов или химических веществ из отходов.

В установках для сжигания используются печи разных типов и размеров и различные сочетания предварительной обработки поступающих отходов и обработки остатков от сжигания. Конструкции установок для сжигания муниципального мусора, опасных отходов и осадков сточных вод во многом схожи.

Установки для сжигания рассчитываются на полное окислительное сгорание в диапазоне температур 850…1 400º С. Этот диапазон охватывает температуры, при которых могут также происходить кальцинирование и плавление. Другими видами тепловой переработки являются газификация и пиролиз, которые отличаются ограничением доступа кислорода с целью превращения отходов в технологический газ, который может использоваться как сырьевой материал либо сжигаться в процессах рекуперации энергии. Однако, по сравнению со сжиганием эти системы применяются гораздо реже и на некоторых установках регистрировались эксплуатационные трудности.

Установку для сжигания отходов можно разделить на следующие сектора: доставки отходов, хранения, предварительной обработки, сжигания с получением энергии, очистки газов, переработки твердых остатков и остатков очистки сточных вод. Конструкция и эксплуатация каждого из этих секторов установки в большой степени зависят от вида перерабатываемых отходов.

Отходы обычно представляют собой крайне неоднородный материал, состоящий из органических веществ, минералов, металлов и воды. В процессе сжигания образуются дымовые газы, несущие большую часть образовавшейся энергии в виде тепла.

В процессе полного сгорания основными компонентами дымовых газов являются водные пары, азот, углекислый газ и кислород. В зависимости от состава сжигаемого материала, эксплуатационного режима и системы очистки дымовых газов, производятся выбросы кислых газов (окислов серы, окислов азота, хлористого водорода), твердых частиц (включая связанные в частицах металлы), широкого спектра летучих органических соединений, а также летучих металлов (таких как ртуть). Было также доказано, что сжигание твердых бытовых отходов и опасных отходов приводит к непреднамеренному формированию и выбросу стойких органических загрязнителей (ПХДД/ПХДФ, ПХБ, ГХБ). Кроме того, потенциально могут иметь место выбросы полибромированных дибензо-п-диоксинов (ПБДД) и полибромированных дибензофуранов (ПБДФ). Такое формирование выбросов бывает гораздо более значительным на неадекватно спроектированных или эксплуатируемых установках.

В зависимости от температур горения в ходе основных стадий процесса сжигания происходит частичное или полное испарение летучих металлов и неорганических соединений (например, солей). Эти вещества переносятся из поступающих масс отходов в дымовые газы и зольный остаток. Формируется зольная пыль (с содержанием минеральных остатков) и более тяжелый зольный остаток. Пропорциональный объем твердых остатков может значимо варьироваться в зависимости от типа отходов и производственного процесса.

Другими видами выбросов являются остатки от очистки и доочистки дымовых газов, фильтровальный осадок от переработки стоков, соли и выбросы различных веществ в сточные воды.

Рис. 1. Упрощенная схема установки для сжигания отходов

Хотя в ряде регионов захоронение необработанных отходов остается основным способом удаления твердых бытовых отходов, во многих развитых и развивающихся странах в широкую практику вошло их сжигание с последующим захоронением остатков.

Сжигание твердых бытовых отходов обычно сопровождается получением энергии («переработка отходов в энергию») в виде водяного пара и/или электроэнергии. Установки могут быть приспособлены также для сжигания предварительно обработанных твердых бытовых отходов в форме так называемого топлива из отходов и для сжигания отходов совместно с ископаемыми топливами. Мусоросжигательные установки имеют самые разные размеры – от небольших модулей для переработки отдельных порций отходов массой в несколько тонн в сутки до крупных заводов с непрерывным процессом, перерабатывающих больше тысячи тонн отходов в сутки. Капиталовложения, требуемые для создания мусоросжигательных установок, соответствующих стандартам наилучших имеющихся методов, могут находиться в пределах от нескольких миллионов до сотен миллионов долларов США.

К основным преимуществам сжигания твердых бытовых отходов относится разрушение органических (включая токсичные) веществ, снижение объема отходов и концентрации загрязняющих веществ (например, тяжелых металлов) до относительно малых объемов зольных остатков, которые могут быть должным образом безопасно утилизированы. Дополнительным преимуществом является полученная энергия.

Большие мусоросжигательные установки представляют собой крупные промышленные предприятия, которые могут стать существенными источниками загрязнения окружающей среды.

Во многих установках для сжигания твердых бытовых отходов производится также сжигание других отходов, таких как крупногабаритный мусор, осадки сточных вод или горючие остатки предварительной обработки отходов (например, от шреддерных установок). До направления этих отходов на сжигание необходимо установить, соответствует ли конструкция данной мусоросжигательной установки (включая системы обработки дымовых газов, сточных вод и остатков) переработке именно таких видов отходов, и не будет ли при этом создаваться риска для здоровья людей и для окружающей среды. Важными параметрами являются содержание хлора и брома, содержание алюминия, тяжелых металлов, теплотворная способность и полнота сгорания. Высокие концентрации брома могут способствовать формированию таких веществ, как полибромированные дибензо-п-диоксины (ПБДД) и полибромированные дибензофураны (ПБДФ). Игнорирование пределов эксплуатационных возможностей мусоросжигательной установки может привести к производственным проблемам (повторным остановам на очистку решетки или теплообменников) либо к серьезному ухудшению экологических показателей (напр., высокие концентрации сбросов в воду, высокие показатели выщелачиваемости летучей золы).

Отходы могут доставляться на переработку автомобильным, речным/морским и железнодорожным транспортом. Программы предварительной регенерации или сортировки мусора у источника могут существенно влиять на эффективность переработки. Предварительное отделение стекла и металлов увеличивает выход энергии на единицу массы отходов. Однако на некоторых мусоросжигательных заводах металлы извлекаются после сжигания из зольного остатка. Отделение бумаги, картона и пластиков уменьшает энергию сгорания отходов, но может уменьшать и выход свободного хлора. Отделение крупногабаритного мусора уменьшает потребность в удалении или измельчении на месте.

Кроме сортировки отходов, предварительная обработка исходных твердых бытовых отходов может включать в себя дробление и измельчение для облегчения дальнейшей переработки и повышения однородности. Зоны хранения в бункерах, как правило, делают крытыми для защиты от атмосферной влаги, а воздух для горения обычно забирается из бункеров, чтобы уменьшить распространение неприятного запаха.

Твердые бытовые отходы могут сжигаться в установках разного типа, включая установки с движущейся колосниковой решеткой и с вращающимися печами, а также установки с кипящим слоем. В США и в Азии также используются модульные установки, сжигающие отходы без их предварительной обработки. Технология установок с кипящим слоем накладывает ограничения на размер твердых частиц в отходах, что означает необходимость некоторой предварительной обработки и избирательного подхода к типам отходов. Производительность установок для сжигания ТБО обычно составляет 90 - 2700 тонн ТБО в сутки (а для модульных установок – 4 – 270 тонн в сутки).

Были разработаны также и другие технологии, основанные на выделении некоторых стадий процессов, протекающих при сжигании: сушка, испарение, пиролиз, карбонизация и окисление отходов. Применяется также газификация с использованием газифицирующих агентов, таких как пар, воздух, окислы углерода или кислород. Все эти процессы применяются для уменьшения объемов дымовых газов и снижения издержек, связанных со стоимостью очистки этих газов. Многие из этих решений оказались технически или экономически непригодными для применения в промышленных масштабах и поэтому сейчас более не продвигаются. Некоторые применяются в коммерческих масштабах (например, в Японии), другие же – только в демонстрационных проектах в Европе, но в сравнении со сжиганием все они составляют лишь незначительную часть от общего объема переработки твердых бытовых отходов.

megaobuchalka.ru

Технология сжигания твердых бытовых отходов

Библиографическое описание:

Венгерский А. Д., Бугаёв В. В. Технология сжигания твердых бытовых отходов [Текст] // Технические науки: традиции и инновации: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Казань, март 2018 г.). — Казань: Молодой ученый, 2018. С. 103-106. URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/287/13916/ (дата обращения: 22.08.2018).

Переработка и утилизация отходов является одной из самых актуальных и требующих особого внимания проблем не только в нашей стране, но и во всем мире. В основном это касается крупных, а также стремительно развивающихся густонаселенных городов, где накапливается огромное количество твердых бытовых отходов (ТБО). Каждый год в нашей стране скапливается 140 миллионов кубометров ТБО, из которых лишь 3 % подвергаются переработке, что является недопустимым. Остальная часть отходов вывозится на специальные полигоны, предназначенные для захоронения, или же на свалки. Отличительной чертой ТБО является то, что они содержит высокий процент горючей составляющей, содержащейся в таких компонентах как резина, бумага, шлаки, дерево и т. д. В связи с этим люди стали задумываться об использовании отходов в качестве источника энергии. Данная идея является решением двух самых распространенных проблем нашего времени: получение энергии и утилизации отходов. Конечно же, сжигание ТБО имеет не только преимущества, но и существенные негативные последствия, сложности в осуществлении. Принцип работы мусоросжигательных заводов, достоинства и недостатки сжигания ТБО, методики сжигания, известность и распространенность метода в современном мире — именно этим вопросам уделяется особое внимание.

С целью избавления от твердых бытовых отходов существуют несколько широко распространенных способов утилизации ТБО:

Захоронение на специальных полигонах;
Переработка для получения недорогого сырья;
Сжигание.

Каждый способ имеет свои отличительные технологические черты и свой набор достоинств и недостатков в реализации и эксплуатации. Сжигание является первостепенным методом, который будет рассматриваться далее.

Сжигание отходов считается самым простым, известным, технически налаженным и, что самое главное, традиционным способом уничтожения ТБО, который применяется человечеством долгое время. Огромное количество промышленных отходов также подвергается утилизации путем сжигания. В Европейских странах сжигается около 25 % объема образующихся горючих отходов. В России сжигается около 2,3 % бытового мусора.

Для строительства мусоросжигательного завода (МСЗ) требуется существенные капитальные вложения (в 8–10 раз дороже, чем строительство современных ТЭЦ равноценной мощности), в связи с чем необходимо детальное технико-экономическое обоснование схемы сбыта получаемой тепловой энергии для окончательного выбора метода сжигания. Таким образом, наличие гарантированных потребителей электрической или тепловой энергии, наличие шлакоотвала или потребителей шлака в качестве вторичного сырья не далее, чем 10 км от МСЗ, численность обслуживаемого заводом населения не менее 350 тыс. чел. являются самыми оптимальными и достаточными условиями для строительства МСЗ с дальнейшим использованием тепловой и электрической энергии [1].

Одним из способов переработки отходов является популярный и применяемый на практике метод пиролиза. Сущность метода заключается в том, что в камере без доступа воздуха происходит нагрев заранее подготовленного сырья до определенной температуры (300–600оС). Образующиеся при данном нагреве газы направляются в теплообменник, в котором при пониженной температуре происходит их частичная конденсация в жидкое печное топливо. Некондиционированные летучие газы направляются в специальный дожигатель.

В термохимических реакциях участвуют все составляющие элементы твердого топлива, за счет чего в отходящих газах отсутствуют смолы, углерод, а также тяжелые металлы. Котельная, которая функционирует на твердом топливе, не нуждается в таких установках как дымососы и других устройствах, которые нуждаются в регулярном обслуживании и существенных затратах электроэнергии. Необходимо и достаточно проводить профилактические работы всего лишь один раз в два месяца, причем работы допускается проводить при работающем устройстве. Более того, профилактические работы могут быть выполнены обычным кочегаром. Установка пиролизных печей непосредственно на территории городов может стать решением для ряда проблем в области не только энергетики, но и чистоты соответствующих городов. Методика пиролизного сжигания ТБО хорошо известна (с начала двадцатого века в России) и не таит в себе никаких секретов и тайн. Существует большое количество конструктивных решений данного вопроса. Самые эффективные и экономически целесообразные из данного множества — печи средней и малой мощности. В качестве примера приводится одна из печей для пиролиза, которая представляет собой цельносварную конструкцию из стали. Такая печь состоит из двух камер сгорания: нижней камеры сжигания ТБО и, соответственно, верхней камеры дожига генераторных газов. В камере дожига имеет место высокоэффективный катализатор, основной задачей которого является обеспечение процесса разрушения и обезвреживания отходящих газов сгорания топлива.

Работа печи пиролизного типа происходит следующим образом:

Через дверь происходит загрузка топлива (ТБО) в камеру генерации, где происходит горение при температуре 400–600оС,
Газы, выделяющиеся в результате горения, попадают через инжекторное устройство в специальную камеру дожигания, куда через воздухозаборник направляется воздух в регулируемом количестве, а через дымоход и дымоотвод выходит отработанный газ, содержание примесей которого ниже предельно допустимых концентраций в 7 раз.

Через устройство наддува регулируется подача воздуха, причем для каждого вида ТБО подача воздуха различная [2].

Сравнивая метод пиролиза с обыкновенным сжиганием отходов можно выделить его существенные преимущества. Пиролиз позволяет утилизировать различные отходы, которые трудно поддаются утилизации. К ним относятся пластмасса, автопокрышки, отстойные вещества и т. д. Загрязнения окружающей среды при использовании пиролиза сведены к минимуму, поскольку в конечном итоге отсутствуют биологически активные вещества и скопление пиролизных отходов не оказывают пагубного влияния. Пепел, образующийся в результате переработки, обладает высокой плотностью, что является причиной уменьшения объема отходов, подвергающихся подземному размещению. Процесс восстановления тяжелых металлов при рассматриваемом методе также отсутствует. Оборудование, необходимое для реализации пиролиза, имеет сравнительно небольшую мощность. К тому же, простота хранения и транспортировки получаемых в конечном итоге продуктов обусловливают его популярность в сравнении с другими способами, так как требуется небольшие капитальные вложения.

Плазменная технология утилизации ТБО позволяет создать в зоне термического разложения температуру свыше 1300 ºС, что вполне достаточно для безопасной и надежной утилизации отходов, но экономическая составляющая очень высока. Так, на 1 кг отходов приходится 2–3 кВт затрат электроэнергии и это без учета амортизации и стоимости сервисного обслуживания наукоемкой установки. В плане утилизации отходов плазменная технология идеальна, чего нельзя сказать о реализации и эксплуатации. Данная технология существует в единичных разработках [3].

Сжигание ТБО также осуществляется в барабанных вращающихся печах. Несмотря на то, что данный метод сжигания известен своей эффективностью, данная разновидность печей применяется крайне редко для сжигания заранее неподготовленных ТБО. Особое распространение барабанные вращающиеся печи получили в сжигании жидких и пастообразных промышленных отходов, обладающих абразивным действием, а также специфичных отходов, таких как больничные. Установка барабанных печей осуществляется следующим образом: печь ставится с небольшим наклоном в направлении движения отходов. Печь вращается со скоростью от 0,05 до 2 об/мин. Со стороны загрузки подают отходы, воздух и топливо, а шлак и золу выгружают с противоположного конца печи. В первой части печи отходы подсушивают, обычно при температуре 400 °С, после чего происходят их газификация и последующее сжигание при температуре 900–1000 °С.

Барабанные печи в процессе эксплуатации имеют отличительные особенности. Сжигая отходы в данных разновидностях печей существует возможность достижения более высокой температуры горения, хотя на деле такая возможность не является целесообразной, поскольку это влияет на долговечность работы печи в целом. В результате высокотемпературного сжигания усиленно происходит процесс износа и без того тонкой футеровки в печах этого типа. Существует необходимость замены раз в полгода внутренней футеровки печи, что является очень трудоёмкой, сложной и дорогой операцией. Стоимость такой замены составляет примерно 10 % от себестоимости печи. Для увеличения срока службы печи иногда вместо футеровки применяется водяное охлаждение стенки барабана или осуществляется охлаждение футеровки печи. Производительность барабанных печей в среднем составляет до 10 т/час (чаще 1–5 т/час) [4].

Утилизация токсичных ТБО требует особого внимания при выборе способа сжигания данного вида отходов. К токсичным бытовым отходам относятся использованные шприцы инфекционных отделений больниц, перевязочные материалы и так далее. Для этой задачи необходимы высокотемпературные печи. Высокотемпературные печи представляют собой малые плазменные (электродуговые) печи. Их способность поддерживать температуру в несколько тысяч градусов позволяет обезвредить инфицированные отходы в плазме. В качестве плазмообразующего газа чаще всего используется водяной пар. Благодаря энергии электрической дуги при температуре 4000 °С отходы распадаются на мелкие составляющие: атомы, радикалы, положительные ионы, электроны. Когда плазма остывает, начинают происходить реакции с образованием простых нетоксичных газов — СО2, Н2О. Степень разложения составляет около 99,9 %. Одна из самых лучших печей данной серии имеет производительность 15 тонн/год.

Сжигание ТБО является одним из самых распространенных и эффективных методов утилизации отходов. Преимуществами данного метода являются:

1) Возможность возвращения для повторного использования образующегося тепла. Теплота сгорания ТБО является полезным явлением, которое необходимо использовать с толком. Теплотворная способность ТБО может достигать 7500–8400 кДж/кг. Такой результат соответствует показателям бурого угля и других низкосортных видов топлива. Рассматривая ТБО в данном контексте, их можно представить как нетрадиционный вид топлива. Вырабатываемая тепловая энергия за счет сжигания ТБО используется на нужды централизованного теплоснабжения или для электрификации населенных пунктов.

2) Надежное осуществление обезвреживания отходов.

3) Снижение риска загрязнения отходами не только почв, но и грунтовых вод.

4) Сокращение объема отходов более чем в 10 раз, массы — в 3 раза. В результате сжигания ТБО количество отходов на порядок уменьшается. Данный метод позволяет существенно уменьшить количество хранимого на полигонах мусора, и также существенно увеличить уровень энергоресурсов.

Само собой, сжигание ТБО нельзя назвать идеальным методом утилизации отходов. Рассматриваемый метод имеет низкий уровень экологичности, что в свою очередь оказывает пагубное влияние на окружающую среду. К недостаткам метода сжигания относятся:

1) Опасность загрязнения атмосферы вредными выбросами. Дымовые газы, образующиеся при сжигании ТБО, содержат в своем составе такие вредные вещества как оксиды серы и азота, оксид углерода, хлористый и фтористый водород, летучую золу, тяжелые металлы. При неполном окислении пищевых отходов, жиров, масел образуются существенное количество вредных веществ (органические кислоты, канцерогенные вещества, озон и др.) в незначительных количествах.

При сжигании бытового мусора, содержащего синтетические полимерные материалы, образуются диоксины и фураны, и это является самой существенной проблемой при сжигании ТБО. Диоксины являются самыми токсичными из синтезированных человеком веществ.

МСЗ, наряду с химическими предприятиями, являются главными поставщиками диоксинов в окружающую среду. Особенно эта проблема актуальная для несортированного мусора, когда в камеру сгорания вместе с влажными пищевыми отходами подаются также пакеты, резина, пластик, лакокрасочные материалы, древесные материалы, пропитанные синтетическими смолами и тд.

2) Высокий процент выхода золы и шлаков при сжигании мусора. При сжигании ТБО зола и шлак образуются в количестве 28–44 % от сухой массы отходов. Если сжигание производится без заранее произведенной сортировки, то золы образуется на 3 % больше, а шлака — на 20 % больше по сравнению со сжиганием предварительно отсортированных отходов. В целом шлака образуется около 1 т на каждые 3–4 т сжигаемого мусора;

3) Уничтожение ценных компонентов отходов;

4) Сложность и дороговизна импортного оборудования, ограниченное число запчастей;

5) Рост убытков при эксплуатации МСЗ из-за высоких эксплуатационных затрат.

Все указанные недостатки не позволяют широко использовать метод сжигания для уничтожения ТБО. Метод сжигания на заводах по устаревшей технологии, без совершенных систем очистки (которые из-за высокой стоимости не внедряются), наносит существенный вред не только здоровью человека, но и всем компонентам экосистем, чего допускать нельзя. Многие МСЗ по требованию общественности прекращают свою деятельность. Все они убыточны, гораздо экологически опаснее зарубежных, физически и морально устарели. Разумеется, с развитием современных технологий недостатки метода сжигания ТБО можно существенно минимизировать, но затраты, соответственно, будут увеличиваться. В связи с этим будет уменьшаться популярность данного метода.

Фактическая стоимость сжигания ТБО в разных случаях может существенно различаться. Объекты сжигания твердых бытовых отходов бывают разных размеров и могут иметь различное оборудование: от низкотехнологичных установок для массового сжигания до более новых технологий, таких как газификация, плазменная дуга и пиролиз. Учитывая диапазон технологий, затраты могут сильно различаться. Такие переменные как требуемой предварительной сортировки, технологии испытаний на выбросы и мониторинг, управление золой и процесс сжигания (технология) также влияют на стоимость проекта [7].

Очевидно, что метод сжигания ТБО является одним из самых эффективных и целесообразных методов в области утилизации отходов, требующий развития не только в нашей стране, но и во всем мире. Конечно же, найдутся люди, которые считают сжигание твердых бытовых отходов не самым безопасным и целесообразным методом из большого количества вариантов, существующих на данный момент. Не стоит отрицать, что в результате реализации такого способа утилизации ТБО на окружающую среду оказывается значительный вред, что отражается и на здоровье человека в частности. Но и наука, как и промышленность, развивается усиленными темпами с каждым днем. Поскольку мы планируем будущее, в котором энергосбережение и защита окружающей среды имеют решающее значение, то стоит иметь ввиду, что современные технологии предлагают всевозможные пути решения проблем, возникающих на стадиях планирования, реализации и эксплуатации. Но, как часто это бывает, некоторые решения требуют немалых денежных затрат. Кто-то видит в этом минус, а кто-то воспринимает как важный и необходимый шаг, направленный на частичное устранение экологических проблем. Сегодня хранение ТБО на полигонах считается устаревшим и особенно опасным для окружающей среды. К тому же, количество ТБО на полигонах со временем только увеличивается, что недопустимо. Поэтому сжигание ТБО является приоритетным направлением в области ликвидации отходов, в результате которого еще и вырабатывается полезная энергию, которая окупится в ближайшем будущем. Данный фактор на сегодняшний день можно считать определяющим.

Литература:

Гринин А. С., Новиков В. Н. Промышленные и бытовые отходы: Хранение, утилизация, переработка. — М.: ФАИР-ПРЕСС, 2002. — 336 с.
Терёшин С. А. Надежность утилизации твердых бытовых отходов в печах пиролизного типа // Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и очистных сооружений.- 2009.- № 1- 95–104 с.
Смагин А. Утилизация ТБО высокотемпературным пиролизом [Электронный ресурс] / Смагин А., Гусева В. // URL: http://newchemistry.ru/letter.php?n_id=6610 (дата обращения 15.12.2017).
Сжигание в барабанных вращающихся печах [Электронный ресурс] // URL: http://studopedia.org/2–77419.html (дата обращения 15.12.2017).
Горбачева Л. А. Зарубежный опыт мусоросжигания. // Энергия: экономика, технология, экология. — 2009. -№ 7. и — 49–54 с.

Основные термины (генерируются автоматически): отход, окружающая среда, сжигание, метод сжигания, печ, бытовой мусор, Россия, пагубное влияние, особое внимание, твердое топливо.

moluch.ru

Мусоросжигательный завод: технологии сжигания мусора (ТБО)

Завод по сжиганию мусора – это предприятие, которое в своей работе использует принцип термического разложения. В печах для сжигания отходов производится сжигание ТБО под воздействием очень высоких температур.

Уничтожение мусора на таких заводах помогает уменьшить объем складируемых твердых бытовых отходов, что способствует уменьшению количества площадей, занятых мусорными свалками. Огромное количество бытовых отходов и проблема их размещения на сегодняшний день стоит достаточно остро, одним из способов решения её является строительство и ввод в эксплуатацию мусоросжигательных заводов. Уничтожения мусора на данных заводах имеет ещё плюсы. Например, энергия, полученная при сгорании отходов, может использоваться, как энергия для теплоснабжения и электроснабжения. На сегодняшний день все способы переработки мусора на таких заводах являются безопасными для экологии, но только при условии использования новейших методов газоочистки, так как при сгорании мусора выделяется огромное количество дыма и вредных веществ.

Так какие же технологии переработки мусора сегодня используются на мусоросжигательных заводах:

1. Слоевое сжигание отходов в печи происходит с помощью подачи раскаленных потоков воздуха на мусор находящийся на колосниковой решетке. Слоевое сжигание также делится разновидности. Данный способ утилизации бытового мусора подразумевает под собой хорошую систему газоочистки, которая позволит очистить большие объемы выделяемого при сгорании газа от вредных веществ.

2. Технология кипящего слоя - отходы делят на гомогенные фракции, которые в установках для сжигания отходов сгорают с использованием абсорбента, имеющего высокую тепло проводимость, например, песок. При данном способе уничтожения мусора совокупное количество вредных веществ в выделяемом газе значительно меньше.

3. Пиролиз и газификация - бытовые отходы нагревают при высоком давлении и при полном отсутствии кислорода, в результате воздействия температур образуются жидкости и газы. Выделенный газ можно использовать как источник энергии. Этот способ на сегодняшний день является считается самым безопасным для экологии.

Сегодня в России ведут свою деятельность всего 7 мусоросжигательных заводов, из них 4 находится на территории Москвы и Московской области. Первый завод по сжиганию мусора был построен в Москве в 1975 году (Спецзавод №2). В неизменном виде он просуществовал до 1995 года, когда был закрыт для замены технического оборудования, в связи с изменением норм по сжиганию твердых бытовых отходов и качеству очистки выделяемых газов, которым ранее действующее оборудование и используемые технологии уже не соответствовали. В 2000 году Мусоросжигательный завод № 2 возобновил свою работу с уже полностью обновленным оборудованием. Новые линии по переработке отходов и современная система газоочистки при наличии автоматизированной системы мониторинга делают утилизацию мусора безопасной для окружающей среды. На сегодняшний день этот мусоросжигательный завод соответствует как Российским, так и Европейским нормам по количеству попадающих в атмосферу вредных веществ.

В связи с постоянным ростом населения, и, как следствие, увеличением количества бытового мусора и занимаемых свалками площадей, мусоросжигательные заводы, действующие не только в России, но и за рубежом, являются спасением планеты и человека от экологической катастрофы мирового масштаба.

См. также:

alon-ra.ru

5.4 Сжигание тбо в специальных мусоросжигательных установках

В экономически развитых странах все больше количество ТБО перерабатывается промышленными способами. Наиболее эффективным из них является термический. Он позволяет почти в 10 раз снизить объем отходов, вывозимых на свалку. Не сгоревший остаток уже не содержит органических веществ. В настоящее время отдается предпочтение мусоросжигающим установкам, которые не только сжигают отходы, но и вырабатывают энергию. Согласно концепции «энергетического баланса», которая предложена рабочей группой Всемирного энергетического совета, полученная энергия должна покрывать энергетические затраты на переработку ТБО.

В мировой практике применяется больше десятка технологий сжигания ТБО. По оценке Всероссийского теплотехнического института (ВТИ), вырабатываемая при их реализации тепловая энергия может быть эффективно использована в трёх случаях: 1) при сжигании ТБО на колосниковых решетках; 2) при сжигании в топках с псевдосжиженным (кипящем) слоем; 3) в процессе высокотемпературного сжигания [1].

Самой распространенной технологией является сжигание на колосниках в слоевой топке. По этой технологии работают большинство зарубежных мусоросжигательных заводов, в том числе и отечественные мусоросжигательные заводы.

Сжигание отходов в топках с псевдосжиженным слоем широко применяется в Японии. В Европе такие заводы используют в Испании, Германии и Франции. В США работают заводы по сжиганию отходов в циркулирующем псевдосжиженном слое.

Но эти технологии не решают проблему утилизации твердых остатков (шлаков и летучей золы). Если шлак можно использовать в строительстве, то золу требуется захоранивать на специально оборудованных полигонах, так как она адсорбирует тяжелые металлы и различные токсичные вещества.

Комбинированные технологии сжигания отходов при высокой температуре дают возможность обезвредить золу и шлак. Например, комбинированная технология немецкой фирмы «Сименс» под названием «Пиролиз – высокотемпературное сжигание», является практически безвредной и почти полностью безотходной.

Комбинированная технология фирмы «Сименс» имеет следующие преимущества: 1) из ТБО получают материалы, которые можно использовать без дальнейшей обработки; 2) выходящие из установки газы имеют высокую степень очистки; 3) выделяемое при сжигании тепло можно использовать для производства электроэнергии и централизованного теплоснабжения или направлять на технологические нужды.

Технология высокотемпературной переработки ТБО, не имеющая аналогов в мировой практике, разработана группой российских ученых – металлургов «Алгон». Технологический процесс отличается высоким температурным режимом. Основной агрегат этой технологии – барботажная печь со шлаковой ванной, в которой в шламовом расплаве, продуваемом кислородосодержащим дутьем, сжигаются отходы.

Отходы загружают в печь без предварительной сортировки и подготовки. Процесс сжигания происходит в шлаковой ванне при температуре 1450…1550 ºС. Выделяющееся из ванны газы дожигаются над поверхностью расплава воздухом или кислородосодержащим дутьем. После полного дожигания они поступают в котел – утилизатор. Крупная пыль, уловленная газоочисткой, возвращается в печь. Мелкая уловленная пыль представляет собой концентрат тяжелых металлов, которые можно извлечь на предприятиях цветной металлургии. Шлак из печи поступает на переработку. Он экологически безопасен и может быть использован для производства строительных материалов, минеральных волокон, наполнителя для дорожных покрытий.

В мире разрабатывается плазменный метод сжигания ТБО. Технологическая схема этого метода включает в себя плазмогенератор (агрегат для газификации) и другое вспомогательное оборудование. Тепловая энергия в газогенератор подводится с помощью дуговых плазмотронов струйного типа плазмоэлектродной системы, обеспечивающих расплавление непиролизуемых компонентов и жидкое удаление шлака. По мнению разработчиков, этот метод дает возможность проводить глубокую переработку ТБО с получением синтез газа, имеющего теплоту сгорания 11…13 тыс. кДж/м3. Шлак может гранулироваться и использоваться в строительстве.

Осуществление процесса плазменной газификации требует определенной подготовки бытового мусора. Способ плазменного сжигания является очень дорогостоящим по капитальным затратам и эксплуатационным расходам. Он энергоёмок и технически сложен. Пока данная технология существует в виде опытного научного оборудования.

Экологическое воздействие мусоросжигательных заводов в основном связаны с загрязнением атмосферы мелкодисперсной пылью – оксидами серы и азота, фуранами и диоксинами, которые образуются при сжигании полимерных материалов, содержащих хлор, и являются токсичными. Серьезные проблемы также связаны с захоронением золы, которая по весу составляет до 30 % от исходного веса отходов. Для безопасного захоронения золы используют специальные хранилища.

На мусоросжигательных заводах применяют многоступенчатую систему газоочистки с использованием карбамида, щелочного реагента и активированного угля. Дополнительно, дымовые газы очищаются от золы и газообразных компонентов в рукавном фильтре. Очищенные дымовые газы направляются дымососом в дымовую трубу [12]. Схема технологической линии по термической переработке ТБО представлена на рис. 9.1.

Кроме топочного устройства в состав каждой технологической линии входят: котел – утилизатор, циклон, распылительный абсорбер, узел подачи реагентов для улавливания диоксинов, фуранов и ртути, рукавный фильтр и дымосос.

К недостаткам мусоросжигательных заводов следует отнести низкие параметры пара. На отечественных мусоросжигательных заводах они равны р=16 ата, t=240 С, при паропроизводительности 15…35 т/ч. Удельные показатели по выработке электроэнергии существенно ниже по сравнению с ТЭС. Это объясняется следующими свойствами ТБО: кусковое топливо, низкая температура плавления золы и коррозионные свойства дымовых газов.

Одним из способов решения проблемы сбыта низко потенциального пара, полученного при сжигании ТБО, является совместная работа мусоросжигательного завода в единой системе теплоснабжения. Основным источником тепла в этой системе являются установки, работающие на энергетическом топливе и подключенные к крупным потребителям тепла. В этом случае установки, сжигающие ТБО, подают пар или тепловую воду в общую сеть, а основное количество тепла производят паровые котлы, работающие на энергетическом топливе [12].

В России впервые такую схему предполагалось реализовать в г. Челябинске. Предусматривалась работа завода, сжигающего ТБО в единой системе с Челябинской ТЭЦ-2. Предполагалось, что потребителями низкопотенциального пара будут предприятия Тракторозаводского района. При необходимости излишки пара будут направляться на ТЭЦ-2 для собственных нужд.

Как показывает зарубежный опыт, реализация такой схемы не везде возможна. Поэтому большее распространение находят установки, сжигающие ТБО, с выработкой электроэнергии. Она является более востребованной по сравнению с тепловой.

Эффективность выработки электроэнергии существенно зависит от начальных параметров пара. Поэтому, для эффективного преобразования энергии ТБО в электрическую, прежде всего, необходимо повысить параметры пара. Следует отметить, что большая часть мусоросжигательных заводов из-за низкой надежности оборудования и несбалансированности цен на отпускаемую энергию и себестоимость ее производства пока убыточны и используются всего на 20…50 % проектной мощности.

studfiles.net

Сжигание отходов и мусора (ТБО) в кипящем слое

Сжигание в кипящем слое осуществляется на основе создания двухфазной псевдогомогенной системы «твердое-газ» при превращении слоя отходов в «псевдожидкость» под действием восходящего потока газа, достаточного для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии. Слой напоминает кипящую жидкость, и его поведение подчиняется законам гидростатики.

Технология сжигания ТБО в кипящем слое впервые реализована в начале 80-х годов в Японии. К середине 90-х годов этот метод получил достаточно широкое распространение: например, в Японии на его долю приходится около 25% ТБО, подвергаемых термической переработке. Считается, что сжигание в кипящем слое по эколого-экономическим параметрам в ряде случаев превосходит традиционное слоевое сжигание. Развитие этого метода в Японии прогнозируется и в будущем, в том числе и за счет модернизации устаревших заводов.

Печи для сжигания ТБО в кипящем слое обеспечивают наилучший режим теплопередачи и перемешивания обрабатываемого материала и по этим характеристикам превосходят котлоагрегаты с переталкивающими решетками; кроме того, аппараты кипящего слоя не имеют движущихся частей или механизмов. Однако необходимость обеспечения режима псевдоожижения обрабатываемого материала накладывает ограничение на его гранулометрический и морфологический состав, а также на теплотворную способность; в ряде случаев процесс сжигания в кипящем слое (особенно в циркулирующем кипящем слое) оказывается более дорогим, чем слоевое сжигание.

Ведущие фирмы в области сжигания в кипящем слое — «Lurgi AG» (Германия), «ЕЬага» (Япония), «Foster Wheeler» (США). Технология японской фирмы «ЕЬага» реализована на нескольких десятках японских заводов; в европейских странах эта технология распространена под названием «Rowitec»; аналогичная система известна под названием «Pyroflow» (фирма «Ahlstrom», Финляндия). Сжигание в кипящем слое заложено в проекты заводов по комплексной переработке ТБО «Руднево» (Москва) и «Тимохово» (Московская область).

Производительность печей для сжигания ТБО в кипящем слое - от 3 до 25 т/час. Преобладающая температура сжигания - 850-920°С.

В связи с более низкой (на 50-100°С) температурой сжигания ТБО в кипящем слое по сравнению со слоевым сжиганием заметно снижается возможность образования оксидов азота за счет окисления азота воздуха, в результате чего снижаются выбросы NOx с отходящими газами. Кроме того, при сжигании в кипящем слое значительно легче связать кислотные соединения серы и хлора путем добавки в топочное пространство соединений кальция (например, известняка).

В зависимости от характера псевдоожижения различают три модификации кипящего слоя:

стационарный кипящий слой;
вихревой кипящий слой;
циркулирующий кипящий слой.

Роль теплоносителя в системах кипящего слоя обычно выполняет тонкозернистый песок, поверхность частиц которого создает большую по сравнению с традиционным колосниковым сжиганием поверхность нагрева.

После разогревания песка с помощью запальной горелки до 750- 800°С начинают подачу отходов в кипящий слой, где они смешиваются с песком и в процессе движения истираются. В результате хорошей теплопроводности песка отходы начинают быстро и равномерно гореть. Выделяющееся при этом тепло обеспечивает поддержание песка в горячем состоянии, что позволяет работать в автогенном режиме без подвода дополнительного топлива для поддержания режима горения.

Комментарии к статье
Вконтакте

ztbo.ru

Сжигание ТБО в специальных мусоросжигательных установках

Поиск Лекций

По мнению специалистов, уже в ближайшее время, сжигание ТБО с выработкой тепловой и электрической энергии будет основным способом переработки отходов. Это, прежде всего, касается тех стран, которые имеют небольшую территорию и где введены ограничения на захоронение отходов. В мировой практике применяется больше десятка технологий сжигания ТБО. По оценке Всероссийского теплотехнического института (ВТИ), вырабатываемая при их реализации тепловая энергия может быть эффективно использована в трёх случаях: 1) при сжигании ТБО на колосниковых решетках; 2) при сжигании в топках с псевдосжиженным (кипящем) слоем; 3) в процессе высокотемпературного сжигания [1].

Первый крупномасштабный завод, работающий по такой технологии, был построен в городе Вюрте (Германия). Эта технология сочетает в себе низкотемпературный пиролиз (обработку отходов без доступа кислорода) с их последующем сжиганием при высокой температуре. Комбинированная технология фирмы «Сименс» имеет следующие преимущества: 1) из ТБО получают материалы, которые можно использовать без дальнейшей обработки; 2) выходящие из установки газы имеют высокую степень очистки; 3) выделяемое при сжигании тепло можно использовать для производства электроэнергии и централизованного теплоснабжения или направлять на технологические нужды.

Рис. 9.1. Схема технологической линии по термической обработке ТБО: 1 – печь сжигания; 2 – котел-утилизатор; 3 – сдвоенный циклон; 4 – абсорбер; 5 – сухой реактор; 6 – рукавный фильтр; 7 – подвод ТБО и песка; 8 – зола уноса; 9 – ввод известкового молока; 10 – смесь извести и активированного угля; 11 – очищенные дымовые газы; 12 – удаление донной золы; 13 – удаление золы из котла-утилизатора; 14 – удаление золы из циклона; 15 – выход золы из абсорбера; 16 – удаление продуктов газоочистки

К недостаткам мусоросжигательных заводов следует отнести низкие параметры пара. На отечественных мусоросжигательных заводах они равны р=16 ата, t=240 °С, при паропроизводительности 15…35 т/ч. Удельные показатели по выработке электроэнергии существенно ниже по сравнению с ТЭС. Это объясняется следующими свойствами ТБО: кусковое топливо, низкая температура плавления золы и коррозионные свойства дымовых газов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При рассмотрении перспектив развития традиционных и нетрадиционных источников энергии следует привести экспертные оценки направлений развития энергетики, сделанные ведущими учеными Российской Федерации. Эти оценки в определенной степени отражают позицию Академии наук РФ в этом вопросе.

Академик Владимир Фортов: нефть, газ и уголь

– Анализ состояния и планов развития энергетики России до 2020 г. приводит к выводу о грядущем дефиците энергии в стране и необходимости срочного ввода новых мощностей. Но и это не поможет удовлетворить все нужды без децентрализации энергоснабжения.

С учетом богатых запасов органического топлива и гидроэнергии для оптимального развития отечественной энергетики и надежного снабжения регионов целесообразно обеспечивать их энергией от электростанций разных типов: ГЭС, АЭС и ТЭС (на газе и угле).

Нужны новые технологии и оборудование, для чего, в свою очередь, необходимо развивать такие дисциплины, как газовая динамика, тепломассообмен, теплофизика экстремальных состояний, физика и химия горения, прикладная математика, теория управления, геофизика, геология, ядерная физика и физика плазмы, электродинамика.

Основные перспективы «традиционной» энергетики связаны с повышением КПД за счет роста температуры рабочей среды, более широким применением асинхронных генераторов, электродвигателей с регулируемой скоростью, мощных полупроводниковых преобразователей и новых материалов, в частности – высокотемпературных сверхпроводников.

Академик Александр Румянцев: мирный атом

– В соответствии с Энергетической стратегией России мощность АЭС к 2020 г. вырастет на 40 ГВт, выработка энергии – до 300 млрд. кВт×ч, а доля АЭС в электроэнергетике – до 23 %.

Если в атомную энергетику начнет поступать хотя бы часть средств от экспорта природного газа, сэкономленного благодаря выработанной на АЭС энергии, это даст начало структурной перестройке всей российской экономики

Роль атомной энергии будет возрастать. Большие надежды связаны с реакторами на быстрых нейтронах (БН), обладающими замкнутым топливным циклом, что облегчит соблюдение режима нераспространения ядерного оружия и материалов для его производства. Приятно, что Россия лидирует в разработке реакторов БН, которые станут основой атомной энергетики будущего.

Академик Жорес Алферов: энергия Солнца

– Солнце – неисчерпаемый и самый «чистый» источник энергии. Солнечные батареи уже снабжают энергией космические аппараты и все больше наземных потребителей (портативные электронные приборы, частные дома, метеостанции и т.д.). КПД солнечных элементов ныне достигает 30 %. Главный недостаток солнечной энергии – малая плотность светового потока. Поэтому фотоэлектричество пока заметно дороже электроэнергии, получаемой традиционными методами. Перспективы солнечной энергетики связаны с преобразованием предварительно сконцентрированного светового излучения. Площадь (и стоимость) солнечных элементов уменьшается пропорционально степени концентрации. При 100-кратной концентрации КПД каскадных солнечных элементов на основе гетероструктур составит 35 %.

Академик Илья Моисеев: «зеленое топливо»

– У химиков свои «счеты» с энергетикой. Химики потребляют в большом количестве не только энергию, но и энергоносители. В свою очередь, химическая промышленность производит такие перспективные энергоносители, как метанол, диметиловый эфир, а также различные добавки к топливу, повышающие его качество. Все виды топлива для транспорта получают сегодня с помощью химической технологии. Водород, самый «чистый» энергоноситель, с которым связано столько надежд – тоже продукт химической промышленности. По мнению ряда специалистов, основным сырьем в химической промышленности вместо нефти и газа скоро станут уголь и биомасса, в том числе – бытовые отходы. В биосфере – около 800 млрд. т биомассы, из них ежегодно обновляется 200 млрд. т. Уже сегодня биоресурсы привлекают внимание как ученых, так и предпринимателей. Только биотоплива (биогаз, биодизель, соя-керосин, кокос-дизель, рапсо-бензин) выпускают сотни тысяч тонн в год. По оценкам, к 2010 году 7 % топлива в ЕС будет «зеленым».

poisk-ru.ru

3.2. Сжигание тбо в шлаковом расплаве.

В последнее время специалисты и организации ряда отраслей промышленности и в особенности черной и цветной металлургии предлагают в качестве альтернативы слоевому сжиганию бытовых отходов сжигание несортированных отходов в высокотемпературных печах с температурой 1750-1900°С; принципиальная схема такой установки приведена на рис. 8.12. Следует

отметить, что реально действующих предприятий такого типа пока еще нет.

Основным преимуществом применения сжигания в шлаковом расплаве считается то, что при нем должно происходить полное разложение вредных соединений, полное окисление горючих компонентов и крайне малый процент (1 - 2%) уноса пыли. Главным доказательством этих утверждений служит уверенность в том, что высокая температура процесса приведет к разложению любых компонентов, в том числе и таких веществ, как диоксины и фураны.

Еще одним примером сжигания ТБО в шлаковом расплаве является способ «ПИРОКСЭЛ» (рис. 8.13), включающий процессы пиролиза и сжигания в шлаковом расплаве. Расположение в общей установке пиролизного реактора по отношению к шлаковой ванне таково, что под влиянием радиационного высокотемпературного тепла в пиролизном реакторе, в котором процесс происходит при недостатке кислорода, интенсивно выделяются образовавшиеся диоксины, фураны, другие вредные вещества, а также весьма опасные отравляющие вещества, например, фосген, которые под воздействием естественной тяги проходят в более высокотемпературные зоны установки, где выгорают до оксидов углерода, азота и серы.

Представляет интерес разработанная в УкрНИИ технической экологии технология высокотемпературного электропиролиза (ВТЭП) для ТБО. Аппаратурное оформление технологии ВТЭП базируется на двух стандартных «микродоменных» печах (в качестве реактора и в качестве адсорбера), снабженных электродами для стабилизации в них теплового режима; паровой

котел, дымосос и рукавный фильтр — тем более стандартное оборудование. Технологическая схема ВТЭП приведена на рис. 8.14.

Однако высоких температур в шлаковой ванне, или электропечи, или минидомне недостаточно для полного исключения образования диоксинов и фуранов, так как по мере охлаждения отходящих дымовых газов создаются условия для восстановительных реакций, и в присутствии остающегося хлора в дымовых газах возможно появление так называемых вторичных диоксинов и фуранов в количествах, близких к 1А от начального объема. Очевидно, что высокая температура процессов переработки мусора будет вести к увеличению образования таких" токсичных соединений, как окислы азота. Кроме того, высокие температуры приводят к испарению тугоплавких компонентов ТБО, которые при температурах обычного мусоросжигания находятся в твердом и нейтральном состоянии, а теперь будут непосредственно выбрасываться в окружающую среду.

3.3. Пиролиз тбо.

Еще один способ термической утилизации ТБО — пиролиз. Пиролиз, в отличие от сжигания, происходит при более низких температурах (-500-600 °С) и почти без доступа воздуха — с получением, в основном, жидких и газообразных углеводоров. Т. е. в отличие от сжигания ТБО, где основной продукт — это фактически тепловая энергия, пиролиз — это процесс «ожижения» и газификации ТБО. При пиролизе отходов протекают связанные между собой процессы сушки, сухой перегонки (собственно пиролиз), газификации и горения коксового остатка с выделением газообразных продуктов.

В процессе пиролиза фактически происходит перераспределение твердой органической (а также углеродсодержащей неорганической) части ТБО в сторону образования жидких углеводородов с более низкой молекулярной массой (главным образом, смолы) и горючих газов (метан, водород, оксид углерода) по реакциям:

С+Н2О ->Н2+СО-131,4 кДж

С+2Н2 ->СН4-74,9 кДж

С+СО2 -> 2СО -172,5 кДж

Процессы пиролиза ТБО могут быть классифицированы на основе нескольких основных факторов, оказывающих решающее влияние на течение процесса (табл. 8.5).

На рис. 8.15 представлен пример технологической схемы пиролизной утилизации ТБО.

Под воздействием собственного веса отходы опускаются через швельшахту в нижнюю часть реактора, куда подается подогретый до 400 °С воздух, который по количеству недостаточен для полного сгорания отходов. Углеродистый остаток от разложения бытового мусора сгорает, а дымовые газы, пройдя систему газоочистки, поступают потребителю (в этом отношении описанный способ аналогичен мусоросжиганию с той лишь разницей, что очистка от пыли не производится из-за образования высокотемпературных газов, для которых обеспыливающие установки неприменимы). Полученные в результате пиролиза компоненты (газообразные и жидкие продукты) могут быть использованы в качестве низкокачественных энергоносителей.

На данный момент накоплено достаточно большое количество опыта эксплуатации установок по пиролизу и газификации ТБО. И если начальная стадия осуществления такого рода программ знаменовалась достаточно оптимистичными и многообещающими результатами, то прошедшие три десятилетия позволили более трезво взглянуть на данную проблему. Так, явно не оправдались ожидания того, что данный метод более «экологичен», чем простое мусоросжигание в топках котлоагрегатов. Но основным фактором, свидетельствующим не в пользу пиролиза, является явная коммерческая несостоятельность данного метода переработки ТБО. Так, по данным международного лондонского консультативного агентства «Juniper Consultancy Services» по состоянию на 2004 г. из 15 ведущих фирм, обладающих патентованными технологиями по пиролизу ТБО, лишь две являются коммерчески оправданными — Ebara (Япония) и Thermoselect (Швейцария).

3.4. Refuse Derived Fuel (RDF)

В последнее время все большего значения в сфере утилизации органических отходов приобретают методы, направленные на получение комбинированных вторичных топлив, так наз. «Refuse Derived Fuel» (RDF). Собственно понятие RDF охватывает достаточно широкий диапазон различных топлив на основе промышленных и бытовых отходов. Так, известны топливные смеси, включающие в свой состав обезвоженные осадки сточных вод, некоторые виды органических промышленных отходов, частицы биомассы и др. Наибольшую известность получили топливные смеси, включающие, с одной стороны, бытовые отходы — остатки бумаги, пластика и текстиля, содержащихся в мусоре, с другой стороны — углеродсодержащие и смолистые отходы различных химических производств, которые служат связующим и кроме того, повышают калорийность такого топлива.

В целом процессы производства вторичных топлив на основе бытовых отходов и смолистых веществ носят достаточно динамичный характер. Так, если по состоянию на 2001 г. количество произведенного RDF в целом по Европе составляло около 3 млн тонн, то по состоянию на 2005 г. данное количество уже превышало 13 млн тонн, а прогнозируемый показатель на 2015 г. приближается к 60 млн тонн.

Существует несколько десятков вариантов композиционных составов топлив, каждый из которых, как правило, является собственностью фирмы-производителя. Примеры некоторых из них приведены в табл. 8.7.

Накопленный опыт утилизации получаемых топлив позволяет говорить о ее трех основных направлениях (рис. 8.17) сложившихся на данный момент в мире — сжигании на мусоросжигающих заводах, сжигании на тепловых электростанциях и сжигании в цементных печах. Тот либо иной вид термической утилизации таких топлив накладывает определенные условия на их качественный и количественный состав, особенно это относится к RDF, сжигаемым в цементных печах. Так, данный вид вторичных топлив должен соответствовать установленным требованиям Европейской ассоциации компаний по термической утилизации специализированных отходов (см. табл. 8.8).

В ИнФОУ НАНУ исследованы композиции отходов пластмасс в смеси с бурым углем.

В ДонНТУ исследованы топливные композиции на основе твердых бытовых отходов (ТБО), к которым добавлялись (путем

Интересными являются экономические аспекты внедрения данного метода переработки ТБО. Так, среднеевропейские показатели стоимости производства RDF для сжигания на электростанциях свидетельствуют о меньшей стоимости процесса, в отличие от сжигания непереработанного потока ТБО на МСЗ (табл. 8.10

studfiles.net