Твердые бытовые отходы: мусоросжигание

реферат

Технологии мусоросжигания

CПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ГОРЮЧИХ ОТХОДОВ,

ОСНОВАННЫЙ НА ГАЗИФИКАЦИИ В СВЕРХАДИАБАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

В Институте проблем химической физики РАН разработан эффективный метод термической переработки горючих отходов, основанный на использовании нового физического явления фильтрационного горения в сверхадиабатических режимах, при которых температура в зоне реакции существенно превышает адиабатическую температуру горения. Целенаправленное использование сверхадиабатических режимов для проведения процессов газификации открывает широкие возможности для утилизации разного рода горючих отходов с высокой энергетической эффективностью, экологической чистотой и относительно невысокими затратами.

Такая организация процесса термической переработки отходов обеспечивает следующие преимущества по сравнению с методами прямого сжигания:

- процесс газификации имеет высокий энергетический КПД (до 95%), позволяющий перерабатывать материалы с малым содержанием горючих составляющих (с зольностью до 90%) или с высокой влажностью (до 60%);

- низкие линейные скорости газового потока в реакторе и его фильтрация через слой исходного перерабатываемого материала обеспечивают крайне низкий вынос пылевых частиц с продукт-газом, что дает возможность сильно сократить капитальные затраты на газоочистное и энергетическое оборудование;

- в некоторых случаях, когда необходимо проводить очистку газовых выбросов от соединений серы, хлора или фтора, пыли, паров ртути, очищать продукт-газ оказывается проще, чем дымовые газы, благодаря низкой температуре, меньшему объему и более высокой концентрации загрязнителей; кроме того, сера присутствует в продукт-газе в восстановленных формах (H2S, COS), которые много проще поглотить, чем SO2;

- при газификации происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в бескислородной среде, что дает меньшее количество окислов азота в дымовых газах;

- сжигание газа в современных газовых горелках - наиболее чистый способ сжигания из всех известных; за счет высокой полноты сгорания дымовые газы содержат чрезвычайно мало окиси углерода и остаточных углеводородов;

- сжигание в две стадии позволяет резко уменьшить образование диоксинов (полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов), поскольку даже при наличии хлора подавляется появление в дымовых газах ароматических соединений (предшественников диоксинов) и обеспечивается низкое содержание пылевых частиц (катализаторов образования диоксинов в дымовых газах);

- зола, выгружаемая из реактора, имеет низкую температуру и практически не содержит недогоревшего углерода;

- при утилизации некоторых видов отходов имеется возможность извлечения из продукт-газа товарных материалов для последующей переработки (например, нефти и др.);

- выбор оборудования для утилизации тепла при сжигании продукт-газа не ограничивается паровым или водяным котлом, также возможно применение газовых турбин и энергетических дизелей; предлагаемая схема переработки легче вписывается в имеющуюся промышленную инфраструктуру, например, продукт-газ может подаваться в имеющуюся топку для замены части кондиционного топлива.

В настоящее время в Институте проблем химической физики РАН на основе метода газификации конденсированных топлив в режиме сверхадиабатического горения разработан ряд технологий утилизации низкосортных топлив и горючих отходов, в том числе процессы:

· Сжигания твердых бытовых отходов.

· Экологически чистого сжигания больничных отходов непосредственно в больницах.

Установка для переработки твердых бытовых отходов (ТБО) с реактором-газификатором непрерывного действия производительностью 2 т в час (см. рис. 3). Установка потребляет 1800 м3 воздуха и до 700 кг пара в час; тепловая мощность, получаемая при сжигании продукт-газа - 5 МВт; размеры реактора-газификатора - рабочий диаметр 1.5 м, высота 7.3 м. Вырабатываемая при переработке ТБО тепловая энергия используется для нужд горячего водоснабжения города. Определенные в ходе испытаний установки характеристики газовых выбросов подтвердили высокую экологическую чистоту процесса при сжигании ТБО: так концентрация диоксинов в дымовых газах даже без их очистки не превышает 210-10 г/м3.

Производительность установки мусоросжигания может наращиваться путем установки нескольких модулей-реакторов вышеуказанного размера.

Общая схема мусоросжигающего производства включает, в зависимости от необходимой мощности, от 2-3 до 10 газификаторов, необходимое энергетическое оборудование, состав которого определяется заказчиком (водогрейные или паровые котлы, паровые турбины с электрогенераторами и т.п.), систему очистки дымовых газов, необходимость которой определяется, исходя из состава перерабатываемого сырья (содержания в нем серы, хлора, фтора и др.). Содержание токсичных веществ в дымовых газах гарантируется на уровне (или ниже) европейских норм

Производство, предназначенное для мусоросжигания, может использоваться также для переработки других типов отходов. В этом случае могут потребоваться некоторые дополнительные внешние устройства и изменение регламента проведения процесса.

В разработанной схеме обеспечивается высокая экологическая чистота; твердый остаток от сжигания может быть безопасно захоронен; как вариант процесса предусмотрено остекловывание золы с тем, чтобы исключить возможное выщелачивание тяжелых металлов.

Мусоросжигательная установка Ресурспроминвест

В компании Ресурспроминвест разработана мобильная мусоросжигательная установка, которая в отличие от существующих американских аналогов экологически чисто производит сжигание мусора.
В последнее время в нашей стране в проблеме мусоросжигания возникла задача ликвидации твердых и влажных бытовых отходов с помощью мобильных средств. Эта задача особенно важна для ликвидации бытовых отходов в местах, удаленных от мусоросжигательных заводов (небольшие города, поселки, несанкционированные мусорные свалки и т.п.).
Американский аналог мусоросжигательной установки несовершенен и обладает теми недостатками, что в нем весьма сложно обеспечить экологически чистое сжигание мусора вследствие его неполного окисления и появления в отходящих газах новых токсичных веществ. Проще говоря, такая мусоросжигательная машина похожа на коптилку, которая не только загрязняет близлежащую местность продуктами горения (в числе которых и канцерогены, вызывающие онкологические заболевания), но и чадит настолько, что близко от нее вообще невозможно находиться.
Исследователями Ресурспроминвеста была разработана более совершенная мобильная установка, обеспечивающая экологически чистое сжигание мусора.
Данная мобильная мусоросжигающая установка состоит из дизельного тягача мощностью 300 кВт, контейнера-прицепа, где располагается установка, приводного шкива, воздушного компрессора Рута, электрического генератора, патронов с короткоцикловыми цеолитами, патронов с силикагелем, конического измельчителя мусора, винтового шнека для подачи и мусора, высокотемпературной печи с футеровкой из окиси кальция, узла эмульгации и сероочистки, походной мастерской и выдвижного ленточного транспортера для мусора. Единственная операция, которая требует ручного вмешательства, - это первоначальный розжиг установки. Такая технология обеспечивает производительность сжигания мусора - 100 кг/час. Экологичность установки достигается тем, что вместо использования топливно-воздушной смеси для сжигания мусора используется осушенный и накислороженный с помощью короткоцикловых цеолитов воздух, в котором мусор горит без подачи топлива.

ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ НА АЛЬТЕРНАТИВНОМ ВИДЕ ТОПЛИВА

В последнее время активно ведется поиск источников энергии, альтернативных природному топливу. При этом все чаще и чаще взоры обращаются на использование в качестве топлива твердых бытовых отходов (ТБО). Преимущество ТБО заключается в том, что их не надо искать, не надо добывать, но в любом случае их надо либо уничтожать, либо использовать. Период их уничтожения, т. е. складирования на полигонах, прошел - наступил период их активного использования, в том числе и в виде топлива.

   Целенаправленное промышленное использование ТБО как топлива началось со строительством первого "мусоросжигательного заведения" близ Лондона в 1870 году. Однако активное применение ТБО как энергетического сырья началось с середины 70-х годов в связи с углублением энергетического кризиса. Было подсчитано, что при сжигании 1 т ТБО можно получить 1 300-1 700 кВт*ч тепловой энергии или 300-550 кВт*ч электроэнергии.

В России термическая переработка ТБО началась с 1972 года, когда в восьми городах СССР было установлено 10 мусоросжигательных заводов первого поколения. Все эти заводы были практически без газоочистки и почти не использовали вырабатываемое тепло. В настоящее время все эти заводы морально устарели и не отвечают современным требованиям по экологическим показателям. В связи с чем большая часть этих заводов закрыта, а остальные подлежат реконструкции.

В 2002 году в Москве пущен в эксплуатацию мусоросжигательный завод производительностью 300 тыс. т ТБО в год. Завод состоит из отделений подготовки и сортировки ТБО, сжигания неутилизируемой части ТБО, очистки дымовых газов от вредных примесей, переработки золы и шлака, энергоблока и других вспомогательных отделений.

На заводе внедряется ручная и механическая сортировка ТБО и его дробление. Такая технологическая переработка ТБО позволяет: во-первых, отобрать ценное сырье для его вторичной переработки; во-вторых, отобрать пищевую фракцию ТБО для его последующего компостирования; в-третьих, отобрать сырье, представляющее экологическую опасность при его сжигании; и, наконец, это позволит повысить теплотехнические и экологические показатели сырья предназначенного для сжигания. Благодаря такой подготовке низшая теплота сгорания ТБО, предназначенного к сжиганию, достигнет 9 МДж/кг, а по содержанию золы, влаги, серы и азота характеристики ТБО будут практически соответствовать аналогичным характеристикам подмосковных бурых углей.

Как видим из приведенных примеров, в Москве достаточно активно наметилась тенденция по повышению теплотехнических характеристик ТБО с последующим использованием его для выработки электроэнергии. По-видимому, немаловажное значение на это оказало намеченное в Москве широкое внедрение крупных сортировочных комплексов ТБО.

Однако следует отметить, что низкие параметры пара, применяемые на отечественных мусоросжигательных заводов (G=15-35 т/ч, Т=240°C), существенно снижают удельные показатели по выработке электроэнергии по сравнению с паросиловыми электростанциями (G=640 т/ч, Т=540°C). Применение аналогичных мощностей и параметров пара на МСЗ ограничено свойствами ТБО: кусковое топливо, низкая температура плавления золы и коррозионные свойства дымовых газов, получаемых при сжигании ТБО.

Существенного повышения эффективности применения ТБО как топлива для выработки электроэнергии и достижения удельных показателей, близких к серийно применяемым ТЭС, по всей видимости, можно достигнуть за счет частичного замещения энергетического топлива бытовыми отходами.

То есть разрабатывается совмещенная (интегральная) компоновка ТЭС для сжигания природного топлива и ТБО. Доля ТБО по количеству тепла может составлять примерно 10% от тепловой мощности котла. В этом случае только за счет повышенных параметров пара и увеличенной мощности котлов и турбин эффективность использования ТБО повысится в 2-3 раза.

Существенный экономический эффект может быть получен за счет снижения капитальных вложений благодаря использованию существующей на ТЭС инфраструктуры и сокращения расходов на газоочистное оборудование.

Немаловажным экономическим фактором является и тот факт, что энергетическое топливо, в том числе и бурый уголь, имеющий практически равноценные энергетические показатели с ТБО, надо покупать, а ТБО принимается с денежной доплатой.

Анализ технико-экономических показателей, полученных при частичном 10% замещении энергетического топлива на одном из стандартных блоков, работающих на природном газе или буром угле, показывает, что в этом случае стоимость природного газа, используемого на ТЭС, может быть полностью покрыта "доходами" от приема ТБО.

Делись добром ;)