Производство энергии из полного комплекса отходов жизнедеятельности человека. Дешево и сердито! Переработка отходов, способ получения энергии и спасения земли Колосниковая решетка для слоевого сжигания
Алексей Степанов, Руководитель компании «Свеза Новатор», поселок Новатор (Великоустюгский район, Вологодская область)
- Как предприятию самому вырабатывать 70% электроэнергии из отходов
Сегодня выгоднее вырабатывать электроэнергию из отходов. На кубометр готовой фанеры приходится кубометр отходов. В советское время отходы можно было захоронить. Из-за ужесточения природоохранного законодательства утилизация сегодня стоит дорого.
Компании собирают обширный массив данных о клиентах, который в итоге оказывается бесполезным. Сведения разрозненные, часто устаревшие или искаженные - на такой основе невозможно сделать покупателю уникальное торговое предложение и спрогнозировать продажи. В нашей статье описаны инструменты сбора и анализа информации, использование которых:
- оптимизирует расходы компании на маркетинг;
- поможет выстроить стратегию продаж;
- снизит отток покупателей благодаря повышению качества обслуживания.
В течение многих лет наш комбинат вырабатывает из отходов электроэнергию, которую использует в производстве. Комбинат работает круглые сутки и образует 500 кубометров отходов (кора, щепа, карандаш и шлифовальная пыль). Вот что мы делаем с отходами.
1. Сжигаем кору и щепу. При сжигании отходов образуется тепловая энергия. Ее используем для сушки шпона и склеивания фанеры. Задействуем термомасляные и энергетические установки. Первые нагревают теплоноситель, вторые – воду, получая пар. На сушку шпона идет 21% отходов, на склейку фанеры – 7%. Отходы используем и для генерации электроэнергии на собственной теплоэлектростанции. Топливо подается в котельную, вырабатывающую пар. Пар по трубам поступает в зал, где стоят две турбины калужского завода по 1,5 МВт выработки каждая. Турбины раскручиваются паром. К каждой из них подключен генератор, вырабатывающий электричество. На процесс идет четверть коры и щепы.
2. Продаем карандаш. Карандаш – это остаток чурки (на профессиональном языке называется чурак). При лущении чурак вращается вокруг своей оси. Перпендикулярно к оси вращения чурака перемещается лущильный нож, равномерно снимающий ленту древесины толщиной 1,6 мм. Чурак «разматывается» до цилиндра толщиной 50 мм – получается карандаш, на который приходится 13% отходов. Мы продаем его в розницу работникам комбината и местным жителям: из карандаша получаются дрова. Местные бизнесмены используют карандаш в производстве угля. Кубометр карандаша стоит 200 руб.
3. Делаем новый продукт из шлифовальной пыли (доля отходов – 3%). Раньше мы сжигали пыль, но затем нашли выгодный вариант переработки. Вместе с партнером делаем из пыли топливные брикеты. В одном брикете – 3 кг дров. Когда их сжигают, зола почти не образуется (процент образования золы из пыли низкий, так как пыль получается при шлифовании лицевой стороны фанеры, где нет частиц коры).
- Отходы промышленного производства: 9 идей, как на них заработать
Организация сбора, хранения и перераспределения отходов
Отходы доставляем на склад с помощью транспортеров. Ручного труда нет: процесс регулируют операторы за панелью управления, работают тракторы-погрузчики. По дороге отходы отгружаются в печи участков сушки и склеивания. Загрузочное устройство печей открыто до тех пор, пока емкость не наполнится, затем оператор нажатием кнопки закрывает задвижку. Если задвижка закрыта, отходы едут дальше по транспортеру на склад. На складе отходы ссыпают с ленты, часть из них фронтальные погрузчики распределяют на кучи, а часть – разравнивают. Вокруг и среди куч с отходами идет дорога, она нужна для проезда и противопожарных целей.
Со склада на электростанцию отходы доставляют транспортеры. Фронтальный погрузчик загребает ковшом 10 кубов, подвозит к нужной ленте (подвижному полу, который доставляет отходы в скребковый транспортер) и высыпает. По транспортеру отходы едут в печь электростанции.
В итоге
Мы вырабатываем 70–80% электроэнергии из отходов производства. В дни ремонта, когда станки (60% парка) отдыхают, обходимся собственными ресурсами. Лишь однажды в сильные морозы нам не хватило отходов для выработки электричества, тогда мы бесплатно взяли щепу на соседней лесопилке. В планах – увеличить число турбин, чтобы полностью отказаться от покупной энергии.
- Как создать безотходное производство, чтобы сделать прибыль максимальной
М инистерство образования Республики Беларусь
УО «Белорусский национальный технический университет»
Контрольная работа по дисциплине
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
ТЕМА: « Способы получения энергии из отходов»
Выполнил
Алехно О.Н.
Проверил
Лащук Е.Г.
М инск 2008
Введение…………………………………………………………………………...3
1. Топливное использование твердых бытовых отходов (ТБО)………………4
2. Биогазовая технология переработки отходов животноводства……..……..9
3. Энергетическое использование отходов водоочистки в соединении с ископаемым топливом…………………………………………………………..16
Заключение………………………………………………………………….……19
Список литературы………………………………………………………….......20
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время в разных странах активно ведется поиск источников энергии, альтернативных ископаемому топливу. Для Беларуси эта проблема не стоит остро, однако стоит заметить, что и в странах с высокоразвитой энергетикой, имеющих собственные ресурсы, специалисты проводят такие изыскания. Среди эффективных способов получения энергии может стать получение энергии из отходов.
В целом, надо отметить многоаспектность данной проблемы, ведь отходов насчитывается огромное множество и все они различны. Именно поэтому в одной работе нельзя охватить всё. С целью раскрытия темы способов получения энергии из отходов я попытаюсь охватить только некоторые из них:
Во-первых, возможности использования в качестве топлива твёрдых бытовых отходов;
Во-вторых, возможности биогазовой технологии переработки отходов животноводства;
В-третьих, энергетическое использование отходов водоочистки в соединении с ископаемым топливом.
1. Топливное использование твердых бытовых отходов (ТБО).
Одним из эффективных способов получения энергии в будущем может стать использование в качестве топлива твердых бытовых отходов (ТБО). Преимущество бытовых отходов заключается в том, что их не надо искать, не надо добывать, однако в любом случае они должны быть уничтожены – что требует больших денежных средств. Поэтому рациональный подход здесь позволяет не только получить дешевую энергию, но и избежать лишних затрат.
Целенаправленное промышленное использование твердых бытовых отходов как топлива началось со строительством первого «мусоросжигательного заведения» близ Лондона в 1870 году. Однако активное применение ТБО как энергетического сырья началось только в середине 1970‑х годов в связи с углублением энергетического кризиса. Было подсчитано, что при сжигании одной тонны отходов можно получить 1300‑1700 кВт/ч тепловой энергии или 300‑550 кВт/ч электроэнергии.
Именно в этот период началось строительство крупных мусоросжигательных заводов в Мадриде, Берлине, Лондоне, а также в странах с относительно малой площадью и высокой плотностью населения. К 1992 году в мире действовало около 400 заводов, на которых применялось сжигание ТБО с производством пара и выработкой электроэнергии. К 1996 году их количество достигло 2400.
В нашей стране термическая переработка ТБО началась с 1972 года, когда в восьми городах СССР было установлено 10 мусоросжигательных заводов первого поколения. Эти заводы были практически без газоочистки и почти не использовали вырабатываемое тепло. В настоящее время они морально устарели и не отвечают современным требованиям по экологическим показателям. В связи с этим большая часть этих заводов закрыта, а остальные подлежат реконструкции.
В Москве было построено три таких предприятия. Мусоросжигательный завод № 2 (МСЗ-2) был построен в 1974 году для сжигания несортированных твердых бытовых отходов в объеме 73 тыс. тонн в год. Он имел две технологические линии, включающие в себя котлы французской фирмы «КНИМ» и электрофильтры.
Решением правительства Москвы о реконструкции МСЗ-2 предписывалось увеличение мощности завода до 130 тыс. тонн отходов в год с одновременным уменьшением количества вредных выбросов в окружающую среду и, тем самым, улучшением экологической обстановки в районе предприятия. Для выполнения указанной задачи была опять привлечена французская фирма «КНИМ», которая должна была разработать и поставить три модернизированные технологические линии производительностью по сжигаемым ТБО в 8,33 т/ч каждая.
Кроме того, предусматривалось использование тепла, получаемого при сжигании твердых бытовых отходов, для выработки электроэнергии .
По результатам эксплуатации реконструированной первой очереди завода, состоящей из двух технологических линий, можно констатировать, что все указанные выше требования выполнены, а именно:
1. Производительность МСЗ увеличена до 80 тыс. тонн ТБО в год, а с пуском в эксплуатацию третьей технологической линии – до 130 тыс. тонн в год.
2. Снижены до европейских нормативов (0,1 нг/нм3) выбросы диоксинов и фуранов: во‑первых, за счет оптимизации горения отходов на колосниковой решетке «Мартин»; во‑вторых, за счет увеличения высоты топки котла, что обеспечивает необходимое двухсекундное пребывание дымовых газов при температуре выше 850°C для разложения диоксинов на фураны, образующиеся при горении; и в‑третьих, за счет ввода в дымовые газы активированного угля, абсорбирующего вторично образованные диоксины.
3. Обеспечены европейские нормативы по очистке дымовых газов от S02, НСl, НF благодаря установке в технологической схеме сжигания ТБО «полусухого» реактора и ввода в него через распылительную турбину известкового молока, приготовленного из пушонки высокого качества.
4. Достигнута за счет установки рукавного фильтра высокая степень очистки дымовых газов от летучей золы и продуктов газоочистки: концентрация пыли составляет менее 10 мг/нм3.
5. Благодаря применению технологии по подавлению оксидов азота (NOx), разработанной Государственной академией нефти и газа им. И. М. Губкина, полученные показатели по их выбросам находятся на уровне лучших зарубежных образцов (менее 80 мг/нм3).
6. При выполнении реконструкции завода произведена установка трех турбогенераторов мощностью по 1,2 МВт каждый, что обеспечило его функционирование без внешнего электроснабжения, с передачей излишков энергии в городскую сеть.
7. Управление технологическим процессом мусоросжигания осуществляется оператором с автоматизированного рабочего места. АСУ ТП представляет собой единую систему контроля и управления как основным, так и вспомогательным оборудованием завода.
Принципиально новый для России мусоросжигательный завод производительностью 300 тыс. тонн ТБО в год был построен в Москве в начале 2000‑х. Завод состоит из отделений подготовки и сортировки отходов, сжигания неутилизируемой части ТБО, очистки дымовых газов от вредных примесей, переработки золы и шлака, энергоблока и других вспомогательных отделений. Технологическая схема завода по переработке неутилизируемой части отходов включает в себя три технологические линии с печами кипящего слоя, котлами производительностью 22‑25 т/ч, газоочистным оборудованием и двумя турбинами по 6 МВт каждая.
На заводе внедрены ручная и механическая сортировка ТБО и их дробление. Технология позволяет, во‑первых, отобрать ценное сырье для его вторичной переработки, во‑вторых, отобрать пищевую фракцию отходов для последующего компостирования; в‑третьих, отобрать сырье, представляющее экологическую опасность при сжигании; и наконец, повысить теплотехнические и экологические показатели сырья, предназначенного для сжигания. Благодаря такой подготовке низшая теплота сгорания ТБО достигает 9 МДж/кг, а по содержанию золы, влаги, серы и азота характеристики практически соответствуют характеристикам подмосковных бурых углей.
Однако следует отметить, что низкие параметры пара, применяемые на отечественных мусоросжигательных заводах, существенно снижают удельные показатели по выработке электроэнергии по сравнению с паросиловыми электростанциями. Применение аналогичных мощностей и параметров пара на мусоросжигательных заводах ограничено свойствами сырья: кусковым топливом, низкой температурой плавления золы и коррозионными свойствами дымовых газов, получаемых при сжигании.
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.
В этом случае при сжигании на ТЭС бурого угля целесообразно использование предтопок для сжигания твердых бытовых отходов с направлением дымовых газов, получаемых в предтопке, в топочное пространство существующего котельного агрегата. При сжигании на ТЭС природного газа целесообразно использовать установку для газификации ТБО с последующей очисткой полученного продукта – газа и сжиганием его в топках котлов, работающих на природном газе. Годами отработанная паросиловая установка, применяемая на ТЭС, сохраняется при этом в первозданном виде.
То есть предлагается разработка совмещенной (интегральной) компоновки ТЭС для сжигания природного топлива и твердых бытовых отходов. 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 бытовых отходов повысится в 2‑3 раза.
Существенный экономический эффект может быть получен за счет снижения капитальных вложений благодаря использованию существующей на ТЭС инфраструктуры и сокращению расходов на газоочистное оборудование .
Немаловажным экономическим фактором является и то, что энергетическое топливо, в том числе и бурый уголь, имеющий практически равноценные энергетические показатели с твердыми бытовыми отходами, надо покупать, а ТБО, напротив, принимается с денежной доплатой.
Какой будет наша страна, город, планета через несколько десятков лет. Станет ли это все облагороженным участком земли или постоянно увеличивающаяся свалка доберется до наших домов и подъездов? В развитых странах переработка бытового мусора используется уже более 40 лет, а для России это все еще новинка.
О самых современных технологиях переработки мусора нам практически ничего не известно. На вопросы отвечает Лопатухин Андрей, консультант компании ALECON, занимающейся внедрением систем гидросепарации Твердых Бытовых Отходов (ТБО) в СНГ.
Что представляет собой технология гидросепарации ТБО?
Процесс гидросепарации осуществляется следующим образом: несортированный мусор подается на движущуюся ленту транспортера. Лента движется под очень сильным магнитом, к которому прилипают металлические отходы, после этого мусор оказывается в барабане с отверстиями различного диаметра, и отходы сортируются по размерам. Мелкие и крупные фракции направляются по разным лентам, которые опускаются в резервуар, заполненный водой. Затем более легкий мусор поднимается на поверхность, и при помощи вентилятора пакеты сортируются в одну емкость, а бутылки в другую. Затем эта часть мусора подготавливается к вторичному этапу переработки, а из мусора, который опустился на дно – органических остатков – вырабатывают биогаз в биореакторе.
Полученная при помощи сжигания биогаза энергия, удовлетворяет нужды завода, 60-70% энергии идет на продажу. 80-85% от всего объема мусора перерабатывается. Завод имеет модулярную конструкцию от 300 т мусора в сутки, можно увеличивать производительность до 2000 т в сутки и выше. Из отходов – получаем доходы! Из органических отходов вырабатывается биогаз и зеленое электричество!
Каков энергетический ежегодный потенциал ТБО в России, где он сконцентрирован? Может ли переработка ТБО решить энергетические задачи?
Не учитывая множества стихийных свалок, лишь в ЦФО потенциал накопленных ТБО ежегодно приравнивается к 250000 т. Наиболее крупные полигоны для сегодняшних технологических проектов по извлечению метана являются первоочередными. Они сконцентрированы в Центральном Федеральном Округе – 4 свалки, в Туле – 1, в Московской области – 3, в Южном Федеральном Округе – 1, в Северо-Западном – 2, в Уральском Федеральном Округе – 2, в Приволжском – 6 свалок, в Дальневосточном – 1 и в Сибирском Федеральном Округе – 3 свалки.
Может ли переработка ТБО способствовать решению энергетических задач?
Безусловно! Как показали расчеты, на уличных свалках вырабатывается метан в объеме 858 млн. т в год, биогаз – 1715 млн. т.
Какова величина органической части в отходах? Что происходит с неорганической частью в предлагаемой гидросепаративной технологии?
В отходах есть как неорганические, так и органические вещества, которые обладают разной степенью разложения. Содержание органической массы в отходах равняется 35-60% по весу от всего количества мусора. В ходе переработки неорганические ресурсы получают вторую жизнь. Например, цветные и черные металлы переплавляются, стекло используется в строительстве, а из пластика производится много полезных предметов для использования в хозяйстве.
Каковы преимущества метода гидросепарации ТБО перед другими способами плазменного пиролиза и перекрытий полигонов ТБО с получением энергии на основе свалочного газа? Какова его рыночная ниша?
Главным преимуществом технологии гидросепарации ТБО в сравнении с иными методами плазменного пиролиза является большая экономичность и скорая окупаемость предприятия, замкнутый цикл технологии и экологичность. Для обустройства завода нужна площадь в 2 га и сравнительно небольшие инвестиционные вложения, которые окупятся за пять лет.
Из биогаза получают электрическую энергию , часть которой идет на собственные нужды, а часть – на продажу. Органическая масса, преобразуясь после переработки в биореакторе в компост, является отличным экологически чистым удобрением для выращивания в теплицах зелени, овощей.
Так как при использовании плазменного пиролиза нужно много электроэнергии, то по затратам она приравнивается к методу сжигания ТБО. Все заводы, функционирующие по пиролизной технологии, не обеспечивают необходимого решения проблем ТБО по следующим причинам:
Большой процент вторичных отходов, засоряющих окружающую среду;
Низкая производительность. Во всем мире очень мало заводов, мощность которых более 300 т в сутки;
Невысокая энергетическая отдача отходов;
Дороговизна строительства заводов и текущих расходов при переработке.
Для обеспечения экологической чистоты технологического цикла, нужна установка дорогих газовых фильтров и уловителей дыма.
Технология производства свалочного газа с перекрытием полигонов ТБО характеризуется множеством показателей по загрязнению окружающей среды. Токсичная жидкость «фильтрат», скапливаясь в недрах, оказывается в грунтовых водах и водоемах, отравляя их. Кроме того, на подобных полигонах замедляется процесс разложения отходов по причине отсутствия воздуха, и никто не знает, сколько еще десятков лет понадобится, чтобы это все полностью разложилось.
Кроме того, эта технология требует существенных земельных площадей и эксплуатационных затрат.
Технология гидросепарации ТБО на рынке предложений по утилизации мусора занимает достойную нишу в качестве наиболее обоснованной экономически и безопасной экологически технологии.
Какой продукт на рынок предлагают компании по переработке ТБО: тепло, электроэнергию, газ? Кто является покупателем данных ресурсов?
Наряду с теми продуктами, которые идут на вторичную переработку (стекло, металл, пластик, картон и бумага) предприятия, перерабатывающие ТБО, полностью удовлетворяют собственные потребности в электроэнергии и поставляют свою продукцию на рынки тепла, электроэнергии и газа. Из биоотходов выпускается качественный компост для сельскохозяйственных нужд.
Возможен вариант общего комплекса по переработке ТБО с выращиванием в теплицах зелени, овощей или цветов.
Есть ли в России опыт организации предприятий по переработке ТБО, предоставляющих ресурсы для получения энергии? С какими проблемами они столкнулись?
Потенциал ТБО в России – около 60 млн. т в го. В одном только Московском регионе захоранивается на полигонах ежегодно около 6 млн. т ТБО. После разложения органической части отходов на полигонах производится биогаз. Ключевыми составляющими биогаза являются парниковые газы: углекислый газ (30-45%) и метан (40-70%).
По подсчетам специалистов, на полигоне, площадь которого около 12 га, с объемом захоронения 2 млн. м 3 ТБО можно получить примерно 150-250 млн. м 3 биогаза в год и получить примерно 150-300 тыс. МВт электрической энергии. Этот полигон можно использовать в течение нескольких лет, не меняя оборудование и не вкладывая дополнительных финансовых средств. К сожалению, осуществленные проекты по данной технологии в РФ нам не известны.
Одной из причин, почему в России нет до сих пор инновационных технологий по переработке ТБО – это неиспользование Киотского протокола. В Израиле, например, за сбор парниковых газов на полигоне объемом 2 млн. м 3 можно привлечь по механизму Киото 5-10 млн. евро в год. Мы почти не используем имеющиеся свалки и полигоны, а отсортировываем мусор после его сбора. Перерабатываем органические отходы для получения боигаза и компоста сразу после мусорных баков. Так нам удается предотвратить ненужное захоронение.
Биогаз – это источник плодородия огорода. Из нитритов и нитратов, содержащихся в навозе и отравляющих ваш урожай, получается чистый азот, который так необходим растениям. При переработке навоза в установке погибают семена сорняков, и при удобрении огорода метановым флюентом (переработанным в установке навозом и органическими отходами) у вас будет уходить гораздо меньше времени на прополку.
Биогаз – доходы из отходов. Пищевые отходы и навоз, которые скапливаются в хозяйстве, являются бесплатным сырьем для биогазовой установки. После переработки мусора вы получаете горючий газ, а также высококачественные удобрения (гуминовые кислоты), являющиеся основными составляющими чернозема.
Биогаз – это независимость. Вы не будете зависеть от поставщиков угля и газа. А еще экономите деньги на этих видах топлива.
Биогаз – это возобновляемый источник энергии. Метан можно использовать для нужд крестьянских и фермерских хозяйств: для приготовления пищи; для подогрева воды; для отопления жилищ (при достаточных количествах исходного сырья – биоотходов) .
Сколько же можно получить газа из одного килограмма навоза? Исходя из того, что на кипячение одного литра воды расходуется 26 литров газа:
С помощью одного килограмма навоза крупного рогатого скота можно вскипятить 7,5-15 литров воды;
С помощью одного килограмма навоза свиней – 19 литров воды;
С помощью одного килограмма птичьего помета – 11,5-23 литра воды;
С помощью одного килограмма соломы зернобобовых можно вскипятить 11,5 литров воды;
С помощью одного килограмма картофельной ботвы – 17 литров воды;
С помощью одного килограмма ботвы томатов – 27 литров воды.
Неоспоримое преимущество биогаза – в децентрализованном производстве электроэнергии и тепла.
Процесс биоконверсии кроме энергетической позволяет решить еще две задачи. Во-первых, сброженный навоз по сравнению с обычным применением, повышает на 10-20% урожайность сельскохозяйственных культур. Объясняется это тем, что при анаэробной переработке происходит минерализация и связывание азота. При традиционных же способах приготовления органических удобрений (компостированием) потери азота составляют до 30-40%. Анаэробная переработка навоза в четыре раза - по сравнению с несброженным навозом - увеличивает содержание аммонийного азота (20-40% азота переходит в аммонийную форму). Содержание усвояемого фосфора удваивается и составляет 50% общего фосфора.
Кроме того, во время сбраживания полностью гибнут семена сорняков, которые всегда содержатся в навозе, уничтожаются микробные ассоциации, яйца гельминтов, нейтрализуется неприятный запах, т.е. достигается актуальный на сегодня экологический эффект.
3. Энергетическое использование отходов водоочистки в соединении с ископаемым топливом.
В странах Западной Европы более 20 лет активно занимаются практическим решением проблемы утилизации отходов водоочистных сооружений.
Одной из распространенных технологий утилизации ОСВ является их использование в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Ее доля в общем количестве ОСВ колеблется от 10% в Греции до 58% во Франции, составляя в среднем 36,5%. Несмотря на популяризацию этого вида утилизации отходов (например, в рамках постановления ЕС 86/278/ЕС), он теряет привлекательность, поскольку фермеры опасаются накопления на полях вредных веществ. В настоящее время в ряде стран использование отходов в сельском хозяйстве запрещено, например, в Голландии с 1995 г.
Сжигание отходов водоочистки занимает третье место по объемам утилизации ОСВ (10,8%). В соответствии с прогнозом в перспективе его доля будет возрастать до 40%, несмотря на относительную дороговизну этого способа. Сжигание осадка в котлах позволит решить экологическую проблему, связанную с его хранением, получить дополнительную энергию при его сжигании, а, следовательно, снизить потребность в топливно-энергетических ресурсах и инвестициях. Полужидкие отходы целесообразно использовать для получения энергии на ТЭЦ в качестве добавки к ископаемому топливу, например, углю.
Выделяют две наиболее распространенные западные технологии сжигания отходов водоочистки:
Раздельное сжигание (сжигание в жидком кипящем слое (ЖКС) и многоступенчатые топки);
Совместное сжигание (на существующих ТЭЦ, использующих уголь, или на цементных и асфальтовых заводах) .
Среди способов раздельного сжигания популярным является использование технологии жидкого слоя, наиболее успешно эксплуатируются топки с ЖКС. Такие технологии позволяют обеспечить устойчивое горение топлива с большим содержанием минеральных составляющих, а также снизить содержание окислов серы в уходящих газах за счет связывания их в процессе горения известняком или щелочноземельными металлами, содержащимися в золе топлива.
Нами изучено семь альтернативных вариантов утилизации осадка сточных вод, основанных как на новых нетрадиционных технологиях, разработанных на базе российского или европейского опыта и не имеющих практического использования, так и на законченных “под ключ” технологиях:
1. Сжигание в циклонной топке на основе имеющихся, но не используемых барабанных сушильных печей очистных сооружений (российская технология - «Техэнергохимпромом», г. Бердск);
2. Сжигание в циклонной топке на основе имеющихся, но не используемых барабанных котлов очистных сооружений (российская технология - «Сибтехэнерго», Новосибирск и «Бийскэнергомаш», Барнаул);
3. Раздельное сжигание в многоступенчатой топке нового типа (западная технология - «NESA», Бельгия);
4. Раздельное сжигание в топке с кипящим слоем нового типа (западная технология - «Segher» (Бельгия);
5. Раздельное сжигание в новой циклонной топке (западная технология - фирмы «Steinmuller» (Германия);
6. Совместное сжигание на имеющейся ТЭЦ, работающей на угле; хранение высушенных отходов в хранилище .
В варианте 7 предполагается, что, после сушки до 10% содержания влаги и термической обработки, отходы водоочистки в размере 130 тыс. т в год биологически безопасны и будут храниться на площадях рядом с очистными сооружениями. Здесь учитывалось создание на водоочистных сооружениях замкнутой системы обработки воды с возможностью ее расширения при увеличении объемов обрабатываемых отходов, а также необходимость построения системы подачи отходов. Затраты по этому варианту сопоставимы с вариантами сжигания отходов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Одной из главных задач развитых стран является рациональное и экономное использование энергии. Особенно это касается нашего государства, где сложилась тяжелая ситуация с топливно-энергетическими ресурсами. В связи с высокими ценами и ограниченными запасами нефти, газа и угля возникает проблема поиска дополнительных энергетических ресурсов.
Одним из эффективных способов получения энергии в будущем может стать использование в качестве топлива твердых бытовых отходов. Использование тепла, получаемого при сжигании твердых бытовых отходов, предусматривается для выработки электроэнергии.
Среди возобновляемых источников энергии на основе сельскохозяйственных отходов биомасса является одним из перспективных и экологически чистых заменителей минерального топлива при производстве энергии. Полученный в результате анаэробной переработки навоза и отходов в биогазовых установках биогаз, может идти на отопление животноводческих помещений, жилых домов, теплиц, на получение энергии для приготовления пищи, сушку сельскохозяйственных продуктов горячим воздухом, подогрев воды, выработку электроэнергии с помощью газовых генераторов. Общий энергетический потенциал использования отходов животноводства на основе производства биогаза очень велик и позволяет удовлетворить годовую потребность сельского хозяйства в тепловой энергии.
Полужидкие отходы водоочистки целесообразно использовать для получения энергии на ТЭЦ в качестве добавки к ископаемому топливу, например, углю.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бобович Б.Б., Рывкин М.Д. Биогазовая технология переработки отходов животноводства / Вестник Московского государственного индустриального университета. № 1, 1999.
2. Шен М. Компогаз - метод брожения биоотходов / “Метроном”, № 1-2, 1994, с.41.
3. Оценка энергетического потенциала использования отходов в Новосибирской области: Институт энергоэффективности. - http://www.rdiee.msk.ru.
4. Федоров Л., Маякин А. Теплоэлектростанция на бытовых отходах / «Новые технологии», № 6 (70), июнь 2006 г.
Каждый из нас ежедневно сталкивается с банальной ситуацией, — выносом (вывозом) мусора из квартиры или дома. Выбросив сверток в мусорный бак, мы не утруждаем себя более заботами о дальнейшем пути его следования, хотя видим, как специальная мусоросборочная машина забирает мусор из баков и вывозит его на свалку. Мы не задумываемся, что же происходит дальше, и уж тем более не ставим вопрос: «Можно ли мусор утилизировать, перерабатывать и при этом получать энергию?
Утилизация твердых бытовых отходов (ТБО) в нашей стране из острого вопроса превратилась в национальную проблему. Методы утилизации, которые используются в настоящее время, имеют существенные недостатки: перегрузка полигонов, которая не соответствуют требованиям зкологической безопасности; протесты населения на землеотвод под полигоны для захоронения мусора; появление вокруг мусоросжигающих заводов отравленных зон, размер которых постоянно увеличиваются.
Одна из действующих технологий по переработки ТБО, это мусоросжигающие заводы. По данным экологов, современный мусоросжигающий завод в Германии при стоимости 220 млн.€ из перерабатываемых 226 тысяч тонн мусора в год производит 20 тысяч тонн ядовитых продуктов сгорания и 60 тысяч тонн шлака, которые требуют захоронения или дополнительной переработки.
Отмечу важную деталь, — с 2020 года вступает в силу запрет захоронения мусора на полигонах Украины.
Просматривая базу данных украинских патентов на изобретения по переработке ТБО и консультируясь со специалистами данных технологий, узнаю, что существует множество технических решений по их утилизации, переработке и получению ценных отходов с попутным образованием энергии в виде синтез-газа или жидкого топлива.
Из обилия технических решений, я остановился на одном из них, как мне кажется, отвечающим современным требованиям по экологии и с достаточным количеством получения объема альтернативной энергии и хочу более подробно с ним ознакомить.
Специалисты из Швейцарии предлагают уникальную технологию переработки мусора, которая имеет преимущества по сравнению с другими известными технологиями.
— безотходное производство не требует полигонов для захоронения отходов;
— практическое отсутствие выбросов в окружающую среду вредных веществ;
— возможность одновременной переработки любых видов отходов (бытовых, промышленных, ядовитых) без предварительной обработки и сортировки;
— возможность переработки как твердых, так и жидких отходов;
— нет ограничений ни по форме, ни по материалам (фрагменты до 700мм);
— возможность вторичного использования продуктов переработки отходов (минеральный стеклогранулят, железо-медный сплав, сера, цинковый концентрат);
— получение в результате переработки отходов синтез-газа (1000м3 из одной тонны мусора), который может быть использован не только как энергоноситель, но и, при более глубокой переработке, как сырье для производства пропана, бутана, бензина (120 литров Евро-4/Евро-5 из одной тонны мусора), азотосодержащих удобрений, метанола.
Технология «Термоселект»
В основе технологии лежит пиролиз с последующей газификацией при высокой температуре, позволяющей без загрязнения окружающей среды превращать отходы в сырье, которой можно использовать в промышленности.
Мусор предварительно сжимается и уплотняется в прессе, затем подвергается сушке и стабилизации по форме, а затем превращается в синтез-газ.
Путем газификации органической составляющей мусора с использованием кислорода в высокотемпературном реакторе достигается температура до 2000 град.С, при котором все неорганические составляющие мусора (стекло, керамика, металл) расплавляются и термически обрабатываются в гомогенизаторе.
Результатом этого процесса является смешанный гранулянт, минеральная часть которого может быть использована как добавка к бетону в строительной индустрии в пескоструйной очистке или как сырье для производства цемента. Металлический гранулянт может найти применение в металлургии, поскольку состоит из чистого железа.
Путем дегазации с применением чистого кислорода и при достаточно длительном нахождении газа в высокотемпературном реакторе (свыше 1200 град.С) получается синтез-газ, который состоит примерно на треть из Н2, СО и СО2. Количество и точное соотношение компонентов синтез-газа зависят от калорийности и компонентов использования мусора.
В дальнейшем синтез-газ резкому (шоковому) охлаждению до температуры 70 град.С. и многоступенчатому процессу очистки. Полученный в результате очистки синте-газ можно использовать в качестве топлива для производства тепловой или электрической энергии, а так же в качестве промышленного сырья.
Данная технология впервые была использована в 1990 г в г. Чиба (Япония), причем, в начале, смонтированное оборудование работало на переработке бытового мусора, а начиная с 2000 г и на промышленных отходах.
Сравнение традиционного мусоросжигания с технологией Термоселект
Исходные данные
Вид отходов – бытовой мусор
Теплотворная способность – 10 МДж/кг
Производительность в час – 13,3 т
Время работы – 7500 ч в год (85%)
Общая производительность – 100 000 т
Термическая мощность – 37 МВт
При сжигании мусора (обжиговая печь и котел-утилизатор) производится 29,6 МВт пара, при этом вырабатывается электроэнергии – 7,7 МВт. КПД установки до 30%. Из всего объема полученной электроэнергии почти половину – 3,3 МВт идет на собственные нужды мусоросжигающей установки. В ходе сжигания мусора с указанной производительностью выбрасывается в атмосферу 1,9 т пыли в год.
При тех же равных условиях технология Термоселект предусматривает производство синтез-газа – 13300 нм.куб/ч
Теплотворная способность синтез-газа – 2,5 кВт. ч/нм. куб
Производство пара – 30,6 МВт
Выработка электроэнергии – 8 МВт
КПД установки до 50%
Концентрация пыли на выходе составляет – 203 кг в год.
Явным преимуществом последней технологии является чистота и однородность полученного синтез-газа с высокой калорийностью, который можно сжигать не только в котлах с производством пара и высоким кпд, но и сжигание его в газовых двигателях, при этом объем производства электрической энергии может составить до 12 МВт в час.
Действительно, переработка мусора в энергию при определенном вложении инвестиций можно организовать экологически чистый, прибыльный бизнес.
