Энергия из мусора. Получение альтернативной энергии из мусора Энергия из отходов жизнедеятельности
ГК «ЭКОНАЦПРОЕКТ» является официальным представителем крупного немецкого промышленного производителя оборудования в области генерации энергии и технологии электростанций — Oschatz. Одним из направлений нашей работы является продвижение экологически чистых технологий по генерации тепловой и электрической энергии из отходов производства и потребления, для дополнительной информации предлагаем Вам ознакомиться с нашей брошюрой «Генерация энергии из отходов» .
Из различных методов переработки твердых бытовых отходов наиболее отработанным и часто используемым является термическая переработка. Возможность использования этого метода основана на морфологическом составе отходов, которые содержат до 70% горючих компонентов.
Главными преимуществами термической переработки являются:
- снижение объема отходов свыше 10-ти раз;
- эффективное обезвреживание отходов под воздействием высоких температур (от 850 до 1250°С);
- попутное использование энергетического потенциала отходов.
ТЭЦ на топливе из отходов, г. Хагенов (Германия) введена в эксплуатацию в 2009 г.
Смешанные коммунальные отходы содержат значительное количество влаги и нежелательных компонентов, таких как металлы, хлорсодержащие пластики и т.д. Для безопасной термической переработки таких отходов и повышения их теплотехнических характеристик предусматривается подготовка отходов в альтернативное RDF - топливо.
Альтернативное топливо - RDF.
RDF (от англ.RefuseDerivedFuel) - это обезвоженная и измельченная, смесь теплотворных фракций отходов, с теплотворной способностью до 18000 Кдж/кг, новый альтернативный источник энергии. Широко применяется в качестве топлива в цементной и энергетической промышленности в развитых странах.
Сегодня для термической переработки отходов используются разные технологии. Однако, наибольшее распространение в Европе получила технология сжигания на колосниковой решетке. Данная технология зарекомендовала себя как наилучшая для сжигания остатков после сортировки отходов, универсальна и наименее требовательна к качеству топлива. Технология детально описана в документе BAT «Интеграция предотвращения и уменьшения загрязнения окружающей среды - памятка по наилучшим из доступных технологий сжигания отходов» Европейского союза.
Описание технологии
Принципиальная схема технологии термической переработки отходов в печи с колосниковой решеткой:
Смешанные отходы или RDF поступает в приемное отделение, где проходит первичный контроль, затем поступает в бункер-накопитель. Из бункера топливо(отходы) дозированно подается в печь слоевого сжигания с колосниковой решеткой, где сгорает при температуре 850 - 1000°С (в зависимости от свойств отходов). Сгоревшие остатки в виде золы и шлака удаляются для дальнейшей утилизации. Образовавшиеся горячие газы нагревают стенки котла-утилизатора и системы пароперегревателей, которые переводят тепло в водяной пар, далее энергия водяного пара преобразуется в электрическую энергию или используется в виде тепла. Отработанные газы охлаждаются и реагирую с известковым молоком, карбамидом и активированным углем, при этом в газовом потоке обезвреживаются оксиды азота и серы, а также диоксины и тяжелые металлы. Далее частицы золы и реагентов улавливаются системой рукавных фильтров и удаляются для утилизации. Таким образом, газы на выходе содержат вредные примеси в пределах экологических и санитарных нормативов, примером тому заводы термической утилизации расположенные в густонаселенных городах Европы.
Колосниковая решетка для слоевого сжигания
Фирменная колосниковая решетка Oschatz является продуктом дальнейшего развития технологии горизонтальной решетки DanishEnergySystems, которая функционирует на протяжении нескольких десятилетий. Решетка Oshatz предусматривает такие особенности топлива из отходов, как: низшая теплота сгорания (НТС), высокая зольность и содержание влаги.
Схема устройства печи слоевого сжигания Oschatz .
Конфигурация и функциональность решетки. Для контроля процесса горения решетка разделена на несколько секций. Скорость и длина хода колосников может быть отрегулирована индивидуально. Аналогичным образом решетка разделена на несколько воздушных зон, чтобы адаптировать первичный воздух к характеристикам сгорания топлива. Топливо подается на решетку непрерывно с помощью индивидуально разработанного устройства подачи. Колосники, закрепленные последовательно на решетке изготовлены из специальной тепло- и износостойкой легированной стали с высоким содержанием хрома, кремния и никеля. Первичный воздух подается на решетку снизу вместе с рециркуляцией дымовых газов. Вторичный воздух подается в пространство над решеткой печи и обеспечивает необходимый кислород для оптимального дожигания топлива.
При слоевом сжигании, отходов, RDF или биомассы за печью располагается котел-утилизатор с системой пароперегревателей, за ним следует система нейтрализации вредных примесей, системы пыле- и газоочистки, а также блок генератора тепловой и электрической энергии. ЭКОНАЦПРОЕКТ поставляет концептуальные, разработанные Oschatz с использованием новейших современных достижений водотрубные котлы вертикального, горизонтального или комбинированного расположения.
Мы осуществляем поставку, как отдельных агрегатов, так и разработку и строительство целых заводов «под ключ».
Для получения каталога продукции и дополнительной информации обращайтесь по телефону:
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.
Энергией, выделяемой остатками бутербродов, куриным жиром, рыбьими головами и прочей органикой,сегодня активно интересуются супермаркеты «WalMart Stores Inc», «Tesco Plc» и «Marks & Spencer Group».
Британские супермаркеты в
планируют использовать пищевые отходы для получения электричества. Энергией,
выделяемой остатками бутербродов, куриным жиром, рыбьими головами и прочей
органикой,сегодня активно интересуются супермаркеты «WalMart Stores Inc»,
«Tesco Plc» и «Marks & Spencer Group».
Для начала - немного статистики. Согласно прогнозам Еврокомиссии, к 2020 году
человечество будет выбрасывать до 40% пищевой
продукции – а эта цифра кажется просто абсурдной, ведь для производства еды
мы тратим огромное количество всевозможных ресурсов. Супермаркеты Европы
выбрасывают около 90 миллионов тонн продуктов в год. Часть из них отсортировывается
ещё в процессе производства, а остальное отправляется на свалку лишь потому,
что несколько образцов не прошли контроль по качеству, или криво наклеены
этикетки… В Украине ту же участь поджидает примерно 7 миллионов тонн различных
продуктов, - одним словом, такая проблема существует практически повсюду.
Но не всё так просто: сегодня существует ряд экологических
налогов, среди которых и налог на выбрасывание отходов. Основной целью этих
платежей является не столько пополнение государственного бюджета, сколько
жёсткое стимулирование граждан к бережному и вдумчивому отношению к окружающей
среде. Эти налоги, как правило, расходуются на содержание органов
экологического контроля, перечисляются в природоохранные фонды, направляются на
разработку и внедрение безотходных технологий, утилизацию отходов, расчистку
старых свалок.
Налог «на свалку» в Великобритании делает захоронение отходов дорогим удовольствием: за тонну приходится платить
64 фунта, и к этой сумме каждый год будет прибавляться ещё 8 фунтов. Это
значит, что уже сегодня каждый крупный супермаркет теряет в результате не менее
1% годового оборота. Этим объясняется желание торговых гигантов инвестировать в
новые виды энергии более $18,2 млрд за последние пять лет, как утверждает
агентство «Bloomberg». В поисках новых финансовых решений британские компании
изучают, как энергия из куриных ножек, рыбьих голов и остатков бутербродов
помогут снизить расходы на электроэнергию и транспортировку мусора.
В менее богатых странах уже давно сообразили, какую выгоду
можно извлечь из мусорных куч. Озабоченные дефицитом дешёвых источников
энергии, Филиппины начали добывать энергию на свалке для анаэробного разложения в окрестностях
Манилы. Здесь бактерии без доступа кислорода превращают мусор в жижу,
выделяющую приличное количество метана. Настолько приличное, что его хватает на
освещение улиц расположенного поблизости города. Раз уж мусор некуда девать –
нужно хотя бы использовать его с умом, решили местные власти, и не прогадали.
Во многих городах Бразилии уже построены заводы, которые сжигают пищевые отходы для производства
электроэнергии. Из одной тонны мусора можно получить примерно 8 МДж энергии, а
значит сэкономить в среднем 214 кг условного топлива. Эти цифры вполне
оправдывают стремление использовать отходы в качестве топлива, не говоря уже
про уменьшение нагрузки на муниципальные свалки.
Крупная компания по перевозке мусора «Waste Management Inc.» уже приобрела долю в восьми компаниях по разработке систем преобразования мусора в электричество и топливо. Власти Британии предполагают, что такими темпами к 2020 году биотопливо обеспечит 8% всех энергетических нужд страны, что эквивалентно экономии $13 млрд. Правда, когда супермаркеты наконец озеленят свой бизнес, сократится и поток налогов от предпринимателей – так что властям предстоит найти новые источники спонсирования экологических фондов.
Потребность в решении проблемы утилизации твердых бытовых отходов и очистке жидких стоков городов и сел назрела давно, однако, технологий, решающих ее в комплексе до сих пор не было. Все, что предлагалось человечеству, являлось дорогостоящим или малоэффективным.
Предлагаемая технология, на наш взгляд, лишена этих критических недостатков и имеет одно главное и принципиальное достоинство.
Технология Эмакс (имеется патентная заявка) представляет комплекс взаимосвязанных технологических участков, обеспечивающих переработку твердых и жидких бытовых, сельскохозяйственных и производственных отходов различными методами:
1. Участок переработки ТБО
Система сбора мусора (возможно с предварительной грубой сортировкой)
2. Участок переработки жидких стоков состоит из
Бассейнов для накопления стоков и фильтрации печных газов;
Системы пластиковых боксов-ванн с системами поддержки интенсивного роста спецрастений;
3. Участок сбора и переработки зеленой массы:
Емкости-накопители;
Аппарат по измельчению биомассы;
3. Энергоучасток:
Биогазовый ректор непрерывной подачи;
Газгольдеры;
Каждый из модулей, из которых состоит система, достаточно широко известен в производстве, однако в таком сочетании они не используются.
Кроме этого, есть принципиально новые разработки, реализация которых и позволяет объединить эти четыре участка в единый цикл на входе которого мусор и канализационные стоки, а на выходе:
Ценнаязеленая масса, которую можно использовать для производства кормов, бумаги, мебели, а также для наполнения биогазовых реакторов.
Электро- и теплоэнергия
Кислород.
Экономическая рентабельность обеспечивается практически на каждом участке техногологии - сборами за утилизацию ТБО, за прием канализационных стоков, продажей излишков биогаза, электро- и тепловой энергии, продажей излишков биомассы.
Варианты применения технологии Эмакс.
Действующее тепличное хозяйство.
Устанавливается биомодуль Эмакс стандартной комплектации, размер рассчитывается в зависимости от потребности в электро и теплоэнергии. Заключаются договоры с компаниями, осуществляющими сбор и вывоз мусора и компаниями, занимающимися очисткой септиков. Биогумус и жидкие биоудобрения идут на нужды теплицы. Затраты на возведение могут быть относительно незначительными, особенно если частично использовать уже имеющиеся здания. Прибыль поступает от утилизации отходов и экономии на энергообеспечении объекта.
Действующий животноводческий комплекс
Биомодуль Эмакс стандартной комплектации, размер рассчитывается исходя от объема отходов. В данном случае необходимо разбавлять излишне концентрированный питательный раствор (навоз). В связи с чем очищенная вода возвращается в бассейны накопления и используется в процессе ухода за животными. Выход биогаза по сравнению со стандартным биогазовым реактором, использующим отходы фермы напрямую больше 10 раз. В данном случае извне можно завозить только ТБО, но их объем вследствие повышенной концентрации раствора увеличивается. Производство электроэнергии будет избыточным, необходим рынок сбыта. Решить можно за счет частичного использования биомассы на корм скоту. На наш взгляд наиболее выгодный экономически вариант использования технологии.
Городские очистные сооружения
Имеет смысл делать биомодуль Эмакс с вертикальным расположением здания. Высотность и в целомразмер рассчитывается исходя от объема жидких отходов. Необходима дополнительно система сбора и хранения СО2, так как в ночное время газ не подаётся в бокс-ванны. ТБО завозится городскими предприятиями, необходимо строительство значительной по объему печи с турбиной. Фактически комплекс будет представлять из себя городскую теплоэнергоцентраль с системой очистки выбросов и ТБО в качестве теплоносителя. В системе производится большое количество тепло- и электроэнергии. Необходим объемный рынок сбыта. Возникает вопрос сброса чистой воды, биогумуса. Становится значительными объемы печных шламов. Затраты на проектирование, строительство, эксплуатацию значительные. Но и прибыль очень высока.
Городской квартал или небольшой населенный пункт
В случае использования Эмакс в качестве источника энергоснабжения отдельно возводимого населенного пункта или жилого квартала расположение биомодуль Эмакс может быть как вертикальным, так и горизонтальным, в зависимости от многих факторов – стоимости земли, доступности денежных средств, эстетических предпочтений застройщика. Необходимо во вновь возводимых жилых домах проводить дополнительную линию водоснабжения, в которую будут подключены санузлы квартир, батареи, пункты полива газонов и тд. Возможно, возникнет нехватка мощностей системы в зимний период. Решить ее можно за счет накопления биогаза летом или завоза дополнительных объёмов топлива зимой. Компания, обслуживающая населенный пункт может получать существенную прибыль вследствие реализации электро и теплоэнергии не по оптовым, а по розничным ценам или снизить тарифы на комуслуги и сделать жилье более доступным для граждан.
Частное домостроение
Для дома площадью 120-150 м2 необходимы стоки и ТБО минимум четырех человек. Система обеспечивает достаточное производство либо электроэнергии и частично тепла, либо тепла и частично электроэнергии. Здесь также целесообразно очищенную воду отправлять в санузлы дома и систему отопления. В случае наличия в усадьбе домашних сельхозживотных возможно полное энергосамообеспечение.
Отдельно стоящий городской коммерческий объект
Целесообразно строительство биомодуля Эмакс только в том случае, если имеется большое количество людей, посещающих строение. В этом случае возможно частичное обеспечение строения тем или другим видом энергии за счет собственных отходов. Однако, возможно несколько снизить затраты на комуслуги за счет прекращения вывоза мусора и использования в туалетах воды после рециклинга.
Обеспечение кормами животноводческих комплексов в условиях геоклиматической катастрофы
Биомодуль Эмакс являются производителями не зависящих от солнечной активности высокопитательных кормов, выращивание которых не требует дополнительных затрат на обогрев и подсветку. Экономические показатели не являются значимым фактором.
Автотранспорт (в качестве безумия)
В композитный бак загружается перемолотая биомасса и двигатель работает на биогазе, который образуется непосредственно во время движения автомобиля.
Возможные производства, связанные с технологией
Изготовление метантенков Дианова;
Изготовление бокс-ванн и мобильных линий по формовке бокс-ванн;
Изготовление линий Эмакс для индивидуальных домостроений;
Изготовление котлов для ТБО;
Изготовление газовых электрогенераторов;
Примерный расчет производстванекоторых продуктов на стоки населенного пункта в 1000 человек, в сутки.
В случае успеха имеется вероятность создания экосистем, обеспечивающих функционирование любых населенных пунктов, от минимальных – хуторов, поселений, до крупнейших городских агломератов типа Москвы и Нью-Йорка, которые будет «питаться» всем, что эти города вырабатывают, а взамен выдавать энергию, чистую воду и кислород.
Город, обеспеченный такими вписанными в его структуру экосистемами с замкнутым циклом сам собой представляет живущую экосистему, обеспечивая горожан энергией, чистой водой, чистым воздухом и забирая все виды загрязнений. Подобные экосистемы начинают разрабатываться в мире, но производительность существующих вариантов пока ничтожна, так как не имеет той уникальной скорости роста биомассы, а значит, и переработки отходов, а значит и выработки прибыли на единицу затрат, как предлагаемый комплекс.
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.
