002

Утилизация отходов в энергию

В России исторически сложилось, что под фразой "утилизация отходов в энергию" традиционно понимается практика сжигания мусора, что нашло отражение в названии заводов которые утилизируют отходы методом прямого сжигания – «мусоросжигательные»

Во всем мире наблюдается ежегодный рост промышленного производства и пропорционально его росту увеличивается количество отходов. Общий вес твердых коммунальных (бытовых) отходов, образующихся ежегодно на душу населения в разных странах различен и составляет: в США — 50 тн; в РФ — 18 тн; в Молдавии — 0,5 тн. Ежегодный рост объёмов образования отходов является главным фактором снижения качества окружающей среды и разрушения природных ландшафтов. Утилизация отходов путём их захоронения требует отчуждения огромных площадей земель, пригодных для сельскохозяйственного производства, поэтому целесообразно использование более эффективных способов утилизации отходов, одним из которых является их утилизация в энергию.

В России исторически сложилось, что под фразой «утилизация отходов в энергию» традиционно понимается практика сжигания мусора, что нашло отражение в названии заводов которые утилизируют отходы методом прямого сжигания – «мусоросжигательные». Но, в настоящее время появились технологии нового поколения для утилизации отходов, которые позволяют получать энергию и поэтому смысловое содержание понятия «мусор» значительно расширилось и стало включать в себя различные отходы, которые обладают значительным потенциалом как возобновляемый источник энергии: промышленные отходы, сельскохозяйственные отходы, отходы и побочные продукты производства, муниципальные твердые отходы — твердые коммунальные (бытовые) отходы (ТКБО). Примерный состав отходов потребления — ТКБО представлен на рис. 1.

Примерный состав отходов потребления – ТКБО, образующихся в крупном населённом пункте
Рисунок 1. Примерный состав отходов потребления – ТКБО, образующихся в крупном населённом пункте

На состав ТКБО влияет ряд факторов:
а) климатическая зона;
б) степень благоустройства жилищного фонда (наличие мусоропроводов, газа, водопровода, канализации, системы отопления), этажность;
в) уровень развития общественного питания и культуры торговли;
г) образ жизни и степень благосостояния населения.
Сезонные изменения состава ТКБО характеризуются увеличением содержания пищевых отходов с 25…28 % весной до 30…40 % осенью. Зимой и осенью сокращается содержание уличного смета с 20 до 7% в городах южной климатической зоны и с 11 до 5% в средней климатической зоне.

В последние годы значительно возросло содержание цветных металлов в составе ТКБО за счет появления в обороте алюминиевых банок и пластмассовых упаковочных материалов — бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ-бутылок). С одновременным снижением содержания пищевых отходов к общей массе ТКБО. Произошедшие и прогнозируемые изменения состава отходов подтверждают необходимость их раздельного сбора и сортировки перед утилизацией.

В мировой практике нашли применение промышленные методы переработки отходов в энергию, объединённые в три группы: термохимические, физикохимические, биохимические, а также метод прямого сжигания, представленные на рис. 2

Методы переработки отходов в энергию
Рисунок 2. Методы переработки отходов в энергию

Каждый из методов представленных на рис. 2 имеет свои преимущества и недостатки, свои оптимальные области применения, зависящие главным образом от состава отходов и региональных условий.

Так прямое сжигание отходов (ТКБО) осуществляется в мусоросжигательных котлоагрегатах мусоросжигательных заводов с получением тепловой и электрической энергии. По сути ТКБО используются как низкосортное топливо, которое из-за разнородности состава отходов дает при сжигании около 1100 Гкал тепла. При данном способе обезвреживания сжигаются все поступающие на завод отходы без какой-либо предварительной подготовки или обработки. При сжигании выделяется большое количество вредных веществ (оксид серы, углерод, азот, фуран, диоксид, фторид и др.), что требует оснащения этих заводов высокоэффективным оборудованием для очистки отходящих газов (скрубберов) с целью снижения предельно допустимой концентрации загрязняющих веществ. Стоимость скрубберов может достигать около 30% от капитальных затрат на строительство всего завода. Данный способ утилизации отходов в энергию был реализован в промзоне «Руднево» (г. Москва) при строительстве «Завода по обезвреживанию твердых бытовых отходов № 4». Технологическая схема мусоросжигательного завода представлена на рис. 3. Производственные мощности этого завода позволяют перерабатывать 275 тыс. тонн отходов в год. В настоящее время завод утилизирует, тыс. тонн в год: бумаги, картона – 10; пластмассы – 4; стекла – 3; черного металлолома – 7; цветного металлолома – 1.

Технологическая схема мусоросжигательного завода
Рис. 3. Технологическая схема мусоросжигательного завода

Преимущества прямого сжигания отходов:
а) не требуется предварительная подготовка отходов;
б) высвобождаются значительные площади для размещения отходов;
Недостатки прямого сжигания отходов:
а) не используется вторичное сырьё;
б) высокие энергетические затраты;
в) образование вредных веществ (фураны, диоксины и др.);
г) высокая стоимость оборудования для очистки отходящих газов;
д) образование золы требующей захоронения.

В отличии от прямого сжигания термохимические методы переработки отходов имеют значительно больше преимуществ, заключающихся в:
а) большей эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды, так как после применения термохимических методов утилизации отходов не остается биологически активных веществ, что не наносит вреда окружающей среде. Отходы образующиеся непосредственно при утилизации отходов имеют более высокую плотность, что существенно уменьшает объем отходов, который необходимо отправить для захоронения на специализированные полигоны;
б) более широкой сырьевой базе, т. е. с помощью термохимических методов можно целенаправленно перерабатывать гораздо большую номенклатуру отходов: ТКБО и отходы производства — автопокрышки, пластмассы (полимеры), отработанные масла, нефтешламы и др.
в) возможности получения из углеводородсодержащих отходов смазочных материалов и моторных (судовых) топлив, что является существенным преимуществом, так как производимые нефтепродукты высоколиквидны и имеют высокую маржинальную стоимостью. Это преимущество позволяет обеспечить гарантированный возврат инвестиций и рентабельность производства.
Но необходимо отметить, что имеются недостатки сдерживающие развитие этого направления:
а) наличие высоких затрат на приобретение основного технологического оборудования;
б) высокие требования к качеству отходов, что вынуждает нести значительные затраты на организацию селективного сбора отходов.

Другой группой способов утилизации отходов в энергию являются физикохимические способы, которые позволяют получать биодизельное топливо из биологической составляющей (биомассы) отходов потребления, доля которых составляет 27,5% (рис. 1). В качестве сырья могут использоваться отработанные растительные масла, отходы различных жиров (масел) растительного или животного происхождения. В основе технологии получения биодизельного топлива лежит реакция переэтерификации биомассы, в присутствии катализатора, в метиловые эфиры жирных кислот.
Недостатки этого способа:
а) высокая себестоимость получаемого биодизельного топлива, по сравнению с аналогичными нефтепродуктами;
б) реализуемость исключительно в регионах с теплым климатом, где выращиваются масличные культуры.

Третьей группой способов утилизации отходов в энергию являются биохимические способы, которые позволяют превращать биологические (органические) отходы в энергию используя бактерии. Получение и утилизация биогаза, образующегося при разложении органических компонентов твердых коммунальных (бытовых) отходов чаще всего используется непосредственно на полигонах захоронения. Например, в США имеется около 80 установок по сжиганию газа, получаемого за счет разложения (гниения) отходов размещённых на полигонах. Органическая фракция ТКБО, полученная в результате сортировки, а также отходы очистных сооружений могут быть подвергнуты анаэробной переработке с получением этанола или биогаза. Переработка органики происходит в реакторах, где специальные бактерии перерабатывают органическую субстанцию в этанол или биогаз. Существенным недостатком является образование значительного количества остатка (35-45%) от первоначального объема отходов, что требует дополнительно проводить постаэрацию и просеивание для улучшения показателей хранения и получения эстетического вида.

Как показывает опыт Европейского Союза (ЕС) получение энергии из отходов стало предпочтительным методом утилизации отходов странах ЕС, где в настоящее время функционирует 420 предприятий, обеспечивающих теплом и электроэнергией более 20 млн. человек. Норвегия занимает первое место по утилизации отходов в энергию, где 71% населения страны поддерживает сжигание отходов для обеспечения отопления домов. В ЕС отходы («мусор») стали высоколиквидным товаром, который импортируется. Первое место по импорту мусора занимает Германия, опередив Швецию, Бельгию и Нидерланды.
Таким образом, учитывая, что произведенная из отходов тепловая энергия на четверть дешевле, чем энергия, произведенная из природного газа, то несомненно, что будущее за повсеместным распространением технологий по утилизации отходов в энергию.

Категории
БиблиотекаСтатьи
Нет комментариев

Оставить комментарий

*

*

Август 2019
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Май    
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

Похожее