Ayaklimat.ru

Климатическая техника
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Зарубежный опыт мусоросжигания

Зарубежный опыт мусоросжигания

Зарубежный опыт мусоросжигания

Проблема утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) существует во всем мире. Согласно исследованиям Европейского агентства по охране окружающей среды, уменьшение количества отходов является одной из наиболее важных задач для стран ЕС, ежегодно производящих их около 1.3 млрд. т., в которых доля коммунальных отходов равна 14% , а на среднестатического жителя Европы приходится около 400 кг ТБО в год.

В Москве ежегодно образуется 22 млн. т отходов, из них ТБО составляют 5.2 млн. т. В последнее время в связи с планами Правительства Москвы (постановление № 313-ПП от 22.04.2008 г.) построить в Москве до 2015 г. шесть мусоросжигательных заводов (МСЗ) в дополнение к уже существующим трем в средствах массовой информации развернулась дискуссия о целесообразности и безопасности такого строительства.

В качестве веского аргумента в пользу строительства мусоросжигательных заводов их сторонники приводят опыт зарубежных стран. Действительно, МСЗ есть и в Лондоне, и в Вене, и в Париже (таб. 1). Высокий процент сжигаемых отходов также характерен для городов Японии . Более того, в последнее время в обращении с коммунальными отходами в мире прослеживается новая тенденция, направленная на развитие энергетической утилизации твердых бытовых отходов (Waste-to-Energy). Она связана с получением энергоносителей, экологически чистых с точки зрения производства и дальнейшего применения. Это, в первую очередь, сбор и утилизация биогаза полигонов и получение биогаза из коммунальных отходов путем анаэробной ферментизации (сбраживания биомассы в метатенках). Активно развивается получение из неутилизируемых отходов вторичного топлива RDF (refused derived fuel), преимущественно для нужд цементной промышленности, а также строительство современных мусоросжигательных заводов.

Таблица 1. Мусоросжигательные заводы (МСЗ) в странах Европейского союза (источник: Отчет ОАО «Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт», 2008 г.)

1.jpeg

Акцент на энергетический подход является принципиально новым, поскольку до недавнего времени приоритет отдавался рециклингу – извлечению из отходов вторичного сырья. Сжигание рекомендовалось применять только для тех видов отходов, которые не подлежат утилизации другим способом. Однако рост цен на топливо в сочетании с повышением экологической безопасности установок для сжигания мусора способствуют переходу к концепции энергетической утилизации. Поскольку теплотворная способность ТБО позволяет поддерживать горение без введения дополнительного топлива, их сжигание делает получение энергии относительно дешевым.

Сторонники энергетического подхода к утилизации ТБО также считают, что замещение традиционного топлива отходами предотвращает ущерб, наносимый окружающей среде:
— при добыче традиционного топлива;
— выделением углекислого газа при сжигании первичного топлива;
— образованием метана во время разложения органических отходов при захоронении их на полигонах. (По оценкам ученых, вклад метана в парниковый эффект в 20 раз выше, чем вклад углекислого газа, получаемого при сжигании отходов).

Наибольших успехов в области промышленной переработки ТБО достигла Германия, правительство которой ратифицировало соглашение стран Евросоюза и приняло закон, запрещающий с 1 июня 2005 г. вывоз на полигоны органических отходов, в том числе ТБО, без предварительной подготовки. На сегодняшний день в Германии эксплуатируется или находится на стадии строительства и проектирования около 90 предприятий термической переработки ТБО, а суммарная мощность действующих установок достигает 18 млн. т ТБО в год. В некоторых городах Германии, например, в Гамбурге, все 100% неутилизируемых отходов сжигаются.

В российской печати часто можно встретить утверждение, что строительство мусоросжигательных заводов в Европе вызвано отсутствием свободных площадей под новые полигоны. Однако до объединения Германии на территории бывшей ГДР заводов по термической переработке ТБО вообще не было, если не считать завода в Западном Берлине. За последнее время в восточных землях Германии введено в эксплуатацию 11 таких предприятий и еще 13 находится в стадии строительства и проектирования, хотя за 18 лет вряд ли могли исчезнуть все свободные площади. По данным отчета, подготовленного в 2008 г. специалистами Всероссийского теплотехнического научно-исследовательского института (ОАО ВТИ), за последние 12 лет количество сжигаемых в Германии ТБО увеличилось почти в два раза, а термическая переработка коммунальных отходов признана государственными и региональными властями Германии наиболее оптимальным вариантом промышленной утилизации.

Основной экологической проблемой при сжигании ТБО является образование диоксинов и фуранов, первичным источником которых в топке котла являются сами отходы, поступающие на переработку. Кроме того, синтез диоксинов происходит непосредственно в термическом реакторе в присутствии хлора и органических веществ, которые в избытке содержатся в ТБО в виде остатков пластмассовых изделий из поливинилхлорида, электроизолирующих изделий, смазочных материалов и т.п. Еще одной причиной образования диоксинов служит их “новый синтез” в низкотемпературных участках тракта дымовых газов в присутствии катализаторов, которыми являются частицы летучей золы, металлические поверхности тракта и т.п.

Научное название диоксинов – полихлорированные производные дибензодиоксина (ПХДД) и фурана (ПХДФ). Эти супертоксичные вещества даже в относительно малых концентрациях поражают практически все живые организмы – от бактерий до человека. Обладая высокой химической стойкостью, они не разлагаются в окружающей среде десятки лет, накапливаются в верхнем слое почвы и попадают в организм человека с пищей, водой и воздухом. В табл. 2 приведены предельно допустимые концентрации (ПДК, максимальные уровни загрязнения), принятые в разных странах.

Таблица 2. Предельно-допустимые концентрации диоксинов в природных объектах и пищевых продуктах (источник: И.М. Бернадинер “Диоксины и другие токсиканты при высокотемпературной переработке и обезвреживании отходов”, 2007 г.)

2.jpeg

* 1 нг = 1 * 10-9 г; 1 пг = 1 * 10-12 г.

На первых этапах развития технологий термического обезвреживания ТБО нормативы по выбросам токсичных веществ с уходящими дымовыми газами во всех странах были весьма умеренными. В Германии концентрация вредных выбросов не должна была превышать нормативов, предписываемых сначала экологическими стандартами TA Luft 1974 и 1986 гг., а начиная с 1996 г. – законом 17BImSchV от 12/1996 г.

Для обеспечения таких значений на заводах того времени устанавливалась многоступенчатая газоочистка. Например, такая модернизация была проведена на заводе по сжиганию отходов в Гамбурге (Hamburg Stapelfeld), введенном в эксплуатацию в 1979 г. В период пуска установка была оснащена только одним электрофильтром для очистки дымовых газов, предусмотренным проектом. В 1990 г. за фильтром был установлен мокрый скруббер, который снизил концентрацию “кислотных” газов (HCl, HF, SO2) до требований экологического стандарта TA Luft, принятого в 1986 г. После принятия закона 17BImSchV в 1996 г. на заводе были установлены дополнительные ступени газоочистки, включающие в себя угольный фильтр и реактор для каталитического восстановления оксидов азота. Это позволило снизить выбросы до нормативных значений и решить проблему с диоксинами.

Экспериментальные работы последних лет показали, что для обеспечения в отходящих газах концентрации диоксинов менее 0,1 нг/м3 температура газов в реакторе должна составлять не менее 1250°С, а время их пребывания при такой температуре – не менее 2 с. Однако для установок большой агрегатной мощности помимо решения проблем достижения высокой экологической эффективности важно получение вторичной продукции – пара, горячей воды и т.п. Согласно экспериментальным исследованиям, если температура отходящих газов поддерживается выше 500°С, степень утилизации энергии значительно снижается. Поэтому на современных мусоросжигательных заводах акцент сделан на высокой эффективности очистки выбросов, что снижает необходимость поддержания чрезмерно высоких температур в огневом реакторе.

Читайте так же:
Установка системы видеонаблюдения в усть каменогорске

Сегодня в Германии повсеместно применяется традиционная технология сжигания отходов в слоевых печах на подвижных колосниковых решетках с применением газоочистного оборудования. Исключение составляют установка в Греппине (земля Саксония-Анхальт) и один из заводов в Штудгарте, где ТБО сжигают в топках с пузырьковым псевдоожиженным слоем. Кроме того, в Ноймюнстере (земля Шлезвиг-Гольштейн) используется установка, в которой подготовленные отходы сжигаются в циркулирующем кипящем слое, а в Бургау (Бавария) действуют две небольшие пиролизные установки. Однако из-за больших экономических затрат широкого распространения такие технологии термической переработки ТБО не получили.

Для эффективного улавливания диоксинов в современных установках применяется:

— вброс измельчённого активированного угля в струю дымовых газов с последующей фильтрацией потока рукавными фильтрами;

— каталитические преобразователи для селективного восстановления оксидов азота аммиаком с одновременным окислением диоксинов и фуранов;

— адсорберы с активированным углем, коксом или сорбалитом (смесью активированного угля и гидроокиси кальция) для поглощения загрязнителей, получившие название санитарных “полицейских” фильтров.

Использование для улавливания диоксинов системы обычной фильтрации (например, тканевых фильтров) без применения адсорбентов в виде активированного угля или его смеси с гидроокисью кальция не может предотвратить проскок диоксинов в атмосферу с дымовыми газами, поскольку только около 30% диоксинов находятся на частицах золоуноса, а 70% присутствуют в газовой фазе. При этом отмечается снижение выбросов диоксинов при уменьшении температуры дымовых газов перед фильтрами. Степень улавливания диоксинов в электрофильтрах и циклонах очень низкая. При этом горячие электростатические фильтры, как показали исследования, при определенных условиях сами могут способствовать новому синтезу диоксинов.

В установках низкотемпературного обезвреживания, совмещающих стадию каталитического восстановления оксидов азота аммиаком и окисление диоксинов, денитрификация дымовых газов происходит в активной зоне каталитического преобразователя, где размещены сменные модули с катализатором . В качестве порошкообразного катализатора используется диоксид титана (TiO2) или оксид пятивалентного ванадия (V2O5) с добавками оксида вольфрама (WO3), молибдена (MoO3) и других металлов. В настоящее время подобные каталитические системы внедрили такие зарубежные компании как немецкая Deutsche Babcock Anlagen и японская Kawasaki Heavy Industries LTD.

Перспективной технологией очистки дымовых газов от диоксинов является система ADIOX ® , разработанная шведской фирмой “Gotaverken Miljo” совместно с немецкой исследовательской лабораторией “ Forschungszentrum” в Карлсруэ (Германия). Фильтр ADIOX ® позиционируется как “полицейский”, то есть находящийся всегда “на страже” выбросов диоксинов и контролирующий их в любых условиях. Адсорбирующий материал фильтра представляет собой пластик на основе полипропилена с диспергированными в нём частицами угля. Проникая в такой материал, молекулы диоксинов “прилипают” к поверхности частиц и необратимо ими задерживаются. В табл. 4 представлены результаты замеров на мусороперерабатывающем заводе в Holstebro (Дания). В настоящее время 65 установок, использующих данную технологию, успешно функционируют в Швеции, Дании, Норвегии, Финляндии, Италии, Нидерландах, Франции и Канаде.

4.jpeg

Таблица 4. Степень очистки дымовых газов по технологии ADIOX на мусоросжигательно заводе Holstebro в Дании (источник: www.zaobt.ru)

Таким образом, системы очистки дымовых газов, образующихся в процессе сжигания ТБО, представляют собой сложные и дорогостоящие сооружения, а их стоимость составляет значительную часть стоимости мусоросжигательного завода.
рязнитель

Описание процесса сжигания ТБО

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.

Читайте так же:
Установка сигнализации в квартиру недорого

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.

Плазменная переработка мусора и отходов

В XXI веке проблема свалок грозит перерасти в глобальную катастрофу. Мусоросжигающие заводы прошлого столетия не решили её, а усугубили. Из-за них в воздух было выброшено большое количество высокотоксичных соединений. Диоксины и фураны, выпадающие в виде осадков, загрязнили почву и теперь вместе с растительной и животной пищей попадают в организм человека. Новое решение — плазменная переработка мусора позволила на 99% сократить выброс вредоносных веществ в атмосферу при утилизации отходов человеческой жизнедеятельности.

Плазменная переработка мусора и отходов

Что представляет собой плазменная утилизация?

До XX века мусор аккумулировался на многочисленных свалках мира. Проблема его утилизации не была острой из-за сравнительно небольшого количества отходов и наличия у человечества обширных площадей для организации мусорных свалок. В прошлом столетии учёные обнаружили, что многие виды выбрасываемых веществ способны навредить окружающей среде. Под воздействием солнца и влаги они разлагаются и загрязняют воздух, воду и почву планеты. Первый опыт сжигания мусора оказался не менее опасным, чем бездействие.

Методика плазмохимического разложения органических веществ позволяет обезвредить опасные соединения. С её помощью сложные полимеры расщепляются до оксида углерода и газообразных углеродов. В результате плазменной утилизации отходов на выходе получают сырьё для дальнейшего органического синтеза и безопасное топливо.

Плазменная переработка мусора и отходов

Суть процесса

Ранее плазменную технологию применяли для газификации дерева, гудрона, сланца, кокса и других видов твёрдого топлива. Термолиз, так называется технология, одинаково применим как для переработки бытового мусора, так и для утилизации токсичных промышленных отходов.

Читайте так же:
Установка бытовок на фундамент

Суть плазменного воздействия в том, что происходит термическое разложение отходов с неполным окислением. Изменение подвергаемых термолизу веществ происходит под воздействием:

  • давления;
  • кислорода;
  • водяного пара.

Плазменная газификация начинается при температуре от 1000°C и выше. Не даёт сгореть обрабатываемому мусору кислород.

Результаты плазменной переработки

В описываемом процессе переработки отходов получают сигаз, включающий:

  • монооксид углерода;
  • водород;
  • другие горючие газы.

Субстанция является хорошим топливом для вырабатывающих электричество станций, а также сырьём для получения таких продуктов производства:

  • горючее;
  • синтетическое моторное масло;
  • азотные удобрения;
  • аммиак;
  • высшие спирты;
  • менатол.

История создания

Плазменная переработка мусора и отходов

Описываемый метод был разработан в 20-е гг. прошлого столетия в Германии. На тот момент он рассматривался как альтернатива промышленности, основанной на добыче нефти.

Так как для разложения искусственных органических веществ из ТБО (твёрдых бытовых отходов) возможно при наличии стабильной низкотемпературной плазмы и жёстких условий в реакторе, в 90-х гг. XX века учёные из РФ, Израиля и Украины создали плазмотрон — плазменную установку, способную газифицировать любые вещества, включая и химическое оружие.

Учёные Института электрофизики и электроэнергетики РАН построили плазмотрон, обладающий целым рядом важных преимуществ:

  • энергоэффективнность;
  • компактность;
  • температура может достигать1000000°K.

Массовое производство установки не может быть запущенно по причине скудного финансирования научной сферы РФ.

Параллельно с российскими разработчиками учёные корпорации Westinghouse создали плазматроны, в которых температура достигает 6273°K. Устройства уже прошли проверку и готовы перерабатывать большие объёмы отходов.

Способы

На сегодняшний день отходы уничтожают несколькими путями:

  • сжигание мусора в плазме;
  • газификация обычного типа;
  • сжигание.

Только первый способ позволяет достичь максимальной эффективности и абсолютно безвреден для окружающей среды.

Технология

Плазменная переработка мусора и отходов

Переработка ТБО по описываемой технологии состоит из нескольких этапов:

  1. Сырьё готовится к обработке – измельчается, обезвоживается, доизмельчается и подаётся в реактор.
  2. Запускается электрический плазмотрон, обеспечивающий поддержание в реакторе требуемого температурного режима.
  3. Под воздействием высоких температур органика газифицируется и делится на отдельные молекулы. Неорганические вещества образуют шлак.
  4. Синтез-газ очищается от примесей, охлаждается и направляется на газопоршневую электростанцию для выработки электроэнергии. Её часть используется для обеспечения работы плазменной печи.
  5. Полученный шлак используют для производства плит для теплоизоляции, а также газобетона.

Сравнительный анализ применяемых методик утилизации отходов

Для того чтобы было понятно превосходство описываемого метода, приведём таблицу:

Преимущества плазменной переработки

Плазменная переработка мусора и отходов

Описываемый метод имеет свои плюсы и минусы. Лидером утилизации отходов он стал благодаря таким преимуществам:

  1. Самодостаточность системы переработки – замкнутый цикл производства. Получаемые газы не загрязняют воздух, а отправляются на электростанции.
  2. Полученный на выходе продукт в 300 раз меньше переработанного мусора.
  3. Отходы не нужно готовить к утилизации.
  4. В 3 раза меньше расходы на организацию утилизационных процессов.

В России технология только начинает развиваться. В таких странах как Индия, США, Китай, Англия и Япония она успешно применяется. Учёные уверены, что она положительно скажется на экологии планеты.

Заключение

Власти Москвы планируют построить вокруг столицы 8 заводов, работающих по технологии плазменной газификации мусора. Новый проект остановил ход старого проекта, в котором предполагалось, что в главном городе страны будут возведены диоксиновые мусоросжигательные предприятия. Это хорошая новость для россиян и всей России, так как проблема мусора препятствует развитию государства и грозит превратить его в огромную свалку.

Установка для сжигания твердых бытовых отходов

Инсинераторы ABONO -720 используются в системах для сжигания/ термической утилизации биологических, медицинских и твёрдых бытовых и коммунальных отходов.

Система сжигания твердых бытовых отходов (ТБО/ТКО) включает в себя следующий набор оборудования, каждый элемент в котором разрабатывается нашими специалистами под индивидуальные требования заказчика:

1) Камера сжигания инсинератора, которая может быть горизонтальной, вертикальной, барабанной, вращающейся и включать в себя различные виды колосниковых решеток.

2) Камера дожигания отходящих газов для сжигания отходов (разбатывается индивидуально под морфологический состав отходов).
3) Система загрузки отходов (ручная, автоматизированная, автоматическая, потоковая. ).
4) Система выгрузки золы из камеры сжигания, дожигания, из устройств пылегазоочистки.

5) Система подачи воздуха.

6) Система охлаждения отходящих газов и рекуперации тепла.
7) Система пылегазоочистки, которая может включать в себя искрогаситель, циклон, скрубер, рукавный фильтр, электростатический фильтр.
8) Автоматический щит управления.
8) Дымоход.

Инсинераторы ABONO Ⓡ обеспечивают эффективное средство сокращения объема ТБО, а так же обеспечения важного источника энергии. Произведенный пар можно использовать с целью обогрева или производства электроэнергии.

В Директиве ЕС 2000/76/EC заявлено, что если сжигаются опасные отходы с содержанием более 1% галогенированных органических веществ, выраженных в виде хлора, то температура дожигания отходящих газов должна быть повышена до 1100°С и удерживаться в камере дожигания отходящих газов как минимум на 2 секунды. Установки для сжигания отходов ABONO Ⓡ разработаны так, чтобы газы, образуемые во время сжигания отходов в камере сгорания повторно дожигались при температуре от 1100-1200°C в течение 2 секунд в камере дожигания. Проектирование камер дожигания отходящих газов производится после предоставления данных по морфологическому и элементному составу сжигаемых отходов.

Для полного соответствия применяемым Стандартам на выбросы, Системы сжигания ABONO Ⓡ включают установки очистки топочного газа. Очистка топочного газа в этих системах — многопрофильный подход к контролю за загрязнением, чтобы устранить опасное содержание продуктов сгорания, возникающих при сжигании отходов.

Основная камера и камера дожига

ABONO инсинератор ТБО

Инсинераторы ABONO Ⓡ имеют две камеры, основную и камеру дожига. В основной камере отходы сгорают под воздействием пламени горелок и уникальной системе подачи воздуха в топку. Во второй камере происходит дожигание отходящих дымовых газов.

Тепло в инсинераторах ABONO Ⓡ хорошо удерживается из-за использования усиленной жаропрочной футеровки из огнеупорного бетона или из огнеупорных кирпичей (в зависимости от пожеланий заказчика). Данная футеровка, а так же теплоизоляция и мощный стальной корпус инсинератора помогает удержать тепло внутри камеры сжигания и дожигания, что в совокупности с другими особенностями конструкции крематора позволяет достичь максимальной производительности по сжиганию отходов при минимальном потреблении топлива.

Читайте так же:
Зонд блэкмора техника установки

Футеровка из огнеупорного бетона

Футеровка ABONO

Футеровка из огнеупорных кирпичей

Кирпичная футеровка крематоров ABONO

Футеровка во время работы инсинератора

Футеровка инсинераторов ABONO

Каркас крематора выполнен из стали толщиной от 5 до 10мм. И усилен дополнительными ребрами жёсткости , для прочности конструкции. Для улучшения теплосъема и предотвращения деформации корпуса на инсинераторы ABONO Ⓡ для сжигания ТБО/ТКО отходов, устанавливаются специализированные ребра жесткости. Усиленная конструкция запорных замков (петлей и механизмов) крышки обеспечивает плотное прилегание крышки, отсутствие дыма и предотвращает деформации в процессе эксплуатации.

корпус инсинератора ABONO

Все инсинераторы ABONO Ⓡ оснащены автоматической системой управления со степенью защиты IP 54, которая следит за поддержанием температуры внутри инсинератора. За счет автоматического включения и выключения горелок возможна существенная экономия топлива до 30%. Встроенный таймер сводит к минимуму необходимость контроля человека за установкой.

Электропитание от стандартной сети 220В/20А/50Гц

Щит управления инсинератором ABONO 720

Керамические или металлические термопары

Датчики температуры работают в агрессивной среде. За счет высокой температуры горения (800-1250°С) внутри инсинератора происходит практически полное уничтожение отходов, и после завершения рабочего цикла остается безопасная зола весом до 5% от загрузки.

Дизельные или газовые горелки LAMBOGHINI или Ecoflam

На инсинератор установлены производительные дизельные или газовые горелки

итальянского изготовителя Lamboghini или ECOFLAM с автовоспламенением.

Инсинераторы ABONO Ⓡ оснащены цельнометаллическим топливопроводом вместе с фильтром грубой очистки дизельного топлива. Использование топливопровода обеспечит удобное подключение и стабильную работу горелок.

Топливопровод ABONO

Наличие дополнительной тормоизолирующей прокладки между стальным каркасом и термобетоом толщиной около двух сантиметров, что позволяет сохранить тепло внутри установки, что увеличивает длительность самопроизвольного горения отходов и экономит топливо, одновременно снижая себестоимость утилизации.

Загрузка отходов — ручная, механизированная или автоматическая

Открытие люка основной камеры происходит с помощью лебёдки или гидропривода. Конструкция системы загрузки отходов равномерно распределяет нагрузку и позволяет прилагать минимальные усилия для загрузки отходов.

Зольники (зольные дверцы)
Наличие зольных люков основной и дополнительной камер возможно без изменения стоимости.

Зольные дверцы ABONO

Фланцевое соединение футерованной части к дымоходу делает данную поверхность безопасной во время эксплуатации и облегчают проведение ремонтных и сервисных работ по обслуживанию дымохода во время эксплуатации. Длина трубы дымохода от 2 метров. Возможно увеличение длины дымохода по дополнительной договорённости.

Дымоход печи ABONO

Наличие колосниковых решеток в камере сжигания позволяет повысить энергоэффективность и снизить себестоимость сжигания отходов, т.к. при наличии колосниковой решетки поток воздуха необходимый в процессе горения подается не только в камеру над отходами, но и под ними, что улучает термодинамические процессы происходящие внутри инсинераторной установки и как следствие позволяют достичь меньшее потребление топлива и лучшее догорание углерода, что влияет на отсутствие черного дыма (недогоревший углерод). А так же, зольный остаток, который образуется в следствие сгорания отходов, просыпается в подколосниковую зону и может без проблем удаляться с помощью скребкового устройства, в том числе и во время процесса сжигания.

ABONO колосники

Комплект оборудования для потоковой загрузки отходов (без остановки печи) через боковой загрузочный шлюз в инсинераторную установку ABONO ®

Потоковая загрузка позволяет производить непрерывную подачу отходов (в том числе спрессованных в кипы) без необходимости открывания загрузочной дверцы. Такой способ загрузки позволяет избежать тепловых потерь, а также предотвратить выход недожженных и неочищенных газов в окружающую среду. Данный комплекс позволяет осуществлять механизированную боковую загрузку отходов состоит из предварительного загрузочного бункера, гильотинного шлюза, бокового толкателя. – Данный комплект позволяет избежать выбросов дыма при дозагрузке отходов в процессе сжигания, а также позволяет не остужать крематор до следующей загрузки отходов. Данный тип загрузки крайне желателен, для контроля за выбросом отходящих газов, не прошедших через систему пылегазоочистки.

Потоковая загрузка инсинератора ABONO

Комплект оборудования для порционной загрузки крупногабаритных отходов через верхнюю загрузочную дверцу в инсинераторную установку ABONO Ⓡ

Данный комплект позволяет осуществлять единоразовую (на цикл сжигания) порционную механизированную верхнюю загрузку крупногабаритных отходов в инсинераторную установку. Комплект включает в себя загрузочный бункер, лебедку, раму лебедки, пульт управления лебедкой.

Загрузочный бункер инсинератора ABONO

Ассортимент инсинераторов ABONO Ⓡ для сжигания отходов отличается высокой производительностью, лучшими и наиболее надежными компонентами, улучшенной термодинамикой и меньшими эксплуатационными затратами.

Системы сжигания ABONO Ⓡ идеально подходят для сжигания отходов свинокомплексов, КРС ферм, птицефабрик, мясокомбинатов и ветеринарных лечебниц, клиник, «хвостов» ТКО (ТБО)

Система менеджемнта компании ООО «АБОНО» соответствует международным стандартам ISO 9001

Система экологиеского менеджмента соответствует международным стандартам ISO 14001

Вся производимая техника сертифицирована.

Сертификат ISO 9001Сертификат ТРТСЭЗСертификат соответствияЭкологический сертификатRussian Exporter

Сообщите Ваш номер телефона и контактные данные и наши специалисты бесплатно проконсультируют Вас по телефону.

Конструкции котлов для сжигания твердых бытовых отходов

Технология термической переработки твердых бытовых отходов (ТБО) прошла развитие от печей небольшой мощности без утилизации тепла с примитивной очисткой продуктов сгорания от твердых частиц до мощных современных экологически безопасных установок, позволяющих вырабатывать тепловую и электрическую энергию. В процессе эволюции котлов изменялись и предъявляемые к ним технические требования. В настоящее время к котельным установкам, сжигающим ТБО, предъявляют следующие требования:
выдержка газообразных продуктов сгорания в котле при температуре более 850°С в течение 2 с и более;
организация процесса сжигания таким образом, чтобы концентрация продуктов неполного горения (главным образом, монооксида углерода СО) в дымовых газах не превышала 50 мг/м 3 (в пересчете на 11%-ную концентрацию кислорода), а содержание горючих в шлаке составляло не более 3%;
использование автоматизированной системы управления процессом сжигания, включая постоянный мониторинг;
возможность сжигания отходов с широким диапазоном теплоты сгорания ТБО при минимальных удельных затратах, связанных с использованием дополнительного топлива и электроэнергии.
В зависимости от специфики состава ТБО к котлам могут предъявляться дополнительные требования, например, такие, как:
ограничение температуры на входе в конвективные поверхности (не более 750°С) по условиям минимизации шлакования этих поверхностей;
ограничение скорости газов в конвективных поверхностях нагрева (до 5 м/с) из-за высокой абразивности золы;
использование рабочей среды с низкими параметрами пара (давление — 1,3 -4,0 МПа, температурой перегрева — 300 — 400°С) для предотвращения высокотемпературной коррозии пароперегревателей (при сжигании отходов с большим содержанием хлора и фтора);
высокая температура дымовых газов на выходе из котла (190°С и выше) для исключения низкотемпературной коррозии хвостовых поверхностей нагрева (для высокосернистых ТБО).
Исходя из указанных требований современные котлы по сравнению с ранее установленными на существующих отечественных заводах имеют ряд характерных особенностей. Так, для увеличения времени пребывания дымовых газов в высокотемпературной зоне экраны первого газохода котлов футеруют. Низкий коэффициент тепловосприятия экранов первого газохода из-за футеровки, естественно, вызвал дефицит испарительных поверхностей, что предопределило четырехходовую вертикальную или горизонтальную компоновку котла с двумя первыми газоходами, как правило, свободными от конвективных поверхностей.
В качестве примера современных отечественных котлов вертикального типа можно привести спроектированные и изготовленные в конце 90-х годов котлы РКСМ-25/1,4-10 для г. Челябинска и КА-26/1,2-12,5 для спецзавода № 3 г. Москвы. Принципиальное различие этих котлов между собой заключается во взаимном расположении топочного устройства и котла-утилизатора (КУ).
Примером котла горизонтального типа служит КУ, установленный на СЗ № 4 г. Москвы, где в качестве сжигательного устройства применена топка с вихревым кипящим слоем.
Описание конструкций указанных котлов приводится далее.
На рис. 1 показан котел вертикального типа РКСМ-25/1,4-10, разработанный совместно ВТИ, СКБ ВТИ и АО Белэнергомаш и изготовленный для строящегося в г. Челябинске завода “Термоэкология” (проект наклонно-переталкивающей решетки выполнил Копейский машиностроительный завод).
Котел-утилизатор совмещен с топочным устройством, над которым расположена камера догорания, образующая первый подъемный газоход котла. Из камеры догорания КУ дымовые газы поступают в опускной газоход, в нижней части которого находится четырехрядный фестон, образованный разводкой труб заднего экрана. Далее дымовые газы, пройдя поворотную камеру, поступают в подъемный третий конвективный газоход, в котором расположены один пакет пароперегревателя и три пакета экономайзера, а затем попадают в четвертый газоход, содержащий пять пакетов экономайзера. Экранные поверхности всех газоходов выполнены из цельносварных панелей труб диаметром 38/28 мм с шагом 75 мм.
Котел энерготехнологический РКСМ-25/1,4-10
Рис. 1. Котел энерготехнологический РКСМ-25/1,4-10:
1 — камера догорания; 2 — наклонно-переталкивающая решетка; 3 — газовые горелки; 4 — питатель; 5 — экономайзер; 6 — пароперегреватель; 7 — сопла вторичного воздуха; 8 — система удаления провала; 9 — люк; 10 — взрывной клапан; 11 — фестон

Читайте так же:
Установка системы видеонаблюдения разрешение

Топочное устройство состоит из трехступенчатой наклонно-переталкивающей решетки (НИР), боковых стен и свода, которые выполнены неохлаждаемыми. Система загрузки ТБО в топку включает в себя приемную воронку, загрузочную шахту и толкач-дозатор, обеспечивающий равномерную подачу отходов из шахты на решетку
Под каждой ступенью решетки расположены бункеры провала, предназначенные для его сбора и удаления. Для организации горения через эти бункера подают первичный воздух, который далее, пройдя через специальные пазы в колосниках НПР, поступает под слой ТБО.
Вторичный воздух направляют в поток дымовых газов в районе пережима камеры догорания КУ через сопла, расположенные на фронтовой и на задней стенах.
Для растопки котла, стабилизации процесса горения, а также для поддержания температурного режима при останове котла используют газовые горелки, установленные на боковых стенах топочной камеры.
Топочное устройство и котел-утилизатор имеют собственные каркасы. В узле стыка топки и КУ (район нижних коллекторов камеры догорания) происходит компенсация их тепловых расширений.
Котел РКСМ-25/1,4-10 в полном объеме удовлетворяет современным техническим и экономическим требованиям. Конфигурация котла и расположение сопл вторичного дутья позволяют добиться такого аэродинамического эффекта, при котором хорошо перемешанные продукты сгорания ТБО неизбежно проходят через зону максимальных температур, обеспечивая максимальное дожигание оксида углерода СО. Конфигурацией котла создаются условия для термической деструкции полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов: температура в камере дожигания котла выше 850°С, время пребывания газов в зоне этой температуры не менее 2 с. В котле при температурах выше 650°С осуществляется преимущественно продольное омывание дымовыми газами поверхностей нагрева, что существенно снижает абразивное воздействие частиц золы на металл труб и на защитную оксидную пленку, а также налипание частиц продуктов горения на трубах. Для очистки поверхностей нагрева пароперегревателя и экономайзера применяется газоимпульсная очистка.
Основные технические характеристики котла РКСМ-25/1,4-10 представлены в таблице.
Топочное устройство котла РКСМ-25/1,4-10 составляет с котлом-утилизатором единое целое. В качестве примера котла вертикального типа с выносным топочным устройством можно привести реконструированный котельный агрегат КА-26/1,2-12,5 на СЗ № 3 г. Москвы. Описание котла до реконструкции приводится в [1].
Проектом реконструкции котла предусматривается полная замена котла-утилизатора и изменение конструкции топочного устройства (уменьшение свода, установка дополнительных газогорелочных устройств, изменение расположения сопл вторичного воздуха). Новый котел-утилизатор (рис. 2), проект которого выполнен ОАО Белэнергомаш совместно с ВТИ, представляет собой параллелепипед, все пространственные углы которого образованы клеткой газоплотных вертикальных экранных поверхностей и горизонтальных коллекторов большого диаметра, который служит несущим каркасом для барабана котла и всей трубной системы. Топочные газы входят в котел сбоку и снизу из камеры смешения газов в первый вертикальный газоход котла (камеру догорания), футерованный на высоту около 8 м. КУ выполнен четырехходовым, ограждающие стены и потолок изготовлены из газоплотных мембранных панелей. В последнем газоходе котла расположены испарительные ширмы из труб диаметром 38/30 мм. За КУ установлен выносной двухступенчатый экономайзер, размещенный в отдельном газоходе на собственном каркасе. Испарительная система котла выполнена по одноступенчатой схеме испарения. Сепарация пара осуществляется в барабане, в верхней части которого расположен сепаратор из наклонных жалюзи с установленным за ними дырчатым листом. Ввод питательной воды от некипящего экономайзера производится через коллектор с ответвлениями, расположенный в водяном объеме барабана. Для очистки поверхностей нагрева от отложений в котле установлены 10 газоимпульсных камер.
Котел-утилизатор для головной технологической линии московского СЗ № 3 изготовлен на ОАО Белэнергомаш. Проектно-технические характеристики КА-26/1,2-12,5 после реконструкции помещены в таблице.
В 2003 г. в Москве на СЗ № 4 предполагается пустить в промышленную эксплуатацию три установки для сжигания ТБО в вихревом кипящем слое производительностью 13,5 т/ч по ТБО каждая. В состав технологической линии входят топка с вихревым кипящим слоем, котел-утилизатор горизонтального типа с размещенной на хвосте по ходу газов многоступенчатой системой газоочистки. Поставку основного оборудования осуществляла немецкая фирма “Holter АВТ”. Изготовление и проектирование котла-утилизатора выполнил Подольский машиностроительный завод (ЗиО) при участии ВТИ, СКБ ВТИ. Котел-утилизатор спроектирован газоплотным, с естественной циркуляцией, имеет радиационную камеру и горизонтальный газоход.
Радиационная камера КУ представляет собой вертикальную камеру, разделенную поверхностью нагрева (двухсветным экраном) на два хода по газу (опускной и подъемный), с организацией в нижней части бункера для отвода отсепарированной из дымовых газов золы.
Над подъемным газоходом расположен барабан, в котором размещаются два поверхностных теплообменника, предназначенных для регулирования температуры пара tne = (310 + 5)°С и уходящих дымовых газов Тух= (190 + 10)°С.
В нижней части соединения подъемного и горизонтального газоходов газоплотный экран наклонен внутрь подъемного газохода, образуя выступ (“нос”), что способствует более равномерному омыванию первых пакетов поверхностей нагрева, размещенных в горизонтальном газоходе.
В горизонтальном газоходе по ходу газов расположены:
трехрядный радиационно-конвективный испарительный коридорный пучок (защитный испаритель), выполненный из труб диаметром 57/49 мм с поперечным <S) = 120 мм и продольным = = 120 мм шагами труб;
два пакета прямоточно-противоточного пароперегревателя, собранные в коридорные пучки из труб диаметром 48/38 и S1 = S2 = 120 мм;
три пакета конвективного испарителя, имеющие коридорные пучки из труб диаметром 57/49 с — S1=S2 = 120 мм;
два пакета экономайзера, образующие коридорные пучки из труб диаметром 38/30 с S1 = 80 мм и S2= 120 мм.

Основные технические характеристики современных отечественных котлов, сжигающих ТБО

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector