Переработка мусора в энергию

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.

Понравилась статья, поделись с друзьями. Комментариям всегда рады.