На тему: способы сжигания и пиролиза ТКО. Мусоросжигательные заводы.

На тему: СПОСОБЫ СЖИГАНИЯ И ПИРОЛИЗА ТКО. МУСОРОСЖИГАТЕЛЬНЫЕ ЗАВОДЫ.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ

ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ЭТОГО СПОСОБА УТИЛИЗАЦИИ.

ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ.

 

Выполнил (а), магистрант гр. ХЕМО-11-16: ВарфоломееваЛ.А.

 

Принял (а), доц. каф. ХТПП и ПК: Ушакова О.Б.

 

Москва 2017

 

Введение

Сложившаяся в Российской Федерации ситуация в области образования, использования, обезвреживания, хранения и захоронения бытовых отходов приводит к опасному загрязнению окружающей среды, нерациональному использованию природных ресурсов, значительному экономическому ущербу и представляет реальную угрозу здоровью современных и будущих поколений страны.

На территории РФ насчитывается около 1,5 тысяч специально обустроенных мест для размещения отходов, более 7 тысяч санкционированных свалок, и более 17,5 тысяч несанкционированных полигонов и свалок, представляющих наибольшую экологическую опасность. Все указанные объекты занимают площадь более 50 тыс. га. [6 а где с 1 по 5?]

При этом средний уровень использования отходов в хозяйственных целях составляет не более 36 %, средний уровень вторичного использования промышленных отходов составляет около 35%, твердых бытовых – 3 - 4% [1].

Вся произведенная в стране продукция практически полностью переходит в категорию отходов после ее использования потребителями как в сфере производства и услуг, так и в процессе конечного потребления. Значительное количество отходов образуется в очистных сооружениях, как в производственном, так и в коммунальном секторе экономики.

Все отходы можно разделить на два типа – производственные и бытовые отходы.

Ко второму типу относятся твердые бытовые отходы (ТБО) или твердые коммунальные отходы (ТКО). Это отходы, образующиеся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами, а также товары, утратившие свои потребительские свойства в процессе их использования физическими лицами в жилых помещениях в целях удовлетворения личных и бытовых нужд. К твердым коммунальным отходам также относятся отходы, образующиеся в процессе деятельности юридических лиц, индивидуальных предпринимателей и подобные по составу отходам, образующимся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами [2].

Таким образом, термин «твердые бытовые отходы» был заменен на «твердые коммунальные отходы» [3].

В стране ежегодно образуется (по оценкам ФГУ НИЦПУРО [1]):

- отходов промышленного производства – 3 млрд. т;

- более 90% промышленных отходов возникает в процессе добычи и обогащения полезных ископаемых;

- строительных отходов, включая отходы от сноса зданий и замусоренный грунт – 100 млн. т;

- твердые бытовые отходы (ТБО) – 40 млн. т.

Состав городских ТКО (по исследованиям, проведенным в США) примерно таков (в %) [ссылка]:

- бумага и многослойная упаковка 41%

- пищевые (органические) отходы 21%

- стекло (в том числе бутылки) 12%

- железо и его сплавы (железные банки, батареи) 10%

- пластмассы (тонкий и толстый пластик) 5%

- древесина 5%

- резина и кожа 3%

- текстиль (ткань) 2%

- алюминий и другие металлы 1,3%

Большую часть бытового мусора (около 40-60%) составляют полимеры и пластмассы, которые практически не разлагаются. Но многие отходы могут быть использованы и для вторичной переработки (исключая органические (пищевые) отходы).

 

Структура полимерных твердых коммунальных отходов

Сжигание твердых коммунальных отходов

Сжигание бытового мусора является наиболее привычным и широко распространенным способом его утилизации. Сжигание отходов дает возможность:

- провести полное обеззараживание бытовых отходов;

- уменьшить объем отходов в 10-20 раз, а массу – в 3-4 раза;

- значительно сократить содержащиеся в отходах загрязняющие вещества;

- производить инертные, не способные к негативному воздействию на окружающую среду остатки отходов, которые могут экологически безопасно складироваться на полигонах, либо использоваться после дополнительной обработки;

- использовать содержащуюся в отходах энергию;

- заменить природные энергоносители, такие как нефть, природный газ или уголь и таким образом способствовать сохранению природных ресурсов. [6]

Сжигание ТКО в кипящем слое

Лежащий в основе утилизации в кипящем слое с окислительной средой термический процесс соответствует в основном процессу сжигания в слоевой топке. Однако, отходы, подаваемые в топку с кипящим слоем, должно 20 иметь линейные размеры менее 10 см. и не содержать металлы, т.к. слишком крупные или металлические фракции могут нарушить аэродинамику кипящего слоя и выгрузку золоостатков. Предварительная подготовка (дробление отходов) требует больших затрат энергии. При использовании слоевой топки, как уже отмечалось, такая подготовка не требуется. [6]

Преимущества топки с кипящим слоем заключаются в хорошем перемешивании топлива с воздухом для горения и связанной с этим возможностью переработки отходов с широким диапазоном изменения теплоты сгорания (от 6 до 32 МДж/кг).

Недостатком является повышенный расход энергии на дробление топлива и подачу воздуха для горения.

Рисунок 2 – Сжигание ТКО в кипящем слое

 

В кипящий слой вводят значительное количество инертных наполнителей: шлак, песок, доломит, известняк — они повышают теплоотдачу. Доломит и известняк, помимо этого, связывают в карбонаты до 90 % оксидов серы. Топливом могут служить уголь (в том числе в виде остатков в золе от низкоэффективных котлов), горючий сланец, торф, древесные и иные отходы.

Горение в данных топках более интенсивное, чем в обычных, слоевых, их габариты меньше; однако для них требуется воздухораспределительная решётка и вентилятор большей мощности.

В числе других недостатков этого типа топок:

- вынос до 20—30 % всего углерода топлива (поэтому эти топки рекомендуют применять при возможности дожигания уноса размером 0—1 мм в рабочем пространстве котла);

- зашлаковывание межсоплового пространства и самих сопл воздухораспределительных колосниковых решеток при недостаточном динамическом напоре воздуха;

- очень большой абразивный износ теплопередающих поверхностей, особенно высокий у погружных.

Эффект интенсивного горения, аналогичный наблюдаемому при сжигании в кипящем слое, можно получить постоянным встряхиванием колосника с кусками топлива любого размера; но из-за снижения прочности металла колосника при высокой температуре этот способ сложно практически реализовать. [6]

Мусоросжигательные заводы

Таблица 1 – МСЗ в странах Европейского союза

Страна	Количество МСЗ	Средняя мощность т/ч
Франция
Германия
Италия
Дания
Швейцария
Великобритания
Бельгия
Нидерланды
Испания		25,7
Австрия
Чехия
Португалия
Венгрия

 

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.

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.

На сегодняшний день в России функционирует 243 мусороперерабатывающих заводов; 50 мусоросортировочных комплексов; 10 мусоросжигательных заводов и этого количества недостаточно, чтобы справится с образующимся количеством ТКО.

В Японии работает около 1 900 установок термической переработки ТБО, с помощью которых утилизируется 75 % ТБО страны.

В США, в 2007 г. 12,5% ТБО было подвержено термической переработке с производством 48 ТВт-ч полезной энергии. Оставшиеся 33,4 % ТБО повторно использовались или компостировались, а 54 % – вывозились на полигоны. При этом общее количество ТБО в стране составляло 250 млн. т.

Одним из наиболее динамичных рынков производства энергии из ТБО является Китай. За 8 лет с 2001 по 2007 г. страна увеличила долю термической переработки отходов с 2 до 14 млн. т в год. В результате Китай оказался на 4-м месте в мире по количеству сжигаемых отходов после ЕС, Японии и США.

 

Выводы

В настоящее время, к сожалению, не существует идеального решения для устранения ТБО, которое позволило бы экономически эффективно и в максимальном объеме утилизировать вторичное сырье или энергию без образования производственных отходов, выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и сбросов сточных вод.

Существующая система управления отходами в России, ориентированная преимущественно на их захоронение, является несовершенной, ведет к загрязнению окружающей среды и, как следствие, снижению качества жизни, не согласуется с принципами устойчивого развития экономики и ставит ряд регионов с высокой плотностью населения в условия экологической катастрофы.

Селективный сбор отходов основан на приоритете материальной ценности вторсырья перед его энергетическим ресурсом, имеет низкую экономическую эффективность и не решает проблему переработки оставшейся части ТБО.

В основе политики утилизации отходов должен быть приоритет сохранения невозобновляемых природных ресурсов, к которым относится ископаемое углеводородное топливо. С этой точки зрения более рациональным решением является не извлечение вторичных ресурсов, а использование энергии, полученной при сжигании ТБО.

 

Литература и интернет ресурсы

1. Филимонов О.И. ТВЕРДЫЕ БЫТОВЫЕ ОТХОДЫ КАК ИСТОЧНИК РЕСУРСОВ И ИХ СТРУКТУРА // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1. - с.1;
URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=18810 (дата обращения: 01.05.2017).

2. Федеральный закон от 24.06.1998 №89-Ф3 (ред. от 28.12.2016) «Об отходах производства и потребления»

3. Ламихова М. Что такое ТКО и как с ними обращатся // Справочник эколога. – 2015, №5. – с.13; URL:https://www.profiz.ru/eco/5_2015/TKO/ (дата обращения: 01.05.2017).

4. Примеров О.С., Макеев П.В., Клинков А.С. Обзор методов переработки отходов полимерных материалов и анализ рынка вторичного сырья. // Молодой ученый. – 2013, № 6 (53).– С.121-123

5. Цгоев Т.Ф., Шеверева М. Методы переработки и утилизации твердых бытовых отходов. Оформи в соответствии с ГОСТ

6. Малышевский А.Ф. Обоснование выбора оптимального способа обезвреживания твердых бытовых отходов жилого фонда в городах России Оформи в соответствии с ГОСТ

7. Карапетов А. Слоевое сжигание биотоплива. Обор технологий // ЛесПромИнформ – 2016, №1 (115). – С…… Оформи в соответствии с ГОСТ

URL: http://lesprominform.ru/jarchive/articles/itemshow/4301 (дата обращения: 01.05.2017).

 

на тему: СПОСОБЫ СЖИГАНИЯ И ПИРОЛИЗА ТКО. МУСОРОСЖИГАТЕЛЬНЫЕ ЗАВОДЫ.