Анализ мусоросжигательных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский государственный машиностроительный университет

Анализ мусоросжигательных технологий

Алексеева Елена Вячеславовна

Домбровская Юлия Владиславовна

Иванникова Елена Михайловна,

доцент, кандидат технических наук

Аннотация

В данной статье рассмотрены новые технологии переработки бытовых отходов позволят нам экологически безопасно уменьшить количество бытовых отходов и позволят уйти от проблем загрязнения окружающей среды полигонами и свалками в РФ. Приведен в пример зарубежный опыт. Представлены возможные направления решения данной проблемы.

Ключевые слова: сжигание ТБО; проблемы экологии в России.

Abstract

In this article new technologies of processing of household waste are considered will allow us to reduce ecologically safely quantity of household waste and will allow to go from problems of environmental pollution by grounds and dumps to the Russian Federation. As an example, an international experience. Presents a possible solution to this problem.

Keywords: incineration of solid waste; environmental problems in Russia.

1. Анализ мусоросжигательных технологий

Защита окружающей среды является важнейшим приоритетом современного мира. Одной из серьезных экологических проблем является постоянное увеличение ТБО. Ежегодно количество мусора возрастает примерно на 3 % по объёму. В СНГ образуется около 100 млн тонн ТБО в год. На долю России приходится около половины этого количества (около 63 млн тонн в 2007 году). В России ежегодно производится около 3,8 млрд тонн всех видов отходов. Количество ТБО составляет 63 млн тонн/год (в среднем 445 кг на человека). Состав ТБО: бумага и картон -- 35%, пищевые отходы -- 41%, пластмассы -- 3%, стекло -- 8%, металлы -- 4%, текстиль и другое -- 9%. В среднем перерабатывается 10 % -- 15 % мусора. Твёрдые бытовые отходы подвергаются переработке только на 3 % -- 4 %, промышленные на 35 %. В основном мусор свозится на свалки -- их в России около 11 тысяч. В них захоронено около 82 млрд тонн отходов.

Важнейшей задачей является поиск экологически безопасного пути утилизации отходов.

Одним из возможных способов утилизации отходов является их захоронение, приводящее к загрязнению воды, земли и атмосферы на многие годы. В России большое количество мусора складируется на полигонах-их в России около 11 тысяч. В них захоронено порядка 82 млрд. тонн отходов. Полигоны занимают большой объем земель и также на них есть риск возникновения пожара. Другим методом утилизации является сжигание, приводящее к образованию большого количества токсичных продуктов. Технологией сжигания пользуются во многих странах мира. Мусоросжигательные заводы действуют сегодня в 20 странах мира, включая Россию. Например в Великобритании в 90-х гг. функционировало 780 МСЗ, но из-за введенных новых стандартов на выбросы в атмосферу загрязняющих веществ к 2000 г. Осталось всего 100. В Москве в настоящее время функционируют 4 мусоросжигательных завода.

Процесс сжигания представляет собой способ термического обезвреживания бытовых отходов. Сжигание осуществляется в печах и топках различных конструкций. Существуют различные методы сжигания бытовых отходов. бытовой отход утилизация загрязнение

При обычном сжигании бытовых отходов в окружающую среду попадают выбросы отходящих газов, которые содержат тяжелые металлы, ряд хлорорганических соединений (диоксины и др. ), оксиды азота и серы, соляная кислоты, фтористый водород, углекислый газ. В соответствии с данными по Центральной Европе в воздух выбрасывается около 13,4 млн. токсичных газов. Это приводит к сильному загрязнению атмосферы и окружающей среды в целом. Для этой технологии должны применятся большие системы очистки отходящих газов и сточных вод, что является очень не экономичным. Однако какая бы система очистки не использовалась, загрязняющие вещества продолжают поступать в атмосферу.

Большим недостатком мусоросжигательных заводов является небольшой отрезок времени, который отводится для сжигания бытовых отходов. Вследствие этого дымовые газы наполняются продуктами неполного сгорания бытовых отходов, а в шлаке накапливается большое количество недогоревших горючих компонентов.

В мире ведётся поиск новых технологий по утилизации бытовых отходов, не загрязняющих окружающую среду.

Так ученые Курчатовского института совместно с Израильскими учеными предложили новую технологию экологически безопасную, универсальную, и экономичную. Она представляет собой термохимический процесс совмещающий пиролиз и газификацию, которые в отличии от сжигания позволяют избежать образования токсичных продуктов. С помощью этой технологии можно перерабатывать разные виды твердых отходов- Бытовых (ТБО) биомедицинских (МБО) низко и средне радиоактивных отходов (НСРО). Стадия плавления осуществляется с помощью высокотемпературного ионизированного газа (плазмы), а образующиеся стекло является безвредным и может применяться в строительстве. Образующийся топливный газ используется для производства электроэнергии на собственные нужды и для продажи потребителям. Основой этой технологии является шахтный реактор, где протекают процессы пиролиза, газификации и остекловывания отходов. В вертикальной шахте поступающие отходы проходят сверху вниз четыре зоны по мере повышения их температуры. В верхней части шахты происходит подогрев и сушка поступивших отходов. В следующей зоне происходит пиролиз разложения органической части отходов с образованием пирогаза поднимающегося вверх к газовому выходу. В следующей зоне остатки отходов, содержащие неорганику и кокс газифицируются водямым паром и воздухом в монооксидуглерода и водород. В нижней части реактора, в плавильной камере расплав неорганических компонентов отходов остекловывается и выводится для охлаждения образуя остеклованный шлак. В плавильной камере установлены плазматроны, генерирующие плазменные струи воздуха с температурой 3000-7000 С с помощью этих струй обеспечивается плавление неорганики при 1500-2000 С. После удаления из реактора сплав при охлаждении образует остеклованный шлак. Весь многостадийный процесс управляется из центра с помощью компьютерных программ.

В России в Институте проблем химической физики РАН разработан метод термической переработки горючих отходов, который основан на использовании фильтрационного горения в сверхадиабатических режимах. Использование сверхадиабатических режимов для процесса газификации дает большие возможности для утилизации разного рода горючих отходов с высокой энергетической эффективностью и экологической чистотой.

Такая организация процесса обеспечивает следующие преимущества по сравнению с методами прямого сжигания:

- процесс газификации имеет высокий энергетический КПД (до 95%), позволяющий перерабатывать материалы с малым содержанием горючих составляющих или с высокой влажностью (около 60%);

- низкие линейные скорости газового потока в реакторе и его фильтрация через слой исходного перерабатываемого материала обеспечивают низкий вынос пылевых частиц с продукт-газом. Это дает возможность сильно сократить затраты на газоочистное и энергетическое оборудование;

- когда необходимо проводить очистку газовых выбросов от соединений серы, хлора, пыли, паров ртути, очищать продукт-газ оказывается проще, чем дымовые газы, благодаря низкой температуре и более высокой концентрации загрязнителей;

- в процессе газификации происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в бескислородной среде, что уменьшает количество окислов азота в дымовых газах;

- сжигание в две стадии позволяет сильно уменьшить образование диоксинов, поскольку даже при наличии хлора подавляется появление в дымовых газах ароматических соединений (предшественников диоксинов) и обеспечивается чрезвычайно низкое содержание пылевых частиц;

- зола, которая выгружается из реактора, имеет низкую температуру и почти не содержит недогоревшего углерода;

- при утилизации некоторых видов отходов есть возможность извлечения из продукт-газа материалов для последующей переработки (например, нефти и др.);

- выбор оборудования для утилизации тепла при сжигании продуктов газа не ограничивается паровым или водяным котлом, также возможно применение газовых турбин и энергетических дизелей;

Преимущество мусоросжигательных заводов состоит ещё в том, что дымовые газы из печи подаются на специально сконструированные котлы, где выделяется пар, давление которого составляет порядка 16 атмосфер. Это позволяет предприятию решить проблему собственного отопления и горячей воды, а две трети пара подаются в турбогенераторы, которые вырабатывают электроэнергию и отдают её в электросети Москвы. Таким образом, уменьшается нагрузка на предприятия энергетического комплекса, а также экономятся энергоресурсы страны, которых с каждым годом становится всё меньше.

Рассмотренные новые технологии переработки бытовых отходов позволят нам экологически безопасно уменьшить количество бытовых отходов и позволят уйти от проблем загрязнения окружающей среды полигонами и свалками. В РФ в настоящее время уделяется большое внимание утилизации твердых отходов, однако решение этой проблемы невозможно без государственной поддержки и дальнейших научно-исследовательских работ.

Библиографический список

1. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/222/2227251.html

2.[Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.pandia.ru/text/77/194/27523.php

3.[Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.icp.ac.ru/nashi-razrabotki/novye-texnologii-i-materialy/619-sverxadiabatika.html

4. Систер В.Г. Николайкина Н.Е., Техника и технологии защиты окружающей среды в городах: Учебное пособие. - М.: МГУИЭ, 2001. - 144 с.

Размещено на Allbest.ru