“вердые бытовые отходы Ц источник тепловой и электрической энергии

“вердые бытовые отходы Ц источник тепловой и электрической энергии
ѕрактический опыт поставок тепловой и электрической энергии за счет утилизации твердых бытовых отходов на VII конференции в г.ћинске – «Ќаучно-технические проблемы использовани€ альтернативных видов топлива в строительном комплексе –еспублики Ѕеларусь», был представлен в докладе руководител€ ЌѕO EKOPRON (г. ƒнепропетровск, ”краина) ¬.я.ћеллера

“Ѕќ – неисс€каемый источник энергии


—огласно исследовани€м ≈вропейского агентства по охране окружающей среды уменьшение количества отходов €вл€етс€ одной из наиболее важных задач дл€ стран ≈—, ежегодно производ€щих их около 1,3 млрд т, в которых дол€ коммунальных отходов равна 14 %, а на среднестатистического жител€ ≈вропы приходитс€ около 400 кг “Ѕќ в год.

Ќаиболее широкое распространение в мировой практике из высоко технологических методов получило мусоросжигание. —уществует много причин выбора этого метода. ќсновна€ из них - соответствие санитарно-гигиеническим требовани€м, поэтому мусоросжигательные предпри€ти€ могут располагатьс€ вблизи жилой застройки, что значительно сокращает расходы на вывоз мусора из домовладений. —овременные предпри€ти€ по термической переработке “Ѕќ высоко механизированы и автоматизированы, обслуживающий персонал не имеет контакта с отходами.

“еперь после эмоциональных волнений недавних лет, полемик, вызванных более фанатизмом, чем научностью, и после заключений, полученных на основании многочисленных исследований на международном уровне, спор переместилс€ на вопрос о качестве процессов с точки зрени€ безопасности и энергетической эффективности.

—егодн€, когда запасы ископаемых видов топлива повсеместно истощаютс€, а их расход на промышленные и бытовые нужды посто€нно растет, использование возобновл€емых топливных ресурсов становитс€ все более актуальным.

ћусоросжигание представл€ет собой метод переработки бытовых отходов путем сжигани€ их в топках специальных котлов.

—ледует подчеркнуть, что “Ѕќ - это топливо, которое не будет исчерпано до тех пор, пока существует человечество. ќбщепризнано, что “Ѕќ по своим характеристикам вписываетс€ в обобщенную диаграмму естественных видов твердого топлива.

ѕри среднем количестве бытового мусора, выбрасываемого каждым жителем ”краины, равном в среднем 0,3 т/год, ежегодное поступление бытовых отходов составл€ет более 13 млн т.

≈сли прин€ть среднюю теплоту сгорани€ “Ѕќ в ”краине равной 1500 ккал/кг, то общее количество тепла, которое можно получить при их сжигании, составит около 20 млн √кал/год.

≈сли же часть тепла в виде пара направить в паровые турбины, то дополнительно можно получить электроэнергию. —ошлемс€ на опыт развитых стран. “ак, например, завод в юго-восточной части Ћондона при сжигании 450 тыс. т отходов в год вырабатывает 32 ћ¬т энергии, котора€ поступает в национальную энергосистему.

ћирова€ практика мусоросжигани€ и ее плюсы


ќтходы как топливо используют во всем мире. Ќапример, Ўвейцари€ (80 %), ƒани€ (80 %), япони€ (90 %), ‘ранци€ (65 %), √ермани€ (60 %) и т. д.

—жигание этого топлива в городах и более мелких населенных пунктах не требует сооружени€ шахт, бурени€ скважин и строительства транспортных магистралей. “опливо равномерно распределено пропорционально плотности населени€ и готово к применению.

—жигание бытовых отходов означает заметное сокращение и улучшение санитарного состо€ни€ свалок, €вл€ющихс€ источниками загр€знени€ окружающей среды в населенных местност€х, поскольку при сжигании “Ѕќ подвергаетс€ огневому обезвреживанию.

—ущественными причинами дл€ положительного развити€ метода сжигани€ твердых бытовых отходов €вл€етс€:

1) возможность уничтожени€ всего собираемого бытового мусора без предварительной сортировки;

2) термический процесс преобразовани€ отходов проходит по сравнению со свалками или компостированием в существенно более короткий срок. —пособные к гниению органические компоненты преобразуютс€ путем окислени€ воздухом в течение одного часа в естественные конечные продукты - углекислый газ и воду;

3) значительное уменьшение объема остаточных продуктов в сравнении с мусором (около 10 % исходного объема);

4) стерильность и инертность остаточных веществ, которые могут складироватьс€ или примен€тьс€ в строительстве дорог, производстве строительных материалов;

5) возможность извлечени€ из отходов металлов, прошедших огневое обезвреживание, с целью их дальнейшего использовани€ как вторичного сырь€;

6) газообразные выбросы, с экологической точки зрени€, в отличие от всех других систем могут контролироватьс€ и регулироватьс€;

7) комбинаци€ сжигани€ мусора с целесообразным получением и использованием энергии позвол€ет оптимально утилизировать скрытый в твердых бытовых отходах энергетический потенциал. ќбеспечивает решение экономических проблем по использованию топливно-энергетических ресурсов;

8) установки по сжиганию мусора могут располагатьс€ недалеко от места возникновени€ отходов и потребности в электроэнергии.

”казанные преимущества привели к значительному распространению мусоросжигани€ в мировой практике. ¬ 1965 году в ‘–√ эксплуатировалось семь мусоросжигательных установок, в 1983 году - 43 установки, в 1985 году - 48, к концу 2001 года в √ермании работал 61 завод по сжиганию бытовых отходов общей производительностью 14 млнт/год.

¬ насто€щее врем€ построены или наход€тс€ в стадии строительства еще 12 новых заводов. ¬ 2005 году производительность заводов увеличилась до 18 млн т в год. ¬се отходы перерабатываютс€ с извлечением энергии - тепловой и (или) электрической. ћусоросжигательные заводы √ермании используют 72 % всей вырабатываемой энергии дл€ генерации тепла (13 609 √¬т-час) и около 28 % - дл€ получени€ электроэнергии (5257 √¬т-час) ѕолучаема€ от сжигани€ отходов электроэнерги€ составл€ет примерно 0,6 % всей электроэнергии, вырабатываемой в √ермании. » это при сильной парламентской партии «зеленых». Ёто отмечаетс€ дл€ того, чтобы пон€ть экологическую целесообразность использовани€ этого метода.

¬ —Ўј в 1988 году работало около двухсот установок по сжиганию мусора. «десь разработана государственна€ программа по защите окружающей среды. ќдна из позиций этой программы - ликвидаци€ свалок бытовых отходов. ¬ насто€щее врем€ в —Ўј работает около 300 мусоросжигательных заводов. «а каждую тонну сжигаемых отходов в —Ўј заводу плат€т в зависимости от региона 60-85 долларов. ¬ јнглии, эконом€щей за счет мусоросжигани€ до 8 млн т угл€ в год, успешно эксплуатируетс€ электростанци€ на 40 ћ¬т, работающа€ на “Ѕќ в Ћондоне. Ўвеци€ до 25 % коммунальной потребности в теплоэнергетике погашает за счет твердых бытовых отходов. ¬ некоторых регионах Ўвеции эта цифра достигает 75 %. ¬ японии сжигаетс€ 90 % отходов и работает около 2000 заводов, в Ўвейцарии - 70 %, ‘–√ - 55 %, —Ўј - 25 %.

 роме того, в насто€щее врем€ термическое обезвреживание твердых бытовых отходов в р€де индустриально развитых стран ≈вропы – практически безальтернативный способ их утилизации, так как федеральные законы запрещают вывоз на полигоны тех отходов, в которых содержание органических веществ, превышают 5 %.

—ущественными причинами дл€ положительного развити€ метода сжигани€ твердых бытовых отходов €вл€етс€ возможность уничтожени€ всех городских “Ѕќ, поступающих на завод без предварительной сортировки, что не требует ручного труда. »звлекаемый металлолом после огневого обезвреживани€ стерилен и пригоден дл€ использовани€ в качестве вторичного сырь€. √азообразные выбросы, с экологической точки зрени€, в отличие от всех других систем могут контролироватьс€ и регулироватьс€.

¬ мире считают, что мусоросжигание решает проблему трех «Ё»: экологи€, энергетика, экономика.

Ёнергетические и экономические аспекты проблемы


—жигание мусора исключительно эффективно в экономическом плане. ѕрием отходов в переработку оплачиваетс€. »звлекаемый металлолом продаетс€. ѕри этом нельз€ забывать, что твердые углеродистые промыш-ленно-бытовые отходы, составл€ющие около половины всех твердых отходов в ”краине, это еще и вторичное сырье, запасы которого очень велики и обладают большим энергохимическим потенциалом, и его важно использовать как можно полнее и с экономической выгодой. ¬ св€зи с этим возможна продажа электроэнергии и тепла.

— тех пор, когда цена за нефть на моровом рынке перевалила за 40 долларов за баррель, все другие методы переработки, по мнению ведущих специалистов, с экономической точки зрени€ потер€ли свою актуальность.

Ѕыло подсчитано, что при сжигании одной тонны отходов можно получить 1300-1700 к¬т/ч тепловой энергии или 300-550 к¬т/ч электроэнергии.

¬ качестве доказательства вышесказанному приведем расчет возможного эффекта в виде количества сэкономленного органического топлива от сжигани€ “Ѕќ.

”читыва€, что количество отходов производства и потреблени€, приход€щеес€ в год, к примеру, на одного жител€ г  иева, составл€ет примерно 300 кг/чел., ниже приведем несколько вариантов расчета:

с низшей теплотой сгорани€ “Ѕќ QPH = 6,45 ћƒж/кг и Qp “Ѕќ = 8,38 ћƒж/кг, в зависимости от способа утилизации отходов.

“Ё— на “Ѕќ


»звестно, что самым доступным и одним из наиболее экономически целесообразных возобновл€емых источников энергии €вл€ютс€ “Ѕќ, сжигаемые на тепловых электростанци€х “Ё— (“Ё— на “Ѕќ). “Ѕќ - это топливо, которое, как уже говорилось выше, по теплоте сгорани€ сопоставимо с торфом и некоторыми марками бурых углей, образуетс€ в местах, где электроэнерги€ наиболее востребована, то есть в крупных городах, и имеет гарантированное предсказуемое возобновление, пока существует человечество. –абота “Ё— на “Ѕќ не зависит от природных условий (в отличие, например, от солнечных или ветровых установок), географического расположени€ (по сравнению с геотермальными и приливными электростанци€ми), и в результате ее эксплуатации, помимо выработки энергии, решаетс€ важна€ социальна€ задача - утилизируютс€ образующиес€ в процессе жизнеде€тельности человека бытовые отходы.

¬ –оссии и ”краине до недавнего времени предпри€ти€ дл€ сжигани€ отходов находились вне сферы интересов энергетиков. ѕереработкой “Ѕќ занимались коммунальные службы, которые в первую очередь решали проблему санитарной очистки городов от образующихс€ отходов. ¬ыдел€ющуюс€ в процессе сжигани€ энергию использовали дл€ покрыти€ собственных теплофикационных нужд и в лучшем случае отпускали излишки внешним потребител€м, расположенным поблизости с мусоросжигательными заводами.

¬ отличие от –оссии и ”краины за рубежом в насто€щее врем€ значительна€ часть предпри€тий дл€ сжигани€ отходов принадлежит ведущим энергетическим компани€м, и интерес энергетиков к этому источнику энергии продолжает возрастать.

“Ѕќ уже давно и практически во всех промышленно развитых странах рассматриваютс€ как один из перспективных возобновл€емых источников получени€ электроэнергии. ¬ результате утилизации “Ѕќ только в ≈вропе уже сейчас ежегодно вырабатываетс€ более 28 млрд к¬т/ч электроэнергии и примерно 70 млрд к¬т/ч тепловой энергии. Ёто позвол€ет экономить 7...38 млн т органического топлива и, кроме того, предотвращать до 37 млн т в год выбросы парниковых газов (в пересчете на —02), которые могли бы выделитьс€ в виде метана при полигонном захоронении отходов. ѕовсеместно ведетс€ строительство новых “Ё— на “Ѕќ, причем, как правило, со значительной долей капитальных вложений со стороны энергетических компаний.

ќсновной задачей термической переработки твердых бытовых отходов до начала шестидес€тых годов прошлого столети€ было решение проблемы уничтожени€ мусора. ќсобенно такие схемы путем сжигани€ практиковались в —Ўј. Ќе говор€ уже о неэкономичности метода, возникал р€д проблем с охлаждением дымовых газов и их очисткой. ¬ св€зи с этим критика метода, весьма обоснованна€ во многих случа€х, сравнивала показатели мусоросжигани€ с полигонным захоронением, компостированием и т. д.

—ледующим шагом в развитии концепции мусоросжигани€ стала утилизаци€ тепла, полученного в результате сжигани€ “Ѕќ в паровых котлах. ѕри этом основным показателем оставалось уничтожени€ отходов.

ѕереход концепции с уничтожени€ “Ѕќ как основы мусоросжигани€ на энергетическое использование тепловой энергии, содержащейс€ в отходах, в корне изменило подходы в рассмотрении целесообразности метода и в его экологической оценке. —равнивать мусоросжигание теперь стало необходимым не только с другими методами переработки отходов, но и с точки зрени€ энергетической: сравнительными ценами на топливо, целесообразности сохранени€ мировой сырьевой базы угл€, нефти, природного газа, дл€ использовани€ их в перерабатывающих отрасл€х промышленности, экологической безопасности выработки тепла и электроэнергии при использовании различных видов минерального топлива и “Ѕќ.

«а рубежом практически на всех современных предпри€ти€х выдел€ема€ в процессе термической переработки “Ѕќ энерги€ об€зательно преобразуетс€ в тепловую дл€ отпуска потребителю или дл€ дальнейшей выработки электроэнергии.

Ќа современных предпри€ти€х с экономической и экологической точек зрени€х энергетическа€ эффективность процесса составл€ет 60-65 %.

≈сли предпри€тие, удовлетвор€ющее этому требованию, специализируетс€ на отпуске электроэнергии внешнему потребителю (или на комбинированном отпуске тепловой и электрической энергии), его можно считать “Ё— на “Ѕќ. ¬ырабатывать электроэнергию за счет термической утилизации “Ѕќ становитс€ экономически целесообразным, если доходы от продажи электроэнергии покрывают расходы, св€занные с дополнительными капитальными и эксплуатационными затратами на приобретение, установку и обслуживание основного и вспомогательного электрогенерирующего оборудовани€.

ƒл€ каждой конкретной страны с учетом сложившихс€ в ней тарифов на покупку электроэнергии, а также законодательства и налогообложени€, производство электроэнергии на предпри€ти€х, сжигающих “Ѕќ, становитс€ прибыльным, если годовой отпуск электрической энергии превышает некоторое пороговое значение. ¬ –оссии, например, как показывают выполненные в докторской диссертации “угова ј.Ќ. (¬сероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт) оценочные расчеты, сейчас этот предел находитс€ на уровне 100 тыс. ћ¬т-ч в год (установленна€ электрическа€ мощность должна быть не менее 15 ћ¬т).

Ёнергетический потенциал “Ѕќ и электрическа€ энерги€


 оличество поступающих на термическое уничтожение “Ѕќ зависит от р€да факторов, к которым в первую очередь относ€тс€ численность населени€, удельный объем накоплени€ “Ѕќ в конкретном регионе, а также политика региональных властей в области обращени€ с отходами с учетом наметившихс€ мировых тенденций в сфере управлени€ “Ѕќ, таких, например, как раздельный сбор и сортировка.

¬ажным этапом создани€ “Ё— на “Ѕќ €вл€етс€ разработка и обоснование принципиальных технических и технологических решений, позвол€ющих максимально эффективно преобразовать энергетический потенциал “Ѕќ в электрическую энергию с наименьшим воздействием на окружающую среду и с оптимальными показател€ми по надежности и экономичности.

ѕервоочередна€ задача в этом направлении – выбор метода и технологии термической переработки “Ѕќ, которые наиболее технически приемлемы и экономически обоснованы дл€ “Ё— на “Ѕќ.

  технологи€м термической переработки “Ѕќ, прошедшим промышленную апробацию, относ€тс€: сжигание на механических колосниковых решетках в слоевых топках (в насто€щее врем€ во всем мире эксплуатируетс€ около 3 тыс. установок), сжигание в кип€щем слое (около 200 установок), сжигание в барабанных печах (примерно 20 установок), комбинированные методы с использованием процессов пиролиза и газификации, в том числе с плазматронами. Ќекоторые технологии наход€тс€ на стадии освоени€ (лабораторных, стендовых и полупромышленных исследований).

–ешающими факторами, определ€ющими электрическую мощность “Ё— на “Ѕќ, €вл€ютс€ прогнозируемый расход поступающих на переработку отходов и их свойства. (Ёлектрическа€ мощность обычных “Ё—, на которых сжигают органическое топливо, как правило, выбираетс€ исход€ из потребности региона в электроэнергии.)

“еплотворна€ способность бытовых отходов сравнима, а в некоторых развитых странах выше таких топлив, как бурый уголь, торф. ќна всего в 2-2,5 раза ниже, чем у природного газа. ¬ услови€х дефицита топливных ресурсов и высоких цен на природный газ и нефтепродукты не использовать дармовое, многотоннажное, непрерывно возобновл€емое топливо по меньшей мере неразумно. Ќе нужно в таком количестве копать шахты и использовать опасный труд шахтеров, бурить дополнительные скважины, сокращаетс€ нагрузка многокилометровых железных дорог в св€зи с уменьшением объема перевозок минеральных топлив - угл€, мазута и т. д. —окращаетс€ потребность в новых трубопроводах большого диаметра дл€ транспортировки природного газа, нефти и нефтепродуктов. Ќет опасности в том, что запасы топлива быстро исчерпаютс€. ѕока живо человечество, мусора будет в достатке.
  • ƒата публикации: 05.11.2013
  • 11863
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150