КОНЦЕПЦІЯ ПЕРЕРОБКИ ПОБУТОВИХ ТА ПРОМИСЛОВИХ ВІДХОДІВ СТОСОВНО ДО М.ЗАПОРІЖЖЯ
15/03/2005
Запоріжжя. ТОВ НПП "Дніпроенергосталь"
Iсторична довiдка
У місті Запоріжжя щорічно, у залежності від пори року, утворюється від 200 до 500 кг твердих побутових відходів (ТПВ) на кожного мешканця при загальному річному об'ємі до 300 тис. т. Зволікання з видаленням і ліквідацією ТПВ неприпустимо, тому що може привести до серйозних екологічних наслідків. Крім того, ТПВ містять коштовні компоненти (метали, органічні речовини і т.д.) які можна використовувати як вторинну сировину, а також є потенційним енергетичним джерелом, використання якого може служити додатковою енергією для одержання електроенергії і тепла.
Нововведення
В даний час майже у всіх країнах світу велика частина ТПВ підлягає захороненню на смітниках і полігонах: у СНД - більш 95%, у Великобританії - 90%, у США і Німеччині - близько 70%. Негативні сторони захоронення ТПВ на смітниках і полігонах добре відомі:
- необхідність відводу великих земельних ділянок поблизу міст;
- безповоротні втрати цінних елементів, які містяться в ТПВ;
- великі транспортні витрати на перевезення відходів за межі міста і витрати по захороненню;
- екологічна небезпека (забруднення ґрунтів, ґрунтових вод, атмосфери), для запобігання якої вимагаються дорогі, складні інженерні облаштованості місць захоронення;
- небезпека поширення інфекційних захворювань.
Широке поширення поховання відходів обумовлених відносно малими витратами. Однак, у зв'язку з постійно зростаючими вимогами норм природоохоронного законодавства, вимоги до захоронень постійно зростають, що веде до необхідності значного подорожчання облаштованості полігонів. Вартість будівництва нових полігонів у світовій практиці вже значно зросла. Так, наприклад, у США тільки придбання ліцензії на будівництво полігона, ще до закупівлі ділянки землі, коштує 500 тис. доларів.
У зв'язку з цим для реалізації необхідної технічної, економічної й екологічної політики в області створення прогресивної промислової переробки ТПВ і вибору оптимальних технічних рішень для проектування і будівництва нових заводів необхідна розробка науково обґрунтованої концепції переробки побутових і промислових відходів.
Аналіз стану і тенденцій розвитку світової практики показує, що з усіх методів промислової переробки найбільше часто застосовують термічну обробку ТПВ, в основному - спалювання. Причому найбільш поширена технологія термічної обробки при температурі 1000-1200°С. З нових термічних процесів, апробованих у дослідницьких установках, необхідно відзначити піролізні процеси, зв'язані з газифікацією відходів при температурах 1500-2000°С. Однак, через складність апаратурного оформлення технологічного процесу і високого рівня експлуатації, даний спосіб перебуває в стадії експериментального апробування. Крім того, для реалізації цього методу в промислових умовах потрібно створення необхідного нового обладнання. Основою термічної переробки є такі її переваги:
- із всіх існуючих методів термічний дозволяє найбільше знешкодити відходи, перетворити їх у сухий нешкідливий залишок (шлак чи пил);
- значно скоротити масу (у 3-6 разів) і обсяг (у 10-15 разів) залишку в порівнянні з вихідним матеріалом,
- використовувати відходи як джерело матеріальних ресурсів і енергії.
Виходячи з вище викладеного, для умов міста Запоріжжя була обрана технологія термічної обробки, основи якої описані в технологічному обґрунтуванні (ТЭО) будівництва головного зразка підприємства по переробці й утилізації побутових і промислових відходів південної площі міста Запорожжя (1).
При виборі і визначенні технології були використані матеріали, отримані в результаті обстеження працюючих у СНД аналогічних підприємств (м.-м. С.-Петербург, Москва, Харків, Київ, Дніпропетровськ).
Аналіз отриманих матеріалів дозволив установити ряд істотних недоліків у роботі таких підприємств. Основні з них наступні:
1. Як правило, для спалювання побутового сміття застосовуються енергетичні ємності. Застосовувані ємності розраховані на роботу з паливом високих параметрів (вугілля, природний газ, мазут). Використання як паливо побутових відходів з низьким енергетичним параметром (2000-2500 ккал/кг) приводить до зниження нормального режиму роботи ємності і теплового к.к.д. При цьому збільшується кількість газів, що відходять, а температурний режим казана в центральній частині робочого простору (температура в зоні горіння 800°С) сприяє утворенню токсичних газів з характерним для смітників параметрами і запахом.
У периферійних зонах робочого простору ємності ще більше утвориться таких газів, що викидаються в атмосферу.
2. Не один із зазначених агрегатів не обладнаний очищенням газів від хімічних шкідливостей, що різко погіршило екологічний стан в районах таких підприємств.
3. Як правило, усі підприємства по обробці ТПВ знаходяться поза межею міста. Цей фактор обумовив ту обставину, що отримана при спалюванні теплова енергія не використовувалася повною мірою. Вона застосовується в основному тільки для власних потреб. Це приводить до зниження економічних показників роботи підприємства в цілому.
4. Усі підприємства працюють за прямою технологією, тобто без попереднього сортування сміття, що також сприяє зниженню економічних показників підприємства.
Таким чином, при розробці ТЕО були враховані усі вищевикладені недоліки працюючих підприємств по переробці ТПВ. Крім того, у ТЕО була поставлена задача максимально використовувати технічний потенціал підприємств України для проектування і виготовлення технологічного обладнання.
Найбільш важливою задачею при виборі технології термічної переробки відходів є вибір агрегатів для безпосереднього їхнього знешкодження. У цьому зв'язку були пророблені усі відомі в даний час печі працюючі в промислових умовах - доменні, мартенівські печі; печі з напіврідким продуктом, типу конвектора; відкриті і закриті рудотермічні печі; електросталеплавильні і трубчасті обертові печі з вогнетривкою футерівкою.
Аналіз цих пророблень показав, що найбільш оптимальним агрегатом для знешкодження побутового сміття є обертова піч з вогнетривкою футерівкою. На користь такого вибору служить дві необхідних умови знешкодження сміття - це ретельне перемішування продуктів горіння і максимальна можливість допалювання шкідливих компонентів, що містяться в газах, що відходять, безпосередньо в агрегаті. Перемішування забезпечується за рахунок обертання корпуса печі, інтенсивність якого можна забезпечити перемінною кількістю обертів і кутом нахилу корпуса печі. Допалювання газів, що відходять, відбувається за рахунок довжини печі, у якій утвориться кілька зон - зона сушіння; зона горіння; зона допалювання. Довжини цих зон коливаються в середніх межах і залежать від характеристики сміття, що надходить на переробку. Розрахункова довжина печі, що вибирається в залежності від продуктивності агрегату, забезпечує на виході стабільну характеристику як золи так і газів, що відходять. Вибір температури згорання в обертовій печі в межах 1100-1200°С обумовлений тим, що при цих температурах практично не відбувається утворення окислів азоту, а з іншої сторони при цих температурах цілком знешкоджуються теплові вуглеводні і всі органічні сполуки (2).
Другою особливістю пропонуємої технології є застосування хімічного очищення газів, що відходять. За основу були прийняті розробки що пройшли промислову апробацію, що успішно працюють в умовах підприємств чорної металургії. Це "мокрий" чи "сухий" вапняний метод. Він дозволяє робити очищення від кислих складових (SO2, НCl, Н2S і т.д.) до 80-90%.
Таким чином, комбінація двох способів знешкодження шкідливих речовин у газах, що відходять - допалювання газів безпосередньо в печі і додатковому очищенні газів від хімічних шкідливостей забезпечує чисту екологічну ситуацію навколо підприємства. Розрахунки по охороні повітряного басейну по 47 інгредієнтам показує, що на границі санітарно-захисної зони (500 м) комплекс пропонованих вище заходів забезпечує 0,5 ГДК.
І нарешті, рішення максимально можливого використання тепла газів, що відходять, у всі пори року досягнуто за рахунок установки електричних турбін для вироблення електроенергії. У сучасному проробленні зі спеціалізованим підприємством (Харківська НПО "Турбоатом", і Калузький турбінний завод) дозволили одержати вихідні дані для розробки турбіни, працюючої на параметрах пару, отриманого в теплоутилізаційній установці системи знешкодження побутового сміття. Остання закордонна інформація підтверджує можливість установки турбін для одержання електроенергії на працюючих сміттєперероблюючих підприємствах.
Побутові і промислові відходи надходять у складальний бункер і на сортувальний конвеєр. На конвеєрі відбувається добір вторинної сировини у виді папера, скла, пластика, дрібні метали й інші необхідні компоненти.
Сортування побутового сміття можливе в місцях безпосереднього збору чи на території підприємства. Це питання погоджується з Замовником у кожному конкретному випадку.
Після сортування побутові і промислові відходи надходять безпосередньо на лінію термічного знешкодження. Кількість ліній визначається обсягом відходів, що переробляються. Оптимально застосування двох ліній продуктивністю до 60 тис. тонн відходів у рік. Одна лінія обладнана піччю для знешкодження великогабаритних відходів у звичайному режимі і як резерв при виробництві капітальних і поточних ремонтів на основній лінії.
Відходи, що надходять у твердому виді, знешкоджуються в прямоточних обертових печах Ø 3,6 на 18 м при температурі 1100-1200°С, утворені шлак і зола через систему мокрого шлаковидалення в гранульованому виді надходять на переробку в будівельні вироби. Великогабаритні відходи і шари (металеві бочки з засохлою фарбою і ґрунтом, ємності з пастою, обрізки та ін.) надходять для знешкодження в піч з викатним входом, димохід якого з' єднаний з виходом камерної печі. Рідкі відходи надходять в окремі ємності з підігрівом і мішалками. Далі, насосами відходи відправляються на знешкодження, з високим змістом органіки безпосередньо в піч, з низьким - на попереднє упарювання.
Димові гази з запиленістю 3-8 г/нм куб надходять у камеру допалювання, потім на хімічне очищення.
Тепломісткість диму використовується:
- для нагрівання в куператорах до 400°С повітря горіння;
- для одержання в ємності-утилізаторі пару чи гарячої води (у залежності від місцевих умов використання тепла).
Ступінь допалювання органіки - 99% при температурі близько 1000°С. Димові гази проходять через предочистку в циклоні і надходять у рекуператор, де гріється повітря горіння для печі і камери допалювання, потім у ємність-утилізатор. У ємністі-утилізаторі виробляється пар енергетичних параметрів, що йде на власні потреби і вироблення електроенергії, а димові гази після ємністі надходять у розпилювальну сушарку, куди упорскується вапняне молоко для очищення для неорганічних шкідливостей (НCl, НF, SO2 та ін.) а потім - у рукавний фільтр, де відбувається очищення від пилу зі ступенем очищення 99%. Димові гази з запиленістю до 20 мг/нм куб з мінімальним змістом шкідливостей через труби висотою 60 м викидаються в атмосферу.
Результати
Техніко-економічні показники
(орієнтовно уточнюється для кожного окремого підприємства)
Продуктивність підприємства по переробленим
відходам, т/ч (тис. т/год) від 1 до 50 (6-300)
Витрата зовнішнього палива
природний газ м3/год 2,5-2,8
чи мазут, кг/т 2-2,2
Вироблення теплоенергії, ГДж/т 3,5-4
чи електроенергії (за винятком власних
нестатків), квт/год на тонну 220-260
Утилізується брухт чорних металів, кг/т 8-15
Вихід шлаку з золи для виробництва
будматеріалівкг/т 120-160
Собівартість переробки відходів (без урахування
вартості побічної енергії і продукції) грн/т 22-25
Питомі кап. витрати (в залежності від
потужності), грн/т річної потужності 800-900
Зіставлення питомих показників пропонованого сміттєперероблюючого
підприємства з аналогічними діючими підприємствами
Показники Пропоноване Аналог
Витрата енергоносіїв на одну тонну відходів, що переробляються: - природний газ, м3- електроенергія, кВт/год - свіжа вода, м3 2,5603 60654
Вироблення пару на одну тонну відходів, Гдж 3,2 2.5
Вироблення електроенергії на одну тонну відходів, квт/год 320 --
Собівартість переробки на одну тонну відходів, грн. 22 32
Зміст шкідливостей приземному шарі (у частках ПДК):- механічні суспензії, в т.ч. свинець - окиси азоту - хлористий водень - фтористий водень - формальдегід - гексан -3,4бенз/а/пірен 0,20,250,150,120,150,080,10,09 33,2 1,5 2,7 4,8 1,7 2,77
Таким чином, приведена технологічна схема є оптимальною і працездатною. Крім того, науково-технічний і виробничий потенціал України може цілком забезпечити проектування, виготовлення і монтаж всього обладнання, що по окремих частинах успішно пройшло апробацію в чорній, кольоровій важкій промисловості, а вартість його буде в 1,5-2 рази нижче в порівнянні з закордонними аналогами.
Iнформацiя для контактiв
ТОВ НПП "Дніпроенергосталь"
Джерело: http://www.auc.org.ua
Дизайн - РКС - © 2003 на основе системы Mambo Open Source
(C) 2006 Сеть городов устойчивого развития Украины
РКС
Джерело: |
