Оставьте заявку, наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время
* поля, обязательные для заполнения
Вы должны отметить данное поле
/
/
/
Способ пиролизной утилизации твердых коммунальных отходов как экологически безопасная альтернатива технологии сжигания мусора

Способ пиролизной утилизации твердых коммунальных отходов как экологически безопасная альтернатива технологии сжигания мусора

25.02.2019

Сегодня во всем мире остро стоит вопрос загрязнения окружающей среды отходами производства и потребления. Во многих развитых странах осуществляется поиск и разработка новых бесполигонных технологий, позволяющих значительно сократить объемы захораниваемых отходов. Мусороперерабатывающая отрасль в России находится на стадии формирования и имеет огромную потребность в промышленных технологиях и оборудовании по глубокой переработке отходов. Спрос существенно превышает предложения, которые базируются, в основном, на зарубежных дорогостоящих технологиях.

Группа компаний "Мегалион", являясь российским производителем мусоросортировочных линий, несколько лет назад приступила к опытно-исследовательским работам в области пиролизной утилизации твердых коммунальных отходов. В результате был разработан, испытан и запатентован новый способ пиролизной утилизации твердых углеродсодержащих отходов, позволяющий значительно уменьшить количество отходов, требующих захоронения, а также получить из них альтернативные виды энергоносителей. Именно последний фактор определил успехи предприятия в промышленном освоении технологии, внедрение которой особенно интересно энергозависимым регионам и странам, так как получаемые из отходов газообразные, жидкие и твердые топливные продукты являются выгодной альтернативой традиционным энергоносителям. Предлагаемая технология экологически безопасна, в отличие от технологии сжигания, имеет замкнутый технологический цикл и не требует применения дорогостоящего очистного оборудования.

Сущность технологии пиролизной утилизации отходов основана на термохимической деструкции твердых углеродсодержащих материалов в бескислородной среде при низких температурах пиролиза в реакторе барабанного типа. Барабанные вращающиеся печи широко используют за рубежом для переработки твердых и пастообразных промышленных, бытовых и медицинских отходов, а также обезвоженных осадков сточных вод. В технологическом отношении барабанные вращающиеся печи являются наиболее универсальными термическими реакторами для переработки крупнокусковых отходов переменного состава. Низкотемпературный сухой пиролиз при температуре 450-500 °C относится к одной из наилучших технологий в сфере обезвреживания твердых отходов термическим способом (Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. ИТС 9-2015. С. 56,57, 129).

Разработанный группой компаний "Мегалион" комплекс пиролизной утилизации углеродсодержащих отходов полностью перерабатывает "хвосты" сортировки ТКО в альтернативные топливные продукты. В результате термохимической деструкции углеродсодержащего сырья во вращающемся реакторе при низких температурах пиролиза в бескислородной среде образуется парогазовая смесь и твердый углеродистый остаток. При охлаждении парогазов выделяются вначале жидкие топливные фракции, затем отделяется вода и в конце получается горючий пиролизный газ. Вода является побочным продуктом, объем которой зависит от исходной влажности сырья. Технологическая схема работы комплекса представлена как циклично-непрерывный процесс, включающий следующие стадии:

  • подготовка твердых коммунальных отходов к термической переработке с применением сортировочного оборудования для отбора: крупногабаритного мусора; мелкой фракции (до 80 мм), состоящей из высоковлажных пищевых отходов, грунта, песка и пр.; непиролизуемых материалов (металл, стекло, строительный мусор и пр.); хлорсодержащих компонентов (ПВХ материалов).

  • дробление "хвостов" сортировки до фракции не более 150-200 мм;

  • конвейерную подачу и загрузку сырья в реактор;

  • сушку сырья в реакторе до влажности 10-12 % с разделением парогазов на воду и неконденсируемые негорючие газы;

  • термическую деструкцию (пиролиз) сырья без доступа кислорода при температурах до 400 °C с разделением парогазовой смеси на жидкие углеводородные фракции, воду и неконденсируемые горючие газы;

  • выгрузку из реактора горячего углеродистого остатка закрытым способом с одновременным его охлаждением.

Блочно-модульный принцип построения комплекса позволяет реализовать проект создания мусороперерабатывающего производства практически любой мощности. Производительность всего завода определяется общим количеством реакторов, каждый из которых перерабатывает до 10 тонн подготовленных отходов в сутки. Горючие газы в процессе пиролиза поступают в газораспределительную сеть комплекса и используются в первую очередь для работы газовых горелок реакторов. Общий объем вырабатываемого газа в единицу времени зависит от количества одновременно работающих реакторов в режиме пиролиза. Комплекс, содержащий шесть и более реакторов, полностью обеспечивает производственный процесс собственным газом. Оставшийся газ вместе с жидкими и твердыми топливными фракциями используется для выработки пара и генерации электроэнергии на паротурбинных установках малой мощности.

Отсутствие в отсортированных отходах хлорсодержащих компонентов, осуществление термической деструкции без доступа кислорода, низкие температуры пиролиза — все эти условия предотвращают образование диоксинов, что отличает производственный процесс переработки ТКО высокой экологичностью. Работа пиролизного комплекса сопровождается выделением в атмосферу продуктов сгорания пиролизного газа. Твердых загрязняющих веществ в дымовых газах не наблюдается из-за трехступенчатой мокрой очистки парогазовой смеси и использования в реакторах газовых горелок.

Производственный процесс на стадиях сушки и пиролиза при охлаждении парогазов сопровождается образованием водяного конденсата с растворенной органикой. Производственная сточная вода поступает на участок локальных очистных сооружений, где происходит нейтрализация органических кислот и снижение концентрации вредных веществ до уровня ПДК для сброса в канализационную сеть.

Термическая деструкция твердых органических веществ в составе ТКО сопровождается образованием газовой фазы и углеродистого порошкообразного остатка. После стадии пиролиза, когда образование в реакторе газовой фазы прекращается, углеродистый остаток выгружается из реактора закрытым способом и транспортируется шнековым транспортером в накопительный бункер. Результаты испытаний углеродистого остатка на горючесть показали его соответствие порошкообразному угольному топливу, используемому в пылеугольных горелках. Для снижения зольности углеродистого остатка до величины не более 20 % технологией предусматривается на этапе сортировки выделение из потока ТКО инертных компонентов: вначале на сепараторе мелкой фракции, а затем — на сортировочном конвейере.

Негативное воздействие комплекса пиролизной утилизации ТКО на окружающую среду полностью исключено, благодаря точно рассчитанному производственному процессу, испытанным технологиям и контролю на каждом этапе переработки.

Для расчета технико-экономических показателей мусороперерабатывающего комплекса используются среднестатистические значения показателей эксплуатации мусоросортировочных линий российских предприятий, с которыми группа компаний "Мегалион" имеет долгосрочные отношения по поставке и сервисному обслуживанию оборудования. В ходе сортировки ТКО масса отбираемого крупногабаритного мусора составляет не более 3% от входящей массы. Далее автоматическим способом на сепараторе мелкой фракции отсеиваются высоковлажные пищевые отходы, грунт, песок, стеклобой и т.д. - порядка 25-30%. На сортировочном конвейере отбираются коммерческие фракции вторсырья (картон, бумага, стекло, ПЭТ-тара, алюминиевая банка, черные металлы и пр.) - всего по массе не более 12%. Обязательным условием сортировки отходов является отбор хлорсодержащих компонентов с целью предотвращения образования диоксинов в пиролизном реакторе.

Таким образом, оставшийся поток ТКО после сортировки представляет собой, в основном, углеродсодержащую субстанцию со средней влажностью 40%. Для мусороперерабатывающего комплекса производительностью 100 тысяч тонн ТКО в год (286 тонн в сутки) "хвосты" сортировки по массе составят 180 тонн в сутки. Соответственно, после пиролизной утилизации отсортированных отходов получаются следующие продукты:

  • пиролизный газ - 45000 м3 (25%);

  • жидкие топливные фракции - 36 тонн (20%);     

  • углеродистый остаток - 27 тонн (15%);

  • сточная производственная вода - 72 тонны (40%).

Срок окупаемости пилотного проекта строительства мусороперерабатывающего комплекса не превышает 5 лет. В регионах и странах, где применяются высокие тарифы на традиционные энергоресурсы, рентабельность проекта будет значительно выше. Предлагаемая технология пиролизной утилизации различных видов углеродсодержащего сырья для таких регионов обеспечит энергетическую самообеспеченность предприятий и снижение себестоимости выпускаемой продукции.     

Статья опубликована в газете "Вестник промышленности", декабрь 2018 г.

наверх