Концепция переработки бытовых отходов. В



Скачать 73.57 Kb.
Дата01.05.2016
Размер73.57 Kb.
Концепция

переработки бытовых отходов.
1. Ввведение
Проблема городских свалок стала одной из наиболее актуальных проблем современных крупных городов. Ежегодно в мире образуется огромное количество органических отходов бытового, промышленного и сельскохозяйственного происхождения. При этом количество ТБО увеличивается ежегодно в среднем на 3-6%, что существенно превышает прирост населения планеты.

В настоящее время используются в основном два метода утилизации твердых бытовых отходов — сжигание и захоронение. Однако сжигание — процесс требующий серьезных капиталловложений, поэтому наиболее широко в мире распространено захоронение ТБО на стихийных или санитарных свалках  полигонах (около 74% от среднего количества ТБО в мире).


2. Использование свалочного газа
Полигоны относятся к разряду «цивилизованных» форм свалок. При строительстве полигона, с целью предотвращения заражения продуктами разложения ТБПО грунтовых вод, обеспечивается полимерное или резиновое покрытие грунта предназначенного для их складирования. Проводятся мероприятия по контролю уровня грунтовых вод и сбору сточных вод с целью предотвращения их смешивания. В качестве дополнительных природоохранных мероприятий используется отсос свалочных газов (СГ). СГ относятся к разряду биогазов, горючи и применимы в качестве топлива.

Несмотря на то, что для энергетики развитых стран использование СГ газа решающего значения не имеет, пренебрегать этим источником не следует, что подтверждено опытом ряда государств. Так, в Европейском Союзе принята Директива, в которой для минимизации вредного воздействия на окружающую среду и здоровье человека установлено требование сбора и утилизации СГ со всех свалок, где были захоронены биологически разлагающиеся отходы.

Образующийся на полигонах ТБПО СГ интенсивно добывается во многих странах мира еще с начала 80-х гг. В настоящее время лидерами по объемам годовой газодобычи с полигонов ТБПО в мире являются: США — 500 млн. куб м, Германия — 400 млн. куб м, Великобритания — 200 млн. куб м в год. В целом общий объем добычи СГ составляет около 1,2 млрд. куб м в год, что эквивалентно 429 тыс. т метана или 1% его мировой эмиссии.

Разлагаясь на свалках, мусор выделяет газ, 50-55 % которого приходится на метан, а 45-50% - на углекислый газ и около одного процента - на другие соединения. Если раньше выделяемый газ просто отравлял воздух, то теперь его начинают использовать в качестве горючего в двигателях внутреннего сгорания и с целью выработки электроэнергии. Только в мае 1993 года 114 электростанций, работающих на газе от свалок, произвели 344 электроэнергии. Самая крупная из них, в городе Уиттиер, производит за год 50 МДж.

На любом полигоне ТБПО в результате анаэробного разложения органической составляющей отходов образуется СГ или т.н. «свалочный» газ, содержащий до 60% метана, что позволяет его использовать в качестве местного топлива. В среднем при разложении 1 т ТБПО может образовываться 100-200 куб м СГ с теплотворной способностью приблизительно в 2 раза ниже, чем у природного газа (около 20 МДж/куб м). Т.е. по энергетическому потенциалу
1 куб. м СГ соответствует 0,5 куб. м природного газа.

Газоэнергетический потенциал полигона, на котором размещен 1 млн. т ТБПО с влажностью 40%, можно рассматривать как техногенное месторождение с запасами 50-60 млн. куб м природного газа. Объем добычи СГ на таком полигоне может составить 10-15 куб. м в год на 1 жителя обслуживаемого населенного пункта (неделя работы 4-х конфорочной газовой плиты в естественном режиме). Утилизация СГ на полигоне от города с населением 100 тыс. человек может обеспечить потребности в электрической и тепловой энергии поселка с населением 1 тыс. жителей. При этом месторождение не создается специально, полигон ТБПО  обязательный побочный продукт жизнедеятельности. Отличием этого техногенного месторождения от природного является отсутствие газонепроницаемой изоляции, из-за чего без оперативной добычи газа одновременно с его генерацией образующийся СГ будет просто выбрасываться в атмосферу.

ТБПО разлагаются на свалках в течение 20 лет. При этом активное образование СГ начинается примерно с третьего года с начала хранения, постепенно нарастая на протяжении последующих 10-15 лет, после чего процесс замедляется. Поэтому, при среднем выходе «свалочного» газа 100 куб м/т ТБО, средняя скорость его выхода принимается 5 куб м/т ТБО в год.

В мировой практике известны следующие способы утилизации СГ:

- факельное сжигание, обеспечивающее устранение неприятных запахов и снижение пожароопасности на территории полигона ТБО, при этом энергетический потенциал СГ не используется в хозяйственных целях;

- прямое сжигание СГ для производства тепловой энергии;

- использование СГ в качестве топлива для газовых двигателей с целью получения электроэнергии и тепла;

- использование СГ в качестве топлива для газовых турбин с целью получения электрической и тепловой энергии;

- доведение содержания метана в СГ (обогащение) до 94 -95% с последующим его использованием в газовых сетях общего назначения.

Целесообразность применения того или иного способа утилизации СГ зависит от конкретных условий хозяйственной деятельности на полигоне ТБО и определяется наличием платежеспособного потребителя энергоносителей, полученных на основе использования СГ. В большинстве развитых стран этот процесс стимулируется государством с помощью специальных законов. Так, во многих странах ЕЭС и США существуют законы, обязывающие потребителей покупать альтернативную энергию. Мало того, нормативно определена стоимость такого вида энергии, которая как правило в 2 - 2.5 раза выше стоимости энергии произведенной на основе традиционных энергоносителей (природный газ, нефтепродукты и пр.)



Недостатки:

а) первые три года генерация СГ отсутствует;

б) нестабильность генерации СГ, с течением времени интенсивность его выделения меняется (через 10-15 лет количество выделяемого СГ идет на убыль);

в) полигоны занимают большие территории, и требуют их дальнейшего увеличения;

г) на полигонах 100% разложения ТБПО не происходит;

д) получение энергии, при отборе СГ от ТБПО, растянуто во времени (20-30 лет), при сжигании, энергия запасенная в ТБПО получается в течении цикла их переработки (1-2 часа).

3. Мусороперерабатывающие заводы
В результате совершенствования технологий очистки дымовых газов, мероприятия по сжиганию ТБПО, с точки зрения защиты окружающей среды, стали более предпочтительными. Сжигание и переработка ТБПО осуществляется на мусороперерабатывающих заводах МПЗ. Составляющими элементами МПЗ являются промежуточные полигоны, в процессе эксплуатации которых рекомендуется использовать методику отбора СГ, описанную в главе 2. Методика отбора СГ обеспечивает уменьшение радиуса санитарной зоны, за счет снижения степени распространения воздушных масс содержащих в себе СГ (имеющих неприятный запах).

Кроме МПЗ (стационарных предприятий) для ликвидации отдаленных стихийных свалок рекомендуется использовать ПМПУ - передвижные мусороперерабатывающие установки. МПЗ окупаются тем быстрее, чем выше их производительность. Для сравнения МПЗ на 10 тыс. т ТБПО в год окупается, в среднем, за 10 лет, а на 500 тыс. т за 4,5 года. По этой причине рекомендуется использовать один МПЗ на несколько населенных пунктов. Вопрос использования МПЗ или ПМПУ определяется стоимость транспортных перевозок ТБПО, от их источника до места переработки.

Опыт европейских стран показывает, что предварительная переработка ТБПО, является источником дополнительного дохода. Наиболее рациональной является сортировка мусора на стадии его сбора в населенных пунктах. Для этой цели должны быть предусмотрены контейнеры предназначенные складирования конкретного вида ТБПО, например: полиэтилен, стекло, металлы, прочий горючий мусор и т.п. При ликвидации существующих свалок переборка мусора, как правило не эффективна.
4. Структурная схема передвижной мусороперерабатывающей установки

ПМПУ являются идеальным решением для организации энергообеспечения жилых микрорайонов, перерабатывая муниципальные отходы, иловых осадков сточных вод, и предоставляя все необходимые энергоносители локально для нужд района.

Обладают возможностью переработки сырья различного происхождения и широкого морфологического состава, поэтому требования к составу и подготовке сырья упрощенные. Завод может перерабатывать отходы в смеси:

- высокая степень переработки исходного сырья (ТБПО) до 95% от исходного объема (при условиях предварительного отделения части минеральных компонентов ТБО, объем зольного остатка не превышает 3% от исходного);

- высокий энергетический КПД конверсии. Один килограмм сырья дает 1 кВт электрической и тепловой энергии, в соотношении ½ соответственно;

- интегрированная очистка полупродуктов непосредственно сразу после их образования, а не в конце процесса, как предполагается в большинстве разработок.

Мусороперерабатывающие установки имеют схему переработки, которая легко вписывается в имеющуюся промышленную инфраструктуру, например, газ может подаваться в имеющуюся топку для замены части кондиционного топлива;

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

Многовариантность производимой продукции - получение только электроэнергии, электрической и тепловой энергии, энергии и продуктов синтеза.

Простота управления, рассчитанная на специалиста невысокой квалификации, регулирование производительности, в т.ч., сезонной и суточной.

Организация профилактических или ремонтных работ мусороперерабатывающего завода возможна без остановки процесса. Технологическая схема обеспечивает возможность форсирования производства.

Заводы по переработке мусора не осуществляют вредных выбросов в атмосферу. Термохимический процесс проходит в условиях, заведомо исключающих возможность образования токсикантов.

В Регионе Курдистан предлагается реализация пилотного проекта по переработке бытовых отходов с использованием получаемой тепловой и электрической энергия в бытовых целях.

Концептуальный вариант функционирования топливно-химического энергокомплекса переработки возобновляемых источников энергии производительностью 20-50 тыс.тонн/год.

Занимаемая площадь - 130 x 200 м;

Санитарная зона - 500м;

Цикл работы - непрерывный;

Количество персонала - до 46 человек, включая административный персонал.




На рисунке приведены схемы компоновки базового модуля ЛЭК-3000 мощностью 3,0 МВтэ и 5,0 МВтт, в габаритах девяти 12-ти метровых контейнеров, перерабатывающий 3,7 тонны несортированных отходов в час или 30 000 тонн в год. Узел измельчения, бункер подготовленного сырья и узел газификации являются двухъярусными (на рисунке второй ярус не показан). При работе мусороперерабатывающего оборудования на предварительно сортированных ТБО, линия сортировки не предусматривается, и комплекс размещается в восьми контейнерах. По желанию, дополнительно предусматривается модуль приема и переработки крупногабаритного мусора, автомобильных покрышек или медицинских отходов.

Реализация предлагаемых проектов возможна с привлечением льготных кредитных средств Европейского Банка и последующей реализацией сокращения выбросов углеродных единиц согласно правил Киотского протокола.



База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал