Переработка мусора в газ

Переработка мусора в газ

Свалочный газ: производство, получение, сбор, применение

Переработка мусора в газ

Бытовые отходы стали использовать в качестве альтернативного источника энергии относительно недавно, хотя самая первая экспериментальная мусорная свалка, на которой использовались специальные инженерные сооружения для сбора свалочного газа появилась еще в 1937 году в американском городе Калифорния. Однако, в то время данная технология не получила особой популярности.

Исследования в области получения и использования свалочного газа активизировалось только после того, как в США был принят закон об утилизации твердых отходов в 1965 году.

Переработка ТБО стала особенно прибыльной тогда, когда с 1980 года правительством США началось предоставление налоговых льгот для производителей свалочного газа.

Это подстегнуло рост количества подобных предприятий.

Уже в 1985 году в США функционировало более 30 установок, позволяющих собирать и сжигать полученный на полигонах отходов газ. Не удивительно, что на данный момент времени именно США является мировым лидером добычи свалочного газа.

Сегодня здесь на 427 полигонах твердых бытовых отходов действуют проекты по выработке свалочного газа. В России же подобные технологии появились относительно недавно, и поэтому большинству людей о них ничего не известно.

Рассмотрим, что собой представляет свалочный газ и как его добывают.

Свалочный газ выделяется в результате анаэробного ( при полном отсутствии кислорода) отходов органического происхождения на свалках. Гниение мусора происходит благодаря воздействию бактерий, которые принадлежат к двум большим семействам:

Ацидогены осуществляют процесс первичного разложения мусора на жирные кислоты, что способствует получению свалочного газа, поскольку именно из жира получается максимально возможный выход метана. Метаногены отвечают за переработку летучих жирных кислот в такие вещества как метан (формула CH4) и диоксид углерода (CO2).

Таким образом, свалочный газ представляет собой смесь из примерно равных по количеству CH4 и CO2. Однако поскольку мусор не является однородным, в состав свалочного газа также входят небольшие примеси других веществ, в частности H2S. Стоит отметить, что ввиду неоднородности мусора, в составе свалочного газа может быть различное соотношение метана и диоксида углерода.

Способы получения свалочного газа

Для того, чтобы начать производство свалочного газа, необходим полигон специальной конструкции, которая бы позволяла собирать газ для его дальнейшего использования в самых различных целях, и отвечала бы всем современным экологическим нормам, не загрязняла почву и грунтовые воды. Поэтому рассмотрим, что именно должен представлять собой подобный полигон.

Дно вырытого котлована застилается специальной геомембраной, а затем накрывается слоем глины, толщиной приблизительно в метр. Геомембрана представляет собой гидроизоляционный материал, который также способен выполнять и дренирующие функции. Подобная надежная защита необходима для предотвращения проникновения продуктов гниения мусора в почву и в грунтовые воды.

Мусор в котлован вносится слоями, затем, в конце каждого рабочего дня он утрамбовывается машинами-катками и засыпается слоем глины толщиной до 30 см. Это нужно для предотвращения рассеивание мусора под воздействием внешних факторов и уменьшения зловония.

После заполнения котлована мусором, он накрывается кровлей и защитным покрытием. В данном случае кровлей является толстый слой глины, уложенной поверх мусора и утрамбованной специальными катками и геомембраны.

Защитное же покрытие представляет собой тонкий слой почвы с растительным покровом.

Сбор свалочного газа

Если вы прочитали все написанное выше, то могли удивиться – а как же из этого засыпанного глиной котлована может выходить газ? Все дело в том, что котлован оснащается специальными инженерными сооружениями, предназначенными для отвода жидких продуктов разложения мусора и сбора свалочного газа. Для этого в теле котлована делаются скважины, устанавливаются трубы и монтируется насосное оборудование.

Содержащий метан свалочный газ, образующийся в процессе разложения мусора, тщательно собирается, после чего он попадает в скруббер – специальный газоочистительный аппарат, который используется различных химико-технологических процессах для очистки газов от примесей. Здесь газ очищается от частиц пыли и ненужных примесей (например, серы) и попадает на компрессор. После этого газ становится готовым к дальнейшему использованию.

Не смотря на кажущуюся простоту данного процесса, сбор свалочного газа является достаточно ответственным делом, поскольку при условии отсутствия должного управления его сбором внутри полигона накапливается избыточное количество газа.

Это приходит к увеличению давления, скопившийся газ ищет выход наружу, в результате чего происходит разрушение тела полигона.

А это может привести к достаточно неприятным последствиям, поскольку неочищенный свалочный газ содержит огромное количество вредных и токсичных веществ, которые крайне опасны для здоровья людей.

Применение свалочного газа

Поскольку свалочный газ содержит достаточно большое количество метана, он может использоваться точно так же, как и традиционный биогаз. Как правило, мусороперерабатывающие заводы используют свалочный газ для получения тепловой энергии, которая расходуется на собственные нужды.

Однако, после дополнительной очистки свалочный газ также может быть использован и в качестве автомобильного топлива.

Кроме этого, полученный таким образом газ можно использовать и в качестве экологически чистого топлива для производства электроэнергии. В этом случае необходимо использовать различные газотурбинные и газопоршневые установки.

Таким образом, свалочный газ можно использовать в самых различных целях, что делает его добычу весьма перспективной.

Технологии, которые “убирают” мусор

Переработка мусора в газ

Сейчас во всем мире перерабатывают в среднем 60% отходов, а в отдельных странах — даже 99%. Утилизация мусора решает много глобальных проблем: загрязнение планеты, нехватка энергоресурсов, сокращение площади лесов, продовольственный кризис, безработица. Переработка отбросов превратилась в очень прибыльный бизнес, на котором некоторые сколотили целые состояния.

Каким образом обустроить цветущие сады на месте зловонных свалок? У каких методов есть будущее, а какие уходят в прошлое? Ответы на эти и другие вопросы — в обзоре 365-invest.com, в котором мы рассмотрим технологии переработки в зависимости от вида мусора.

#1 Из сорняков — удобрения

Удобрение из компостной кучи

Компостирование — древнейшая технология, которую применяют крестьяне и дачники, чтобы переработать сорняки, испорченные овощи (фрукты, ягоды) и другие пищевые отходы.

Она основана на естественном разложении органических веществ грибками и бактериями. При компостировании образуется вода, углекислый газ, метан, тепловая энергия и компост (гумус или перегной).

Последним удобряют огороды, сады и поля.

При пассивном методе отходы складывают в кучу или в приготовленную яму и время от времени переворачивают. На переработку может уйти от нескольких месяцев до года. Чтобы ее ускорить, отходы переворачивают раз в неделю и поливают при засухе.

Предприятия практикуют компостирование в валках (трапециевидных кучах) и туннельных камерах. В первом случае отходы переворачивают погрузчики и специальные механизмы. Во втором — органикой наполняют камеру, которая может вращаться.

Для ускорения процесса применяют аэробные (с участием кислорода), анаэробные (без доступа кислорода) или смешанные методы.

Преимущества компостирования: полная утилизация органики, получение органических удобрений, низкие затраты. Недостаток технологии: выбросы в атмосферу метана и углекислого газа, которые усиливают “парниковый эффект”.

#2 Тепло, свет и горючее вместо могильника

Мусоросжигательный завод Шпиттелау (Австрия) превращает мусор в свет, тепло и шлак для строительства

Там, где мало места, но есть опасные отходы (например, трупы животных), применяют не менее древнюю и самую распространенную технологию — сожжение. При этом в печах мусоросжигательных или цементных заводов образуется пепел, пар, тепло и газ. Поэтому во многих странах технологию используют для обогрева домов и получения электричества.

Мусор на заводах сжигают несколькими способами. При слоевом сжигании пласт отходов на колосниковой решетке обдают горячими воздушными потоками.

Пиролиз и газификация (нагрев под давлением без кислорода) позволяет получить из опасного мусора горючие жидкости и газы, то есть топливо в чистом виде.

При технологии кипящего слоя отходы сжигают в печах с песком и доломитовой крошкой. При этом горящие частицы быстро перемещаются, “кипят”.

Сожжение мусора сопряжено с выбросами огромного количества токсичных веществ — диоксинов, фуранов, углекислого газа, тяжелых металлов. Ученые подсчитали: сгорание тонны твердых отходов “насыщает” атмосферу углекислотой того же веса. Поэтому на мусоросжигательных заводах дымовые газы очищают пылевым и электростатическим фильтрами, скрубберами и другими устройствами-поглотителями.

Преимущества сжигания: высокая скорость переработки, уменьшение объема отходов, исчезновение свалок. “Минусы”: загрязнение атмосферы токсинами, высокие затраты.

#3 Биогаз из объедков

Домашняя биогазовая установка

Технологию получения биогаза (метана) можно назвать обновленной версией компостирования, которую довели до совершенства. Первую биогазовую установку соорудили 160 лет назад в Индии.

Сейчас их там уже несколько миллионов. Больше всего биогаза вырабатывают в Китае — 7 млрд кубометров ежегодно. Автобусы с биогазовыми двигателями выпускают автоконцерны Volvo и Scania. Половину птицеферм Западной Европы согревают биогазом.

Кое-где он стал топливом для электростанций.

Сырьем для промышленных установок служат органические отходы — навоз, помет, кровь, жир, внутренности животных, жом от фруктов и ягод, мезга, кофейная пульпа, трава, водоросли. Роль компостной кучи выполняет реактор, где живут анаэробные бактерии. Они разлагают биомассу, которая подогревается и перемешивается. Биогаз, который выделяется при этом, заполняет хранилище.

Преимущества биогазовых установок: полная утилизация любых органических отходов, улавливание и использование “парниковых” газов, почти бесплатное топливо. “Минусы”: нет.

#1 Из макулатуры — рубероид и … банкноты

Линия по переработке макулатуры в салфетки и туалетную бумагу

Во всем мире более половины старых газет, журналов, картона и прочих бумажных отходов, которые мы привыкли называть макулатурой, сдают на переработку. Добавление их в процессе производства бумаги — суровая необходимость.

Как ценный сырьевой ресурс, макулатура отлично заменяет целлюлозу, древесную и бумажную массу. Из нее делают контейнеры для яиц, коробочный, тарный и гофрокартон, рубероид, пергамин, писчую, типографскую и туалетную бумагу, волокнистые плиты и даже банкноты.

Переработка макулатуры позволяет сэкономить дорогую древесину и сохранить от вырубки часть лесов.

К сожалению, полностью уберечь лесные насаждения не получится: после 5-7 циклов использования бумажные волокна теряют прочные связи, обезвоживаются и деформируются.

Вторая, пока неразрешимая, проблема, над которой бьются химики — растворение клейких веществ с почтовых марок, этикеток, корешков книг и журналов.

Доходит до смешного: среди вторсырья попадаются паспорта, старинные фотоальбомы, писаные иконы, раритеты первопечатников и прочие “сюрпризы”.

В упрощенном виде технология переработки макулатуры выглядит так. Сначала ее замачивают, измельчают и превращают в волокнистую массу, которую пропускают через крупное сито. Затем из нее выжимают воду, подсушивают и формируют бумажное полотно. Материал пропускают через мелкое сито, центрифугу, обрабатывают пеной, сжатым воздухом и очищают.

Преимущества переработки макулатуры: безвредная утилизация бумажных отходов, экономия древесины, разгрузка свалок. “Минусы”: высокая энергоемкость, большой расход воды, необходимость тщательной сортировки.

#2 Из стеклотары — дома и особняки

Дом Джафарова из стеклотары стал «изюминкой» Гянджи (Азербайджан)

Стекло не вступает в реакцию с жидкостями, сыпучими и газообразными веществами. Эта нейтральность обеспечивает изделиям из него широкие возможности для повторного использования.

Во многих странах стеклянные бутылки и банки принимают в специальных пунктах (магазинах) взамен на залоговую цену и отправляют на завод. Перед повторным использованием там их стерилизуют горячими щелочами или иными растворами.

В европейских странах старую стеклотару предпочитают переплавлять в новую. Поэтому даже целые бутылки разбивают внутри баков для сбора отходов. Таким же образом утилизируют медицинский инструментарий из стекла.

Среди всех видов мусора доля перерабатываемого в мире старого стекла остается самой высокой (80%).

Немало народных умельцев построило дома из стеклотары. Например, у литовца Витаса Янускявичуса на особняк из 5 комнат в 2 этажа ушло 4 года работы (2002-2006), а также 18 тысяч бутылок из-под пива, водки и шампанского. Его предшественник, азербайджанец Ибрагим Джафаров, в краткие сроки (1966-1967) соорудил почти такой же из 48 тысяч емкостей.

Преимущества переплавки стеклобоя: утилизация травмоопасного мусора (период разложения — 1000 лет), удешевление стеклопроизводства, экономия природных ресурсов. “Минусы”: энергоемкость, выбросы “парниковых газов”.

#3 Из радиодеталей — золото

Так некоторые «кулибины» выплавляют драгметаллы из радиодеталей

Лом черных, цветных и драгоценных металлов собирают и переплавляют в новые изделия уже более сотни лет. Олигархи ряда стран сколотили на этом огромные состояния. Ежегодный объем только черного лома, которые продают на мировом рынке, достигает 50 млн тонн.

В последние годы очень актуальным стало извлечение золота, платины и меди из электронного мусора. Для этого измельченные детали заливают смесью азотной и соляной кислот. Большую часть металлов, которые остаются в растворе, добывают методом химической сепарации (разделения).

Преимущества переплавки металлолома: экономия природных ресурсов, спасение металлов от коррозии, окисления и разложения, снижение уровня загрязненности. “Минусы”: выбросы токсичных соединений, энергоемкость, затратность.

#4 Из пластиковых бутылок — скамейки

Скамейки и урна из пластикового мусора в Екатеринбурге

Со времени появления пластика в 1855 году проблема утилизации отходов из него становится все острее. Из них состоят “Тихоокеанский мусороворот” и еще 4 мусорных пятна Мирового океана. Попытки сжигать пластиковые отходы приводят к сильнейшему загрязнению окружающей среды. Поэтому сейчас их утилизируют менее “грязными” способами.

В Европе перерабатывают всего 30% пластиковых отходов, в Китае — 25%, в США — 9%. Из них делают одежду, полиэстеровое волокно, обвязочную ленту, уличные скамейки, урны, столбы, плитку, полиэтиленовую пленку.

Например, на предприятии “Уралтермопласт” в Екатеринбурге (Россия) отходы после очистки и дробления на гранулы плавят при температуре 140-200 градусов, чтобы залить в формы.

Использованные пластиковые бутылки, контейнеры и трубы превращаются в доски, ограждения, решетки и даже детские площадки.

В Англии кусочки пластика разлагают, используя пиролиз. Для этого их помещают в реактор с кипящим слоем, где температура достигает 500 градусов. В бескислородной среде отходы под действием тепла распадаются на компоненты, которые можно применять в легкой промышленности.

Японские биологи недавно обнаружили бактерию, которая обитает в обычном грунте и способна питаться исключительно PET-пластиком или лавсаном. Благодаря двум ферментам микроорганизмы расщепляют пластмассу на молекулы воды и углекислого газа.

Одна беда: бактерии работают медленно, растворяя пластик лишь за 6 недель. Однако исследователи не унывают, ведь если посадить колонии таких “пластикоедов” на горы мусора, те начнут постепенно “таять”. Подобные свойства обнаружены у некоторых видов грибков и жуков.

Если ученые научатся синтезировать нужные ферменты, разложение пластика можно будеть ускорить.

Преимущества переработки пластика: ликвидация свалок и загрязнения природы, безотходное производство (при переплавке), экономия природных ресурсов. “Минусы”: выбросы “парниковых газов” и токсичных веществ.

#5 Из батареек — дороги

Переработку батареек не назовешь экологичной

Во всем мире ежегодно выбрасывают миллиарды отработанных батареек, а перерабатывают лишь половину (в Австралии — 80%).

К примеру, заводу в Челябинске элементов питания (200 тонн), собранных за год, хватает на … 4 дня. Завод в Могилеве (Беларусь) загружен лишь на 70%.

В Европе этот бизнес лучше развит: батарейки перерабатывают около 40 предприятий.

Отработавшие свой ресурс батарейки и аккумуляторы содержат свинец, никель, литий и другие металлы. От типа “начинки” зависит выбор метода переработки.

Упомянутый челябинский завод добывает цинк, графит и железо из щелочных элементов питания гидрометаллургическим способом (выщелачивание химреактивами), а французские предприятия — составные из никель-кадмиевых, но уже пирометаллургическим (плавка при высокой температуре).

Литий-ионные и никель-металл-гидридные батареи перерабатывают методом восстановления металлов (углеродом или другими восстановителями). Обычно вначале вскрывают корпус, удаляют пластмассу и изоляцию.

Металлические части измельчают, нагревают и плавят. Лишние компоненты выжигают и они превращаются в шлак, который используют при строительстве дорог и домов. Никель и хром получают при отливке с добавкой железа.

На некоторых заводах для выделения лития и кобальта применяют жидкий азот.

Преимущества переработки батарей: нейтрализация их токсичной “начинки”, добыча ценных металлов, экономия природных ресурсов. “Минусы”: высокая энергоемкость, огромные затраты, малая окупаемость, выбросы вредных газов.

#6 Лазер заменит саркофаги?

Утилизация ядерных отходов — «подарок» для потомков

Сейчас радиоактивный мусор не перерабатывают, а утилизируют, применяя особые способы упаковки, хранения (захоронения) и дезактивации.

Твердые ядерные отходы (одежду, обувь, ветошь) сжигают в печах, а пепел — цементируют.

Затвердевший материал закупоривают в желтые 200-литровые бочки и в железобетонных контейнерах транспортируют в специальное хранилище.

Жидкие ядерные отходы (воду из системы охлаждения реактора) цементируют (иногда перед этим выпаривают) и далее по указанной схеме. Конструкции аварийных или старых реакторов закрывают саркофагом для консервации.

Например, объект “Укрытие-2” над четвертым энергоблоком Чернобыльской АЭС построили, чтобы в будущем извлечь остатки топлива и весь радиоактивный мусор, а потом утилизировать.

Увы, результат этих усилий один — неприятный «подарок» для потомков, которым придется ликвидировать последствия атомных «экспериментов».

Надежду на решение проблемы ядерных отходов подарило открытие группы российских ученых.

В 2015 году Георгий Шафеев и его подчиненные из Института общей физики имени Прохорова объявили о технологическом прорыве: с помощью лазера они ускорили распад цезия-137 с 30 лет до 1 часа (!).

Идея покорить радиацию сильным электромагнитным излучением захватила и их коллег из Японии и США. Тем более, что на родине открытие “шафеевцев” встретили “в штыки”.

Преимущества утилизации ядерного мусора: снижение радиационного фона, ликвидация последствий аварий, катастроф и атомных испытаний. “Минусы”: колоссальные затраты, недостаточная дезактивация, накопление отходов, отсутствие переработки.

Как видим, с точки зрения бизнеса наиболее выгодной и быстро окупаемой можно назвать утилизацию органического мусора и технологию получения биогаза. Способы переработки пластиковых отходов, которых накопилось больше всего, “пожирают” инвестиции и вызывают нарекания у экологов. Остальные технологии нуждаются в дальнейшей доработке.

Однако ситуацию можно исправить. Исследования и открытия ученых дают надежду, что в будущем планету будут очищать не “химией”, огнем и другими варварскими способами, а с помощью растений, бактерий и грибов. Биотехнологии превратят свалки в сады, могильники — в парки, а кучи мусора — в клумбы.

Источники:: b-i-o-n.ru, ria.ru, mk.ru, vesti.ru, hnpp.gov.ua. Подготовил Станислав Клопот.

Облигации — самый быстрый и безопасный путь к доходным инвестициям!

Как получают метан из отходов со свалок

Переработка мусора в газ

Всемирная организация здравоохранения подсчитала, что люди отправляют в мусорное ведро почти треть всех продуктов питания.

Конечно, эти цифры разнятся в зависимости от страны: средний европеец или житель Северной Америки выбрасывает более 100 кг продуктов в год, а бедных странах Азии этот показатель равен примерно 10 кг в год на человека.

Тем не менее, суммарно выходит колоссальный объем: 1,3 млрд тонн испорченной пищи в год.

Наша страна по этим показателям не отстает от Европы и даже перегоняет ее: если верить исследованию аналитической компании Frost&Sullivan, различные органические фракции составляют больше половины всех отходов.

Усредненный морфологический состав отходов в РФ. Исследование Frost&Sullivan

Ученые задались вопросом, можно ли извлечь пользу из органических отходов. Если с бумагой, древесиной, пластиком, стеклом или металлом все понятно – они отправляются на переработку, что можно сделать с такой массой органики? Один из вариантов – перерабатывать органические отходы для производства биотоплива. Под биотопливом обычно понимают биодизель и биогаз.

Биодизель

Процесс получения биодизеля основан на использовании ферментации углеводов и переэтерификации жиров (при переэтерификации сложные молекулы жиров обмениваются своими структурными элементами, так что в результате у жиров снижается температура плавления, они лучше окисляются кислородом и т. д.).

Цистерны для биодизельного топлива в Лаг-Вегасе

На выходе получается дизельное топливо, практически ничем не уступающее минеральному дизелю. Минеральное топливо можно применять как в смеси с обычной соляркой, так и полностью в чистом виде. В Евросоюзе и США принята особая маркировка для смеси биодизеля с обычным топливом: B20, где число после B означает процент биотоплива в смеси, например, В100 – чистое биотопливо.

Главный недостаток биодизеля – температура замерзания. При температурах ниже -10 градусов С топливо начинает кристаллизоваться. Интересно также, что при использовании биодизеля выхлопные газы автомобиля пахнут жареными пирожками.

Биогаз

Из органических отходов можно получить не только топливо, но и газ, ничем не уступающий природному. Биогаз производится в ходе так называемого метанового брожения биомассы – этот процесс похож на тот, что происходит в толще полигонной карты.

Брожение происходит под воздействием трех видов бактерий, которые образуют пищевую цепочку: каждый вид бактерий питается продуктами жизнедеятельности предыдущего. Первый вид — гидролизные бактерии, второй — кислотообразующие, третий — метанообразующие. В результате образуется метан (50—87 %) с примесями водорода и сероводорода.

После очистки биогаз может использоваться так же, как и природный газ минерального происхождения.

Фермы для производства био-метана

Отечественные разработки

Исследователи из Сколковского института науки и технологий совместно с Российской Академией наук предложили еще один способ утилизации органических отходов. По мнению наших соотечественников, он может стать более эффективной альтернативой производству биодизеля и биогаза.

В своих экспериментах они применили метод гидротермального сжижения, который не только значительно более энергоэффективен, но и позволяет переводить в биотопливо все сырье с минимальным объемом отходов.

Кроме того, метод гидротермального сжижения также позволяет получать биотопливо из влажной биомассы, исключая стадию сушки сырья с неизбежными затратами энергии на эту сушку.

Подвергнув гидротермальному сжижению сыр пармезан, ветчину и яблоки, исследователи обнаружили, что в результате получаются водорастворимая фракция и водонерастворимое масло (в случае яблок получалась только водорастворимая фракция).

Молекулярный состав продуктов реакции очень разнообразен и больше напоминает не обычную нефть, а продукты пиролиза древесины (деготь).

В перспективе метод гидротермального сжижения можно оптимизировать так, чтобы с его помощью получать разные виды биотоплива – например, биотопливо, пригодное для автомобилей – но сначала нужно более подробно описать, какие именно молекулы получаются при таком способе переработки пищевых отходов.

Биогаз со свалок

Сбор свалочного газа. Фото Inkenergy.com

В предыдущих выпусках мы рассказывали о том, как топливо получают из органических отходов и из “хвостов” сортировки.

Сегодня мы решили подробно рассказать про свалочный газ, который, по оценкам ученых, является одним из самых перспективных источников энергии, наряду с ветрогенерацией и солнечной энергией.

Из-за высокого содержания метана (50-60% в зависимости от состава мусора и условий брожения на полигоне), свалочный газ обладает большой калорийностью и после очистки может заменить природный газ.

Американская межправительственная комиссия по изменению климата (IPCC) подсчитала, что сегодня на планете добывается 1,2 млрд кубических метров свалочного газа в год, из которых выделяют около 430 тысяч тонн метана. Это всего лишь один процент метана от того, что потенциально могли бы дать все существующие полигоны ТБО в мире.

Газовая электростанция, работающая на свалочном газе. Фото Inkenergy.com

Лидером по использованию метана, полученного из свалочного газа на сегодняшний день является США. Технология особенно популярна на Западном побережье и на Среднем западе: там действуют более 400 заводов по выработке свалочного газа.

При этом всего в Соединенных Штатах функционирует 1812 мусорных полигонов.

Однако необходимо отметить, что вырабатывающие газ полигоны расположены по территории страны неравномерно: хотя больше всего мусора производят южные штаты, большая часть газовых проектов располагается в промышленно-развитых Lake States (Огайо, Индиана, Иллинойс, Висконсин, и др.) и Калифорнии.

Америка является родоначальником технологии сбора свалочного метана. Первая такая установка открылась на одной из свалок Калифорнии еще в середине 1930-х, а нефтяной кризис 1970-х годов подстегнул развитие технологии. С 1980-х годов американское правительство предоставляет налоговые льготы производителям биогаза.

На втором месте по объемам добычи свалочного газа — европейский лидер в области обращения с отходами – Германия. Постепенно наращивают объемы добычи альтернативного энергоносителя и другие страны Европы: Великобритания, Нидерланды, Франция и Дания.

Система по сбору свалочного газа. Фото Inkenergy.com

Если верить прогнозу IPCC, в течение этого столетия свалочный газ может стать одни из самых распространенных видов альтернативного топлива, особенно учитывая количество действующих и законсервированных полигонов ТБО. Кстати, наша страна может стать одним из лидеров по производству свалочного газа, ведь российские свалки ежегодно производят 1,5 миллиона тонн метана – почти 2 процента от общемирового объема.

Подготовлено с использованием материалов журнала “Наука и жизнь”

Энергия из отходов: новейшие технологии против мусора

Переработка мусора в газ

До конца 2022 года в Московской области предполагается построить четыре объекта по термической переработке отходов в электроэнергию, еще один должен появиться в Казани.

Современные мусоросжигательные заводы будут возведены в рамках проекта «Энергия из отходов», реализацией которого занимается «РТ-Инвест» Госкорпорации Ростех.

Новая технология позволит без ущерба для экологии навсегда решить проблему мусорных полигонов и свалок.

Мусоросжигательный завод как источник энергии

Один из основных принципов, заложенных в основу мусоросжигательного завода нового поколения – экологичность и безопасность.

Заводы проекта «Энергия из отходов» выполняют важную задачу – вовлечение во вторичный оборот отходов, не пригодных к классической переработке.

Все это приведет к снижению объемов захоронения отходов, что позволит избежать ущерба, наносимого окружающей среде свалками и полигонами.

Только Москва и Московская область ежегодно производят 11 млн тонн отходов, и при этом 95% этого объема в итоге оказывается на полигонах. Не стоит даже упоминать о том, насколько захоронение отходов пагубно влияет на природу и общественные настроения.

Кроме того, полигоны и свалки занимают огромные территории: только в Московской области требуется 100 га ежегодно.

По мнению экспертов, ситуация в Москве и Подмосковье наиболее серьезна – спустя несколько лет места для мусорных полигонов вовсе не останется.

Как отметил гендиректор компании «РТ-Инвест» Андрей Шипелов, в общей сложности с помощью этого проекта Россия может сэкономить 500 га земли, не допустив создание «грязного» полигонного захоронения.

Мусоросжигательный завод проекта «Энергия из отходов» отличается от классических МСЗ не только своей экологичностью, но и самим подходом к переработке отходов. Отходы считаются возобновляемым источником энергии, который можно сравнить с энергией солнца или ветра.

Инфографика: Проект «Энергия из отходов»

К примеру, один такой завод в Московской области переработает около 700 тыс. тонн отходов и выдаст в сеть 485 млн кВт/ч электроэнергии в год. Это может обеспечить электричеством примерно 250 тыс. жителей или город с населением примерно 100 тыс. человек.

«РТ-Инвест» строит новые заводы по технологии японско-швейцарской компании Hitachi Zosen Inova (HZI), мирового лидера в отрасли переработки отходов в энергию. При этом производство значительной части оборудования заводов будет локализовано на территории России. Hitachi Zosen Inova уже построила более 500 таких заводов в крупных городах, в том числе и в самой Японии и Швейцарии.

Как это работает: мусоросжигательный завод в действии

На заводы поступают только те отходы, что остались после сортировки и непригодны для вторичного использования.

Заезжающие на территорию завода мусоровозы проходят обязательный радиационный контроль, процедуру взвешивания и учета, после чего отходы выгружаются в приемный бункер-накопитель.

Здесь отходы могут накапливаться до двух недель, а затем поступают в котел, который рассчитан на 7 тыс. тонн отходов и представляет собой 7-этажную конструкцию. На заводе их три, и в каждом из них – по две зоны.

В первой – отходы термически обрабатываются при температуре 1260 °С. Такие критические температуры сжигают абсолютно все, даже ядовитые диоксины. В этой зоне экстремального высокотемпературного сжигания исчезают все вредные элементы.

Вторая зона – камера дожига газовых выбросов. Сюда поступают дымовые газы, образующиеся в процессе сжигания.

Даже если допустить, что какие-то вредные вещества прошли первую зону, то при вторичном дожиге, где температура превышает 850 °С, они точно будут уничтожены.

Кроме того, в камеру дожига впрыскивается специальный раствор карбамида, чтобы полностью убрать органические соединения и обезвредить дымовые газы.

Безотходное производство: обработка шлака и золы

После сжигания отходы уменьшаются на 90% в объеме. После термической переработки мусора остаются зола и шлак.

Шлак – это пятый класс опасности отходов, такой же класс опасности имеют несортированные отходы. Он может сразу применяться для отсыпки дорог. Предварительно из шлака отбираются черные и цветные металлы, которые впоследствии направляются на переработку.

Проект «Энергия из отходов»

Летучая зола составляет примерно 3-5% от перерабатываемых отходов и относится к более высокому, третьему, классу опасности. Поэтому «РТ-Инвест» планирует строительство в Московской области также завода для переработки такой золы в строительный материал по технологии Carbon8. Эта технология получила признание ООН и была удостоена награды за вклад в циклическую экономику Евросоюза.

Carbon8 представляет собой химическое обезвреживание золы методом ускоренной карбонизации. Из третьего класса опасности зола обезвреживается до сырья для производства строительных материалов.

Зола успешно превращается в различные блоки, бордюры, плитку и даже может заменить цемент.

Таким образом, новые технологии предоставляют уникальную возможность – не зарывать под землю ни одного килограмма мусора.

Топливо из отходов

Переработка мусора в газ

Тут вы увидите производство энергии из отходов различных сфер.

: Навоз перерабатывается в энергию. Итальянское оборудование.

Установка по производству биогаза из навоза (из отходов животноводства) в Италии Монербио.

На севере Италии очень много ферм. Навоз тут превращают в деньги.
Хозяйство из 100 000 коров и 50 000 свиней. Навоз и остатки силоса поступают в термотанки, а там превращаются в газ и соответственно в тепло и электричество. Часть электроэнергии от биотоплива применяется для внутренних нужд, а часть электроэнергии идет на продажу.

За сутки образуется около 500 кубических метров навоза

Установка по выработке и переработке биогаза (из отходов с фермы) превращает это количество навоза в 24 тысячи Квт энергии. Также данная установка производит удобрение для полей с высоким содержанием азота и решает проблему утилизации отходов.

Установки по переработке навоза необходимы для районов с высоким количеством фермерских угодий и хозяйств.
Установки позволяют из органических отходов получать энергию из отходов. Биогазовая установка дает прибыль с первых же дней эксплуатации.

В качестве сырья идет: навоз, остатки силоса,отходы бойни. Отходы превращаются в доходы в виде горючего газа и высококачественных удобрений.

Установка позволяет экономить огромные денежные суммы с утилизации отходов, плюс может давать тепло для отапливания помещений свинокомплекса, коровников и других зданий сельской промышленности.

Биогаз помещают в котел, который горит а следовательно нагревает сами установки (мета танки) и отапливает здания.Есть возможность перерабатывать и жидкие отходы в виде масла, которые дают очень высокую энергию.Вся техника компьютеризирована.

Можно утилизировать отходы муки, макароны испорченные и другие мучные отходы.

: топливные брикеты из отходов древесины

Один кубик топливных брикетов заменяет 5 кг обычных дров.
Отходы производства фабрики по производству шпона 5 000 кубометров в месяц. Раньше всё сжигали — но теперь это вторичное сырьё для топливных брикетов.

Вид дерева на свойства топливного брикета из отходов древесины не влияет

Бересту, щепки и стружку отправляют в дробильную машину (кстати для топливного брикета подходит даже шелуха от семечек). Далее это сушится и прессуется. Влажность топливных брикетов до 4%. Одна тонна топливных брикетов из отходов деревообрабатывающей промышленности равносильна 5 тоннам обычных дров.

Дает столько же тепла, а стоит дешевле. Топливные брикеты из отходов дерева горят дольше, так как они очищены от примесей и влаги. Пресс прессующий брикеты дает давление в 300 атмосфер.

Топливные брикет имеет плотность в 2-3 раза выше чем простая древесина, так как в брикете нет пор, которые есть в обычной древесине. Длительность горения одного брикета, сделанного из отходов древесины составляет порядка 5-8 часов.

При производстве таких брикетов — рубить деревья на дрова становится бессмысленным. Следовательно сохраняется количество деревьев, а следовательно и чистота воздуха. Идет экономия ресурсом нашей страны.

Тверская установка по переработке всех отходов в биотопливо (репортаж телеканала Пилот).

Установка перерабатывает как бытовой мусор, так и химические отходы. Причем без вреда для экологии — выбросов в атмосферу не происходит.Установка по переработке отходов производит из отходов: газ, электричество, жидкое топливо, углерод.

Перерабатывается практически весь мусор в одной установке. Опытная установка для отопления около 2000кв м стоит около…..

Установка может быть поставлена на колеса и быть мобильной станцией по утилизации отходов несанкционированных свалок прямо на месте их образования.

энергия из отходов РТИ (шин, покрышек). Институт электрификации сельского хозяйства. Лаборатория биотоплива. Москва.

Измельченная резина по конвейеру (транспортёру) поступает в бункер. Пневматическим поршнем масса проталкивается в пиролизную камеру. Далее происходит процесс горения. Предварительно необходимо выбрать их отходов железо, стекло, камни.

На выходе при переработке получаем: горючий газ, углерод, жидкое топливо из чего можно получать и тепло и электроэнергию.

На этой установке газ с диоксидами (вредными веществами) поступает обратно в дизель и вредные вещества сгорают за счет больших давлений и температур, т.е. разлагаются на элементарные составляющие (азот, кислород, серу).

Выхлопы в атмосферу не превышают выбросов любого дизельного двигателя.

Из отходов РТИ получаем жидкое топливо. Анализы топлива: 10% мазутной составляющей, до 15% бензиновых фракций остальное — хорошее чистое дизельное топливо.

Продукт вторичной переработки резино-технических изделий: жидкое углеводородное дизельное топливо высокого качества.

. В Томске получают бензин из отходов. (Пятый канал. )

Бензиновыжималка. В установку засыпаются любые углеродосодержащие отходы, будь то: окурки, пепел.В установку встроен измельчитель. Далее идёт процесс окисления. Вырабатывается до 200 литров топлива в час. Можно получать: бензин, солярку, авиационный керосин.

Горючая жидкость, полученная при переработке мусора — очень горючая. В получаемом топливе нет ни осадков, ни сажы. АИСТ — альтернативный источник синтезированного топлива.

Данная установка может ставиться в подвале здания и перерабатывать отходы, а тепло полученное в результате реакции окисления может направляться на обогрев здания.

Альтернативное топливо, полученное при переработке мусора на данной установке, может использовать в качестве бензина для автотранспорта, но будет в несколько раз дешевле. Октановое число полученного при переработке отходов топлива соответствует стандарту евро-5 (экстра и супер люкс класса).

: топливо из ПЭТ и шприцов (Красноярск) (из отходов медицинских учреждений)

Красноярские изобретатели получают горючее из отходов пластиковых бутылок. Аппарат сделать из полигонных трубок и старого огнетушителя. В качестве сырья используются полимерные отходы: полипропиленовые шприцы, ПЭТ бутылки, пластиковые бутылки.

Пластик подвергается термообработке без доступа кислорода. Температура поддерживается в герметичной колбе, сделанной из старого огнетушителя. В результате гидролиза получаются разные фракции горючего: от похожего на бензина до мазута.

Данная жидкость пригодна для использования в двигателях внутреннего сгорания. На видео данным топливом из отходов заправили бензопилу и она работала. Также изобретатели делают сорбент для сбора нефтепродуктов (похож на простую вату и моментально впитывает вредные вещества).

Себестоимость бензина из вторичного пластика в 5 раз дешевле традиционного топлива. Горючее собственного производства, полученное при переработке мусора.

Реально ли получать энергию из отходов?

Переработка мусора в газ

Каждый день человек производит 1 кг мусора. Если учитывать количество населения планеты, то в год образуется 650 млн тонн отходов. Из такого объема при переработке получается энергия из отходов, которая способна обеспечить города.

Опасность мусора

Загрязнение планеты уже стало экологической проблемой всех стран, ведь тщательная утилизация отходов выполняется лишь в небольшом количестве.

Свалки несут опасность в виде:

  • размножения животных, разносящих болезнетворных бактерий;
  • переработки и перевозки нефтяной продукции, загрязняющих моря и океаны;
  • выделения токсичных газов при процессах разложения;
  • отравления воды, почвы, воздуха.

Мусор сокращает длительность и качество жизни людей, так что это всеобщая для человечества проблема.

Получение пользы из мусора

Во многих странах научились не просто утилизировать отходы, но и использовать их в быту. В Америке широко распространены дома из мусорных остатков. Утилизирующие предприятия уже не только перерабатывают тбо (твердые бытовые отходы), но и добывают при обработке электрическую и тепловую энергию.

Переработка мусора в газ

При дальнейшем развитии эта отрасль будет способна заменить до 30% от всего вырабатываемого электричества. Получение энергии из отходов решит экологическую проблему загрязнения Земли.

Переработка мусора в электричество на мировом уровне названа Waste to Energy (WtE) и означает превращение отходов в энергию.

Способы переработки: сгорание на мусоросжигательных заводах, газификация, строительство газовых скважин на свалках. Есть виды получения энергии без отходов — альтернативные источники энергии:

  • солнечный свет;
  • водяные и ветряные мельницы;
  • энергия приливов и отливов.

В совокупности переработка отходов и задействование альтернативной энергии вытеснит часть потребляемых топлива и ресурсов, которые загрязняют окружающую среду.

Сжигание

С помощью простого сжигания отходов с древних времен люди избавлялись от мусора и использовали тепло для обогрева. Первое предприятие для сжигания было основано в 1874 году и называлось «Разрушитель». Количество выделяющейся энергии было велико, но мусор не разделялся на безопасный и вредный. В атмосферу выделялись тонны токсичных веществ.

Современные заводы отбирают для сжигания только безопасные вещества, а приносящие вред тщательно очищают. Обезвреживанию предаются и выделяющиеся после сгорания газы.

Это процедура финансово затратная, ее стоимость способна достигать 1/3 части общего инвестирования.

Переработка мусора в газ

Энергия из мусора производится на специально оборудованных станциях. Мусор разделяется, чаще всего используется технология гидросепарации. При сжигании бытовых остатков пар в смежных полостях нагревается и накаляется. Перегретый пар проходит сквозь паровую турбину, где производится электричество из отходов.

Газификация

Этот процесс преобразования органики из твердого состояния в газообразное при высоких температурах до 2 000 °C. Мусор при таких показателях не горит, а происходит пиролиз и трансформация в генераторный (водяной) газ или синтез-газ. Его основными компонентами становятся оксид углерода и молекулярный водород. В дальнейшем такой газ используется для обогрева домов и производства энергии.

При развитии этой отрасли производится электроэнергия из мусора в больших количествах, способная снабжать городские строения.

Процесс газификации использует все ресурсы, не оставляя отходов производства, которые позже подверглись бы захоронению в земле.

Проблема отрасли в дорогостоящем оборудовании и недостатке финансирования со стороны правительства, поэтому в мире насчитывается всего несколько предприятий по газификации. Проект одного из них предложен российским разработчиком Ф. Рутбергом. Суть проекта в использовании плазмы чрезвычайно низких температур. Рутберг за свой вклад в развитие отрасли был награжден в 2011 году премией «Глобальная энергия».

Добыча природного газа

Огромные мусорные свалки расположены на территориях почти всех стран мира и нижние слои хранятся уже несколько десятилетий. В такой среде из-за процессов гниения и разложения образуется природный газ, состоящий из метана, азота и углекислого газа. Количество свалок огромно, так что и запасы метана достигает несколько тысяч тонн. Добыча этих запасов позволит притормозить стремительную добычу газа в природной среде.

Чтобы добывать природный «свалочный» газ, требуется проделать в земле скважины для газопроводов. Это топливо будет перемещаться в баллоны и позже очищаться от вредных примесей. Обезвреженный газ может поступать в частные дома, населенные пункты либо быть источником энергии для предприятий. Некоторые заводы уже полностью перешли на этот вид топлива.

Переработка мусора в газ

Использование свалочных газов не только уменьшает количество добычи природного метана, но и предотвращает дальнейший выброс их в атмосферу, что постепенно приводит к парниковому эффекту — повышению температуры окружающей среды.

Своими руками

Преобразовывать отходы жизнедеятельности без дополнительного оборудования очень сложно, но получить тепловую энергию своими руками можно с помощью сжигания безопасного мусора (бумаги, картона, растительных отходов).

Для получения биологического газа были разработаны контейнеры HomeBiogas, в которых проходит полный цикл переработки отходов.

Вместительность бака 8–15 литров бытовых остатков, а в процессе преобразования одного килограмма органических остатков получается 100–150 литров биологического газа, используемого для работы газовых плит в частных домах и особняках.

Размер конструкции не превышает 2 метров в длину, а вес 30–40 килограмм. Переработка человеческих отходов происходит благодаря анаэробным биологическим существам. После обработки полученный газ подвергается дополнительной очистке от вредных примесей и по газопроводу поступает в частный дом. Один литр отходов обеспечивает один час беспрерывной готовки на плите.

Использование отходов для энергии хоть и развивается, но этот процесс слишком медленный. Большинство планов этой отрасли только в теории, но при достаточном финансировании переработка мусора в энергию станет одним из основных источников добычи электричества и газа.

Электростанция на свалке

Как в Финляндии из мусора научились добывать электроэнергию и тепло

Куда попадает мусор после того, как вы выбрасываете его в мусоропровод или относите в мусорный контейнер? Это зависит от того, какие технологии его переработки используются в вашем городе. Мусор можно сжигать, можно перерабатывать, можно отвозить на свалку — но и в последнем случае из него можно добывать полезную энергию. Чтобы узнать, как это происходит, мы съездили в Финляндию — страну, в которой технологиям обработки отходов уделяется повышенное внимание.

Сейчас в мире существует несколько основных путей дальнейшей жизни мусора: либо его захоранивают на свалочных полигонах, либо он подвергается термической или биологической обработке, в самых же благоприятных случаях отходы удается переработать и получить из них материалы, которые затем можно использовать повторно. У каждого из этих подходов — свои недостатки, и до сих пор нет однозначного мнения, какой из способов переработки наносит меньший вред здоровью людей и окружающей среде. При этом вопросы вызывает не только способ переработки мусора, но и методы его реализации: как правильно организовать свалку, что делать с образующимся газом, а если сжигать мусор — то по какой технологии и что потом делать с продуктами горения.

Соотношение мусора, перерабатываемого различными способами, в разных странах может довольно сильно варьироваться. Например, в России очень мало мусоросжигательных заводов, а больше 90 процентов твердых отходов попадает на свалки. В большинстве европейских стран ситуация обратная — достаточно мало мусорных полигонов, но много электростанций, которые работают на сжигании мусора, и много предприятий для вторичной переработки отходов.

Одно из очевидных отличий этих подходов — время, которое тратится на полное избавление от мусора и любых его остатков. Так, при вторичной переработке или сжигании мусора от него удается избавиться сразу: в первом случае — превратив его в новый материал, а во втором — в углекислый газ и электрическую и тепловую энергию. Переработка же мусора на свалочных полигонах продолжается не один десяток лет после захоронения. Даже после окончательного закрытия свалки и прекращения поступления на нее новых отходов мусор продолжает разлагаться и гнить, производя все больше свалочных газов — в первую очередь, метана и углекислого газа. Более подробно о том, что происходит с мусором, попадающим на свалочные полигоны, вы можете прочитать в нашем материале «Химическая жизнь мусора».

Переработка мусора в газ

Чтобы разобраться, как в других странах работают с закрытыми свалочными полигонами для уменьшения опасного влияния на окружающую среду и какие альтернативные пути обработки отходов уже используются или только разрабатываются, мы съездили в Финляндию. У финских специалистов мы постарались выяснить, как следить за свалочными полигонами, когда свалка только заполняется, и что делать после ее закрытия.

Переработка мусора в газ

Газовые скважины на поверхности закрытого полигона

Переработка свалочных газов

В Финляндии все твердые бытовые отходы либо сжигаются, так что из них получается электроэнергия, либо перерабатываются для вторичного использования, как это происходит, например, с пластиковыми отходами. С 2016 года большинство свалочных полигонов в стране полностью закрыты для бытовых отходов, а те несколько полигонов, которые открыты до сих пор, используются только для крупногабаритного и неперерабатываемого строительного мусора. Этот мусор обычно остается при постройке крупных зданий, он содержит, например, асбест и, как правило, его просто физически невозможно разделить на отдельные компоненты.

Тем не менее, закрытых свалок, на которые сравнительно недавно перестали свозить мусор, в Финляндии остается еще довольно много. Чтобы подробнее узнать о том, что сейчас происходит с этими закрытыми свалками, мы поговорили с Тиилой Корхонен (Tiila Korhonen) из Управления по экологическим службам в Хельсинки (HSY), которая работает на крупнейшем свалочном полигоне в Финляндии — Аммясcуо, начавшем свою работу в 1987 году. Сейчас на этом полигоне находятся две свалки: одна старая, которая была закрыта в 2007 году, другая новая, на которую в данный момент поступают только инертные неперерабатываемые отходы и асбест.

Переработка мусора в газ

Общий вид свалочного полигона Аммяссуо

Сейчас на закрытой свалке общей площадью 55 гектаров (на такой площади могли бы уместиться примерно 100 футбольных полей) образуется более 5 тысяч кубометров газа в час, а максимальный объем газа — примерно в два раза больше — свалка производила сразу после закрытия. Чтобы собрать весь этот газ для сжигания, на свалке работает система из 322 газовых скважин и 4 насосных станций.

Моделирование

Чтобы правильно спроектировать систему сбора газа, рассчитать необходимое количество скважин и насосов, оценить ориентировочную загруженность газоэлектростанции на этапе ее строительства и спрогнозировать эффективность всей этой системы в дальнейшем, объем производимого на закрытой свалке метана оценивается с помощью численного моделирования. На Аммяссуо для этого используются две основные математические модели — это модель баланса массы и модель затухания первого порядка.

Первая модель учитывает массу поступившего на свалку мусора, долю органического углерода в этом мусоре и скорость превращения этого углерода в метан. Поскольку большая часть этих значений известна только приблизительно, то и окончательная оценка оказывается довольно грубой. От реальных показателей она может отличаться примерно на 50 процентов.

Вторая модель — более точная: она учитывает зависимость скорости распада органических компонентов от времени и описывает ее с помощью простой экспоненциальной модели с учетом даты начала использования полигона, времени его функционирования в открытом и закрытом состоянии и скорость образования метана. Несмотря на свою простоту, эта модель позволяет значительно точнее описать полученные таким образом данные. Эти же модели могут использоваться, чтобы спрогнозировать объем метана, который в будущем будет формироваться на тех свалках, мусор на которые сейчас еще продолжают свозить.

Для уточнения прогнозов образования метана рассчитанный объем газа корректируется с учетом текущих измерений. Согласно последним данным, сейчас с помощью газоэлектростанции удается переработать примерно 90 процентов образующегося газа, при этом эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую составляет около 45 процентов, остальная энергия идет на теплоснабжение. Сейчас мощность станции составляет около 11 мегаватт (это примерно 73 процента от максимальной мощности), что позволяет обеспечивать электричеством почти 5 тысяч отдельных домовладений.

Тиила Корхонен отмечает, что скорость образования метана на закрытом свалочном полигоне с течением времени падает и, по прогнозам, через 15 лет на полигоне Аммясуо количество производимого метана сократится примерно в 5 раз. Чтобы эту электростанцию можно было продолжать использовать, сейчас разрабатываются способы усовершенствования технологий сбора свалочного газа, в будущем же основным источником газа для станции станут собираемые сейчас отдельно биоотходы.

Переработка мусора в газ

Газоэлектростанция на полигоне Аммяссуо

Мониторинг выделяющегося газа

Постоянные измерения концентраций газа производятся не только внутри полигона для оценки объема производимой электроэнергии, но и в окружающей среде — для предотвращения попадания парниковых газов в атмосферу, а также для предупреждения возможного зарождения пожара. Особенно актуальна эта проблема для старых полигонов, которые были построены более 50 лет назад. Если все современные свалочные полигоны построены таким образом, что попадание сточных вод или образующихся газов в почву или атмосферу практически исключено, то при формировании полигонов в первой половине XX века подобные технологии еще не использовались и внимания возможным негативным последствиям для экологии уделялось значительно меньше.

При этом процесс разложения мусора и образования метана и других газов происходит в течение 100–200 лет после закрытия полигона, поэтому на старых свалках вредные вещества продолжают выделяться. Получить какую-то пользу от этих газов, например в виде электроэнергии, сейчас уже не удастся, однако необходимо сократить риск накопления горючих газов и попадания загрязнений в грунт и грунтовые воды. Для этого на самих свалках постоянно проверяется состав выделяемых газов, а в окрестностях старых полигонов продолжается регулярный мониторинг состава почвы и грунтовых вод.

Мусоросжигательные заводы

Можно сказать, что со свалками в Финляндии научились работать достаточно хорошо, чтобы получать от них максимальную пользу и не наносить вред окружающей среде. Тем не менее, первое, о чем говорят финские эксперты в ответ на вопросы о способах правильного ухода за свалочными полигонами, — это необходимость перехода к современным мусоросжигательным заводам. В Финляндии этот процесс начинался в середине прошлого века, и сегодня сжигание мусора, во-первых, практически не оказывает негативного влияния на окружающую среду, а во-вторых, позволяет с достаточно большим КПД превращать мусор в электрическую энергию и тепло. Конечно, по эффективности мусоросжигательные заводы уступают газоэлектростанциям, но тем не менее около половины всех отходов удается таким образом преобразовать в полезную энергию.

Один завод может сжигать в год несколько сот тысяч тонн мусора. Например, завод, который несколько лет назад был запущен в Вантаа, одном из пригородов Хельсинки, сжигает около 320 тысяч тонн мусора, в результате чего образуется 920 гигаватт-часов энергии для отопления и 600 гигаватт-часов электроэнергии. Этого хватает для обеспечения примерно 200 тысяч однокомнатных квартир, эффективность преобразования энергии при этом достигает 95 процентов.

Специальные технологии разработаны для обработки золы и пепла, которого с одного завода образуется несколько десятков тысяч тонн в год. Поскольку в этих отходах содержится довольно много хлоридов и других относительно вредных веществ, то после выделения металлов для вторичной переработки зола и пепел становятся компонентами для производства асфальта или бетона, который затем используется для создания искусственных ландшафтов.

Переработка мусора в газ

Процесс переработки пластиковых отходов

Сортировка мусора

Стоит отметить, что несмотря на исключительную (с точки зрения энергетики) пользу от сжигания мусора, далеко не все отходы в Финляндии вообще сжигают. Как и в большинстве европейских стран, уже много десятков лет у финнов существует практика очень тщательной сортировки мусора. Все, что может быть использовано вторично, — используется. В многоквартирных городских домах мусор сортируется на пять основных категорий: пластик, бумага, стекло, биоотходы и несортируемый смешанный мусор, в котором по каким-то причинам одну часть сложно отделить от другой (если мусор не попадает ни в одну из категорий или содержит токсичные вещества, его придется выбрасывать отдельно в специальных местах). В загородных же домах появляется много дополнительных типов отходов. Вокруг Хельсинки, например, для них существуют несколько точек сбора, куда люди приезжают на машине и выкидывают весь крупногабаритный мусор. Чтобы упростить дальнейшую утилизацию, отдельно собираются разные типы пластиковых отходов, крашеная и некрашеная древесина, в отдельную категорию попадают даже яблоки, от избытка которых приходится избавляться после переурожая.

Переработка мусора в газ

Пункт для сортировки крупногабаритного мусора в пригороде Хельсинки

Биогазовая установка: переработка органических отходов с пользой

Повышение цен на энергоресурсы вынуждает искать альтернативные варианты обогрева. Хороших результатов можно добиться путем самостоятельного производства биогаза из доступного органического сырья. В этой статье мы расскажем о цикле производства, устройстве биореактора и сопутствующем оборудовании.

Переработка мусора в газ

При соблюдении элементарных эксплуатационных правил газовый реактор полностью безопасен и способен обеспечить топливом и электроэнергией хоть небольшой дом, хоть целый агропромышленный комплекс. Результат работы биореактора — не только газ, но и один из самых ценных видов удобрений, основная составляющая натурального гумуса.

Как получают биогаз

Для получения биогаза органическое сырье помещают в условия, благоприятные для развития нескольких видов бактерий, которые в процессе жизнедеятельности выделяют метан. Биомасса проходит три цикла превращений, и на каждом этапе принимают участие разные штаммы анаэробных организмов. Кислород для их жизнедеятельности не требуется, но имеет большое значение состав сырья и его консистенция, а также температура и внутреннее давление. Оптимальными считаются условия с температурой 40–60 °С при давлении до 0,05 атм. Загруженное сырье начинает вырабатывать газ после продолжительной активации, которая занимает от нескольких недель до полугода.

Переработка мусора в газ

Начало выхода газа в расчетном объеме свидетельствует о том, что колонии бактерий уже достаточно многочисленны, поэтому спустя 1–2 недели в реактор дозировано добавляют свежее сырье, которое почти сразу активируется и вступает в цикл производства.

Для поддержания оптимальных условий сырье периодически перемешивают, используют часть тепла от газового отопления для поддержания температуры. Полученный газ содержит от 30 до 80% метана, 15–50% углекислого газа, небольшие примеси азота, водорода и сероводорода. Для использования в хозяйстве газ обогащают, удаляя из него углекислоту, после этого топливо может быть применено в широком спектре энергооборудования: от двигателей электростанций до отопительных котлов.

Какое сырье подходит для производства

Вопреки расхожему мнению, навоз не является лучшим сырьем для производства биогаза. Выход топлива из тонны чистого навоза всего 50–70 м 3 с концентрацией 28–30%. Однако именно в отходах жизнедеятельности животных содержится большинство необходимых бактерий для быстрого запуска и поддержания эффективной работы реактора.

Переработка мусора в газ

По этой причине навоз смешивают с отходами растениеводства и пищевой промышленности в соотношении 1:3. В качестве растительного сырья используют:

Сырье Выход с 1 т сырья Концентрация СН4
Силос из стеблей и початков кукурузы 400 м 3 50-56%
Силос из травы и зерновых 200-230 м 3 49-54%
Кормовой картофель, свекла, зерно 500-600 м 3 50-65%
Отходы пекарен и пищевой промышленности (соя, овёс) 700-750 м 3 55-58%
Растительные масла, жир, глицерин 8500-1200 м 3 65-68%

Сырье нельзя просто засыпать в реактор, нужна определенная подготовка. Исходный субстрат измельчают до фракции 0,4–0,7 мм и разбавляют водой в количестве около 25–30% от сухой массы. В больших объемах смесь требует более тщательного смешивания в устройствах гомогенизации, после чего она готова к загрузке в реактор.

Строительство биореактора

Требования к условиям размещения реактора такие же, как и для пассивного септика. Основная часть биореактора — метантенк — емкость, в которой происходит весь процесс сбраживания. Для снижения затрат на прогрев массы реактор вкапывают в землю. Таким образом температура среды не опускается ниже 12–16 °С, а отток тепла, образующийся при реакции, остается минимальным.

Переработка мусора в газСхема биогазовой установки: 1 — бункер загрузки сырья; 2 — биогаз; 3 — биомасса; 4 — бак компенсатор; 5 — люк для извлечения отходов; 6 — клапан сброса давления; 7 — газовая трубка; 8 — гидрозатвор; 9 — к потребителям

Для метантенков объемом до 3 м 3 допускается использовать капроновые емкости. Поскольку толщина и материал их стенок не препятствуют оттоку тепла, емкости обкладывают слоями пенополистирола или влагостойкой минеральной ваты. Дно котлована бетонируют стяжкой 7–10 см с армированием, чтобы исключить выдавливание реактора из грунта.

Самый подходящий материал для строительства крупных реакторов — армированный керамзитобетон. Он имеет достаточную прочность, низкую теплопроводность и высокий эксплуатационный ресурс. Перед заливкой стен камеры нужно смонтировать наклонную трубу для подачи смеси в реактор. Ее диаметр составляет 200–350 мм, нижний конец должен находиться в 20–30 см от дна.

В верхней части метантенка расположен газгольдер — купольная или конусная конструкция, концентрирующая газ в верхней точке. Газгольдер может быть выполнен из листового металла, однако в небольших установках свод выполняют кирпичной кладкой, а затем оббивают стальной сеткой и штукатурят. При сооружении газгольдера необходимо предусмотреть в его верхней части герметичный проход двух трубок: для забора газа и установки клапана сброса давления. Еще одну трубу диаметром 50–70 мм закладывают для откачки отработанной массы.

Переработка мусора в газ

Емкость реактора должна быть герметичной и выдерживать давление в 0,1 атм. Для этого внутреннюю поверхность метантенка покрывают сплошным слоем обмазочной битумной гидроизоляции, а на вершине газгольдера монтируют герметичный люк.

Отвод газа и обогащение

Из-под купола газгольдера газ отводят через трубопровод в емкость с водяным затвором. Толщина водного слоя над выходом трубки определяет рабочее давление в реакторе и обычно составляет 250–400 мм.

После водяного затвора газ может использоваться в отопительном оборудовании и для приготовления пищи. Однако для работы двигателей внутреннего сгорания нужно более высокое содержание метана, поэтому газ обогащают.

Переработка мусора в газ

Первый этап обогащения — снижение концентрации углекислоты в газе. Для этого можно использовать специальное оборудование, работающее на принципе химической абсорбции или на полупроницаемых мембранах. В домашних условиях обогащение возможно также методом пропускания газа через толщу воды, в которой растворяется до половины СО2. Газ распыляется на мелкие пузырьки через трубчатые аэраторы, насыщенная углекислотой вода должна периодически отводиться и распыляться в условиях нормальной атмосферы. В растениеводческих комплексах такую воду успешно используют в системах гидропоники.

На втором этапе обогащения снижают влажности газа. Эта функция присутствует в большинстве обогатительных устройств фабричного изготовления. Самодельные осушители имеют вид Z-образной трубки, заполненной силикагелем.

Использование биогаза: специфика и оборудование

Большинство современных моделей отопительной техники рассчитаны на работу с биогазом. Устаревшие котлы могут быть относительно легко переоборудованы заменой горелки и устройства подготовки газовоздушной смеси.

Переработка мусора в газ

Для получения газа под рабочим давлением используется обычный поршневой компрессор с ресивером, установленный на работу с давлением в 1,2 от расчетного. Нормализация давления осуществляется газовым редуктором, это помогает избежать перепадов и поддерживать ровное пламя.

Производительность биореактора должна быть как минимум на 50% выше потребления. Излишков газа в производстве не образуется: когда давление превышает 0,05–0,065 атм, реакция почти полностью замедляется, и восстанавливается только после того, как часть газа будет откачана.

Как получают метан из отходов со свалок

Великобритания готовится к огромному всплеску новых биометановых заводов до 2020 года.

Переработка мусора в газБлагодаря инвестициям в размере 400 миллионов фунтов стерлингов в биометановый сектор, к январю 2020 года могут быть введены в эксплуатацию 48 новых британских биометановых заводов, что увеличит общее число британских заводов с 98 сегодня до 146 к концу десятилетия. Анаэробное сбраживание, процесс который преобразовывает органические отходы (еду, отходы земледелия и нечистоты) в биометан, который можно использовать, чтобы обогревать дома, промышленные помещения и др, и производит более низкие загрязнения, чем традиционный газ. Чтобы поставить новые анаэробные установки, в Англии будет происходить универсальный сбор пищевых отходов, чтобы повторить улучшение показателей переработки, наблюдаемое в Шотландии, Уэльсе и Северной Ирландии. Это изменение в политике устранит пищевые отходы от экологически вредной свалки или сжигания. Анаэробное сбраживание пищевых отходов может удовлетворить 30% спроса на газ или электроэнергию в Великобритании и создать около 35 000 рабочих мест. По оценкам Национальной комиссии по инфраструктуре, внедрение универсальных коллекций пищевых отходов в Англии позволит местным властям сэкономить до 400 миллионов фунтов стерлингов капитальных затрат и 1,1 миллиарда фунтов стерлингов эксплуатационных расходов в период между 2020 и 2050 годами. В Великобритании к 2020 году будет создано 48 новых биометановых заводов

Растущая биогазовая промышленность в Великобритании

За последнее десятилетие британская индустрия анаэробного сбраживания выросла более чем на 350% и зарекомендовала себя как мировой лидер в биогазе, а британские компании уже экспортируют знания и оборудование, связанные с биогазом. Великобритания имеет реальную возможность быть в центре растущей мировой биогазовой промышленности, которая имеет потенциал, чтобы быть стоимостью £1 триллион. Шарлотта Мортон, исполнительный директор Ассоциации анаэробного пищеварения и биоресурсов (ADBA) сказал:

“Мы рады видеть, что газораспределительные сети работают вместе, чтобы обеспечить и поддержать этот ожидаемый рост в биометане и взять на себя обязательство безопасно подключить каждый завод биометана к газовой сети. Это позволит этим заводам обеспечить зеленый газ, который нам как стране абсолютно необходим для того, чтобы помочь декарбонизировать газовую сеть и достичь наших целей в области изменения климата.

Как получают биогаз (биометан) из отходов

Переработка мусора в газНа фото: топливные брикеты из мусора

Один из главных аргументов в пользу сортировки мусора – возможность производства топлива из отходов. Причем из бытового мусора можно получать сразу несколько видов топлива, о них мы расскажем в ближайших выпусках.

Сегодня мы расскажем о топливе из так называемых «хвостов» сортировки (массы отходов после извлечения вторичных ресурсов и органики). Такое топливо называют Refuse Derived Fuel или RDF. Это твердое топливо, предназначенное для получения энергии. А так как в ходе жизнедеятельности человека и производственных процессов неизбежно возникает огромное количество энергии, RDF может стать перспективным возобновляемым энергоносителем.

Откуда берется RDF

RDF – это инертная масса, оставшаяся после сортировки массы отходов и выемки из нее как ценного вторичного сырья, так и органических отходов. Вторичное сырье – бумага, картон, стекло, пластик, цветные и черные металлы – идет на переработку, органические отходы могут компостироваться или складироваться на полигоне для получения газа (свалочный газ богат метаном и может сжигаться для производства тепловой и электроэнергии). О том, как проходят процессы сортировки и сбора свалочного газа можно почитать в наших предыдущих материалах.

Переработка мусора в газ

А все, что остается после сортировки, является сырьем для топлива. В основной массе это либо неперерабатываемые материалы, либо перерабатываемые, но сильно загрязненные. По разным подсчетам таких «хвостов» получается до трети от первоначального объема отходов. Эти остатки измельчаются с помощью промышленных шредеров и прессуются в брикеты и гранулы. Это и есть готовое RDF-топливо.

Современные мусоросортировочные комплексы позволяют производить RDF-топливо различного качества в зависимости от требований заказчика. Качество топлива определяется его калорийностью, то есть теплотворной способностью, и количеством вредных примесей. В среднем 1,7 килограмма RDF-топлива выделяют столько же тепла, сколько 1 кубометр природного газа – примерно около 3,5 кВтч/м3. Вредные примеси сильно ухудшают качество RDF-топлива, так как они не позволяют использовать больше 20% от общего количества топлива на конкретном предприятии. Чем качественнее проводится сортировка топлива на мусоросортировочном заводе, тем чище и, соответственно, дороже получается топливо.

Использование RDF-топлива

Основными потребителями такого топлива являются, прежде всего, цементные и металлургические печи. Оборудование таких предприятий позволяет сжигать топливо при высоких температурах (например, в горне доменной печи температура достигает 2250 градусов Цельсия), что позволяет минимизировать количество вредных выбросов.

Переработка мусора в газ

Такая технология мало отличается от сжигания «хвостов» на мусоросжигающих заводах. Использовать такое топливо при более низких температурах опасно для окружающей среды и здоровья человека, поэтому RDF-топливо нельзя применять в коммунальных печах и котельных.

Всемирная организация здравоохранения подсчитала, что люди отправляют в мусорное ведро почти треть всех продуктов питания. Конечно, эти цифры разнятся в зависимости от страны: средний европеец или житель Северной Америки выбрасывает более 100 кг продуктов в год, а бедных странах Азии этот показатель равен примерно 10 кг в год на человека. Тем не менее, суммарно выходит колоссальный объем: 1,3 млрд тонн испорченной пищи в год.

Наша страна по этим показателям не отстает от Европы и даже перегоняет ее: если верить исследованию аналитической компании Frost&Sullivan, различные органические фракции составляют больше половины всех отходов.

Переработка мусора в газ

Усредненный морфологический состав отходов в РФ. Исследование Frost&Sullivan

Ученые задались вопросом, можно ли извлечь пользу из органических отходов. Если с бумагой, древесиной, пластиком, стеклом или металлом все понятно – они отправляются на переработку, что можно сделать с такой массой органики? Один из вариантов – перерабатывать органические отходы для производства биотоплива. Под биотопливом обычно понимают биодизель и биогаз.

Биодизель

Процесс получения биодизеля основан на использовании ферментации углеводов и переэтерификации жиров (при переэтерификации сложные молекулы жиров обмениваются своими структурными элементами, так что в результате у жиров снижается температура плавления, они лучше окисляются кислородом и т. д.).

Переработка мусора в газ

Цистерны для биодизельного топлива в Лаг-Вегасе

На выходе получается дизельное топливо, практически ничем не уступающее минеральному дизелю. Минеральное топливо можно применять как в смеси с обычной соляркой, так и полностью в чистом виде. В Евросоюзе и США принята особая маркировка для смеси биодизеля с обычным топливом: B20, где число после B означает процент биотоплива в смеси, например, В100 – чистое биотопливо.

Главный недостаток биодизеля – температура замерзания. При температурах ниже -10 градусов С топливо начинает кристаллизоваться. Интересно также, что при использовании биодизеля выхлопные газы автомобиля пахнут жареными пирожками.

Биогаз

Из органических отходов можно получить не только топливо, но и газ, ничем не уступающий природному. Биогаз производится в ходе так называемого метанового брожения биомассы – этот процесс похож на тот, что происходит в толще полигонной карты. Брожение происходит под воздействием трех видов бактерий, которые образуют пищевую цепочку: каждый вид бактерий питается продуктами жизнедеятельности предыдущего. Первый вид — гидролизные бактерии, второй — кислотообразующие, третий — метанообразующие. В результате образуется метан (50—87 %) с примесями водорода и сероводорода.После очистки биогаз может использоваться так же, как и природный газ минерального происхождения.

Переработка мусора в газ

Фермы для производства био-метана

Отечественные разработки

Исследователи из Сколковского института науки и технологий совместно с Российской Академией наук предложили еще один способ утилизации органических отходов. По мнению наших соотечественников, он может стать более эффективной альтернативой производству биодизеля и биогаза. В своих экспериментах они применили метод гидротермального сжижения, который не только значительно более энергоэффективен, но и позволяет переводить в биотопливо все сырье с минимальным объемом отходов. Кроме того, метод гидротермального сжижения также позволяет получать биотопливо из влажной биомассы, исключая стадию сушки сырья с неизбежными затратами энергии на эту сушку.

Подвергнув гидротермальному сжижению сыр пармезан, ветчину и яблоки, исследователи обнаружили, что в результате получаются водорастворимая фракция и водонерастворимое масло (в случае яблок получалась только водорастворимая фракция). Молекулярный состав продуктов реакции очень разнообразен и больше напоминает не обычную нефть, а продукты пиролиза древесины (деготь). В перспективе метод гидротермального сжижения можно оптимизировать так, чтобы с его помощью получать разные виды биотоплива – например, биотопливо, пригодное для автомобилей – но сначала нужно более подробно описать, какие именно молекулы получаются при таком способе переработки пищевых отходов.

Биогаз со свалок

Переработка мусора в газ

Сбор свалочного газа. Фото Inkenergy.com

В предыдущих выпусках мы рассказывали о том, как топливо получают из органических отходов и из “хвостов” сортировки. Сегодня мы решили подробно рассказать про свалочный газ, который, по оценкам ученых, является одним из самых перспективных источников энергии, наряду с ветрогенерацией и солнечной энергией. Из-за высокого содержания метана (50-60% в зависимости от состава мусора и условий брожения на полигоне), свалочный газ обладает большой калорийностью и после очистки может заменить природный газ.

Американская межправительственная комиссия по изменению климата (IPCC) подсчитала, что сегодня на планете добывается 1,2 млрд кубических метров свалочного газа в год, из которых выделяют около 430 тысяч тонн метана. Это всего лишь один процент метана от того, что потенциально могли бы дать все существующие полигоны ТБО в мире.

Переработка мусора в газ

Газовая электростанция, работающая на свалочном газе. Фото Inkenergy.com

Лидером по использованию метана, полученного из свалочного газа на сегодняшний день является США. Технология особенно популярна на Западном побережье и на Среднем западе: там действуют более 400 заводов по выработке свалочного газа. При этом всего в Соединенных Штатах функционирует 1812 мусорных полигонов. Однако необходимо отметить, что вырабатывающие газ полигоны расположены по территории страны неравномерно: хотя больше всего мусора производят южные штаты, большая часть газовых проектов располагается в промышленно-развитых Lake States (Огайо, Индиана, Иллинойс, Висконсин, и др.) и Калифорнии. Америка является родоначальником технологии сбора свалочного метана. Первая такая установка открылась на одной из свалок Калифорнии еще в середине 1930-х, а нефтяной кризис 1970-х годов подстегнул развитие технологии. С 1980-х годов американское правительство предоставляет налоговые льготы производителям биогаза.

На втором месте по объемам добычи свалочного газа — европейский лидер в области обращения с отходами – Германия. Постепенно наращивают объемы добычи альтернативного энергоносителя и другие страны Европы: Великобритания, Нидерланды, Франция и Дания.

Переработка мусора в газ

Система по сбору свалочного газа. Фото Inkenergy.com

Если верить прогнозу IPCC, в течение этого столетия свалочный газ может стать одни из самых распространенных видов альтернативного топлива, особенно учитывая количество действующих и законсервированных полигонов ТБО. Кстати, наша страна может стать одним из лидеров по производству свалочного газа, ведь российские свалки ежегодно производят 1,5 миллиона тонн метана – почти 2 процента от общемирового объема.

Подготовлено с использованием материалов журнала “Наука и жизнь”

Мусороперерабатывающий завод по утилизации твердых органических отходов природного и синтетического происхождения в газ, топливо, электроэнергию

Введение
Технология
Описание технологического процесса
Основные технические характеристики базового модуля ЛЭК-3000
Узел приема и подготовки сырья
Требования к сырью
Реактор высокотемпературной конверсии
Система воздухоподготовки и подачи воздуха
Узел кондиционирования синтез-газа
Узел генерации энергии
Система управления и автоматика
КОМПЛЕКТАЦИЯ
ПЕРСОНАЛ
ОБУЧЕНИЕ И СЕРТИФИКАЦИЯ
ГАРАНТИИ
Экология

Введение
Утилизация бытовых отходов, иловых осадков сточных вод, отработанных автомобильных шин, отходов деревообработки, нефтепереработки, сельскохозяйственных и медицинских отходов – острейшая проблема современности.
Применяемые до сих пор методы утилизации отходов – захоронение и сжигание – показали свою нежизнеспособность и привели ряд стран на грань экологической катастрофы.
Вместе с тем, решающее свойство указанных материалов – содержание углерода – основного источника энергии современной цивилизации, – однозначно определяет приемлемый способ их переработки.
За последние 20 лет, параллельно с ростом цен на ископаемые углеводороды, стремительное развитие получила технология газификации, позволяющая производить из отходов синтетический или генераторный газ – смесь СО и Н2 с теплотворной способностью 1200 Ккал – альтернатива природного газа, мазута и угля в паровых котлах, дизельного топлива в дизель-генераторах, универсальное сырье для производства продуктов органической химии, включая моторные топлива второго поколения.

Технология
Технология представляет идею взвешенного взаимодействия с природой при утилизации отходов и разработке полезных ископаемых, а также способ объединения нескольких производств в высокоэффективную технологическую линию в полностью безотходном цикле, в соответствии с самыми строгими требованиями природоохранного законодательства – Локальный энергетический комплекс (ЛЭК).
Применяемые уникальные технические решения позволили создать технологическую линию с нулевым выбросом, перерабатывающую широкий перечень материалов. Автономные, модульные, мобильные, в габаритах 6 и 12-ти метрового морского контейнера – установки не требуют подключения к инженерным сетям, сложных подготовительных строительных работ и пуско-наладки.
Модульность Мусороперерабатывающих заводов позволяет менять потребительские свойства изделия по желанию заказчика в момент её приобретения и наращивать, либо менять её возможности в процессе эксплуатации.
Отличие Мусороперерабатывающих комплексов от установок аналогичного назначения в том, что комплексы являются полностью конструкторской, а не проектной разработкой. Конструкторские решения позволили существенно уменьшить габариты, массу, и, соответственно понизить стоимость серийной установки.
Мусороперерабатывающие комплексы изготавливаются по принципу «полной технологии» как заводское изделие, проходят испытания в цехах производителя, имеют паспорт и инструкцию по эксплуатации и подлежат упрощенному порядку согласования в органах технического надзора.
Конструкция ЛЭК предусматривает трехкратную гарантию бесперебойности работы Комплекса: суточным запасом топлива, дублированием основных агрегатов с возможностью попеременного отключения для профилактики и оборудованием газгольдера или расходным ресивером для хранения резервного топлива опционально.

Описание технологического процесса

Переработка мусора в газ

На рисунках 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 Заказчика, дополнительно предусматривается модуль приема и переработки крупно-габаритного мусора, автомобильных покрышек или медицинских отходов.
Самосвал-мусоровоз заезжает на весовую платформу (1), расположенную перед приемным люком. Система автоматически производит взвешивание. Муниципальные отходы с самосвала-мусоровоза выгружаются в приемный бункер отходов (2). Вид приемного бункера приведен на разрезе А-А. Высота приемного бункера регулируется оператором Комплекса в зависимости от марки автомашины. После загрузки сырья бункер закрывается герметично, подавая сырье на пластинчатый конвейер (3). Конвейер оборудован системами разрывания пакетов и ворошения мусора. Из приемного бункера сырье через герметичную перегородку поступает на полуавтоматическую линию сортировки (4). Линия сортировки оборудована пятью постами ручной сортировки и магнитным сепаратором (5). При сортировке отбираются негорючие материалы: камень, керамика, стекло, цветные черные металлы. Согласно усредненному морфологическому и гранулометрическому составу твердых бытовых отходов содержание негорючих компонентов в исходных ТБО составляет порядка 13 %, из них: черные металлы – 4%; цветные металлы – 0,7%; стекло – 7%; камни, керамика – 1,5%.

Усредненный морфологический и гранулометрический состав твердых бытовых отходов

Переработка мусора в газ

По расчетным данным выход негорючей фракции составляет 15% (560 кг/час) от исходных ТБО, соответственно на дальнейшую переработку поступает 3,15 тонн отходов в час.
Отсортированные материалы через стенку модуля поступают в накопительные бункеры, прессуются и направляются на продажу. Конструкцией линии сортировки предусмотрены все требования по обеспечению безопасности труда и выполнения санитарных норм.
Отсортированные отходы поступают в шредер (6) для измельчения по классу -10±0 мм, после чего подаются на устройство электромагнитной активации (12), где отходы доизмельчаются, обеззараживаются и активируются. Далее, отходы попадают в бункер хранения готового сырья (7), состоящий из двух контейнеров, объемом 120 м3, который является суточным запасом сырья. В бункере (7) отходы пододвигаются к шнековому каналу (8), по которому измельченная масса поступает к реакторам термохимической конверсии (9) для выработки горючего газа. В бункерах и на линии сортировки создается разряжение воздуха для препятствия распространению запахов.
Из реакторов паро-газовая смесь поступает в аппарат вихревой газоочистки (10), где очищается от примесей пара, частиц золы и масел. Отобранные из газа примеси автоматически собираются и возвращаются в бункер готового сырья на дожиг. Очищенный газ поступает на теплообменный аппарат, где охлаждается со 140оС до 40оС. Далее охлажденный и очищенный газ поступает в дизель-генераторы (11) для производства электроэнергии. Выхлопные газы дизель-генератора с температурой 600оС собираются и частично направляются в реакторы (9), и частично на теплообменный аппарат.
Зола, образующаяся в процессе конверсии извлекается из реактора (9) автоматически при температуре 100-120оС и поступает в устройство электромагнитной активации (12) для выделения из состава золы примесей металлов. Разделенные зола и металлы поступают в накопительные бункеры объемом 1м3. В модулях предусмотрена звукоизоляция и вентиляция.
По желанию Заказчика, Мусороперерабатывающий комплекс может быть укомплектован узлом переработки золы, смеси стекла и минералов и производства строительных материалов.

Переработка мусора в газ


Основные технические характеристики базового модуля ЛЭК-3000 электрической мощностью 3 МВт

Переработка мусора в газ

Конструкция мусороперерабатывающего завода предусматривает полностью герметичную линию приема и подготовки сырья с момента поступления мусора на переработку, что исключает распространение неприятных запахов.
В состав линии не включены брикет-пресс для металлолома и дробилка для минералов и стекла.

Узел приема и подготовки сырья
Узел приема подготовки сырья размещается в первых двух контейнерах и включает:

1. приемный люк выгрузки ТБО;
2. линия сортировки на 5 постов;
3. транспортер подачи сырья в шредер;
4. шредер;
5. бункер хранения готового сырья.

Конструкцией предусматривается полностью герметичная линия приема и подготовки сырья с момента поступления мусора на переработку, что исключает распространение неприятных запахов.
В состав линии не включены брикет-пресс для металлолома и дробилка для минералов и стекла.

Требования к сырью
Технология позволяет проводить минимальную сортировку ТБО и отказаться от идеи раздельного сбора мусора. Особенности конструкции реактора позволяют подавать на газификацию частицы сырья толщиной до 10 мм и длинной до 200 мм.
Реакторы конструкции позволяют перерабатывать одновременно несколько видов углеродсодержащего сырья в смеси, что положительно сказывается на энергетическом балансе установки.

Реактор высокотемпературной конверсии
Технология термохимической конверсии углеродсодержащего сырья занимает лидирующие позиции в сфере переработки отходов и получения энергоносителей по цене оборудования, выходу товарных энергоносителей, экологичности и компактности.
Основой технологической линии является реактор высокоскоростной высокотемпературной конверсии сырья с воздушным дутьем и обращенным отбором газа.

Переработка мусора в газ

Основные конструктивные элементы реактора:

1. Гидравлический пресс подачи сырья;
2. Съемная крышка реактора;
3. Дутьевые фурмы;
4. Гидравлический пресс отбора золы;
5. Корпус реактора;
6. Проточный вентилятор;
7. Аэродинамический преобразователь;
8. Рама.

Основные преимущества при использовании реакторов:

* Реактор перерабатывает 500 кг сырья в час при влажности до 65%. При снижении влажности сырья производительность реактора может достигать 750 кг сырья в час.
* Модуль комплекса включает шесть реакторов общей производительностью 3150 кг сырья в час, вырабатывающий 6300 м3 горючего газа в час с тепловым эквивалентом 9450 кВт.
* Синтез-газ, производимый реакторами пригоден для сжигания в дизель-генераторе, модифицированном для работы на газе или для сжигания в паровом или водогрейном котле.

Состав синтез-газа:
Переработка мусора в газ

* Высокий КПД конверсии углерода – до 99%, позволяющий перерабатывать материалы с малым содержанием горючих составляющих (с зольностью до 40%) или с высокой влажностью (до 65%);
* Высокий энергетический КПД;
* Благодаря низкой температуре отбираемого газа и обращенному процессу газификации образование окислов азота, серы, хлора или фтора идет не активно, и содержание вредных веществ находится в пределах ПДК;
* Сера присутствует в газе в восстановленных нелетучих формах (H2S, COS), которые проще поглотить, чем SO2;
* При конверсии происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в безкислородной среде, что дает меньшее количество окислов азота в дымовых газах;
* Зола, выгружаемая из реактора, имеет низкую температуру, не более 300 0С, и практически не содержит остатков углерода.

Реактор полностью герметичен. Подача сырья происходит в верхней части через пневмо-пресс, что позволяет исключить утечку газов из рабочей зоны реактора. Сырье проходит зоны подсушки и газификации.
Для подвода тепла в реактор используется воздушное дутьё. Теплоноситель в рабочую зону подводится радиальным вентилятором через ряды фурм, поддерживая автотермическую реакцию конверсии сырья при ограниченном количестве кислорода. На поддержание реакции расходуется не более 10% сырья.
Перед поступлением в реактор воздух проходит теплообменник и нагревается до температуры 400оС, что увеличивает скорость реакции и уменьшает образование диоксинов. Далее, воздух проходит через аэродинамический преобразователь, активирующий ионы воздуха, и поступает в реактор, способствуя качественной активизации параметров процессов.
Основная рабочая зона реактора имеет рабочую температуру 1300 – 1400оС, что позволяет полностью выделять углерод с эффективностью 98-99% и перерабатывать некоторые виды опасных отходов.
Характеристики газовых выбросов подтвердили высокую экологическую чистоту процесса при сжигании ТБО: концентрация диоксинов в дымовых газах даже без их очистки не превышает 0,1 нг/м3.

Переработка мусора в газ
Когенерационная установка ЛЭК-100. Древесные и резинотехнические отходы. Санкт-Петербург, 2008

Реактор смонтирован в стальной раме или на колесном шасси, в габаритах морского контейнера, что позволяет транспортировать комплекс к новому месту производства и комплектовать установки, включающие от 2-х до 10-ти реакторов мощностью от 1000 до 7500 кг сырья в час.

Переработка мусора в газ

Система воздухоподготовки и подачи воздуха
Реактор потребляет 1500 м3 воздуха в час. Подача воздуха осуществляется проточно радиальным вентилятором. Перед поступлением в реактор воздух проходит через теплообменный аппарат, нагревается до температуры 400оС и через аэродинамический преобразователь. Подготовленная воздушная смесь поступает в рабочую зону реактора через ряды фурм.

Узел кондиционирования синтез-газа
Требования к очистке синтез-газа различаются в зависимости от состава исходного сырья. Перед подачей синтез-газа в дизель-генератор, газ охлаждается с 150оС до 40оС. Для очистки газа используется вихревой скруббер, который отбирает пары, масла и сажу и массообменный аппарат, который очищает газ от кислотных соединений. Полученная водо-золо-масленная эмульсия возвращается в реактор на конверсию.
Технологией предусмотрено отведение сгоревших газов обратно в реактор, где горячие газы способствуют поддержанию рабочей температуры в зоне газификации и экономии сырья на собственное обеспечение.
Наиболее опасные подвижные формы тяжелых металлов, содержащиеся в отходах, при термохимической переработке топлива в реакторе превращаются в неопасные неподвижные окислы металлов, переходящие в золу.
При замене природного газа, мазута или дизельного топлива в тепловых котельных на синтез-газ очистка не применяется. Газ, используемый в водогрейном или паровом котле сгорает полностью, не оставляя следов загрязняющих веществ.
Проведенные исследования на наличие супертоксикантов (диоксинов, дибензофуранов, бенз(а)пирена) в газах показали, что при газификации и дальнейшем сжигании получаемого генераторного газа в горелке или ДВС, содержание этих супертоксикантов в дымовых газах на порядок меньше допустимых величин, принятых в Европе.

Узел генерации энергии
При выработке электроэнергии применяются дизель-генераторы и паровые машины. Их выбор или сочетание целиком зависит от потребностей заказчика в энергоресурсах.
Модуль ЛЭК-3000 имеет в составе восемь силовых агрегатов по 450 кВт каждый.
В когенерационном цикле ЛЭК комплектуются дизель-генераторами отечественного производства или импортными машинами, модифицированными для работы на газе. При переводе дизель-генераторов на синтез-газ показано уменьшение мощности двигателя на 10-15% и увеличение ресурса работы агрегата на 30-40%. Выбор генерирующего оборудования влияет на ресурс агрегата, цену и зависит от пожеланий заказчика.

Система управления и автоматика
Все основные производственные процессы Мусороперерабатывающих заводов автоматизированы и оснащены узлами учета и контроля входящего сырья – по весу, влажности и выходящей продукции по объему и температуре. Установка оборудуется системой GPS, четырьмя вэб-камерами и GSM-контроллером. Все данные передаются в режиме реального времени на центральный пульт управления диспетчерской службы, что позволяет контролировать основные производственные процессы и управлять работой установки. Через GSM-контроллер, в случае необходимости, данные передаются владельцу комплекса и операторам.

Комплектация

Переработка мусора в газ


Персонал

Обслуживание Мусороперерабатывающего завода при работе в три смены, 24 часа в сутки производится коллективом в составе:

Переработка мусора в газ


Обучение и сертификация

В цену Мусороперерабатывающего комплекса включено 10-ти дневное обучение трех операторов ЛЭК. Кандидатов для обучения предоставляет Заказчик. По результатам обучения операторы сдают экзамены на профессиональную пригодность и в случае успешной их сдачи сертифицируются для работы на комплексе. В случае, если обучающийся не показывает должного профессионального уровня при сдаче экзаменов, сертификат на выдается, а Заказчик предоставляет другого кандидата.

Гарантии и техническое обслуживание
Производитель предоставляет гарантию на работу Мусороперерабатывающего завода (ЛЭК) в течение двенадцати месяцев.
Гарантия на реактор термохимической конверсии предоставляется на срок 5 лет. Гарантии на узлы и механизмы сортировочного оборудования, дробилок и электрогенераторов определяются соответственно аналогичным обязательствам заводов-изготовителей и являются выбором Заказчика.
Техническое обслуживание (ТО) проводится один раз в 5000 часов работы Комплекса. В течении первого года работы ТО проводятся за счет производителя. В постгарантийный срок ТО проводиться на основе отдельного договора.
В качестве обеспечения исполнения Контракта производитель предоставляет полис страхования от первоклассной мировой страховой компании.

Экология
Технология является лидером рынка в части производства технологических линий, работающих в безотходном цикле и не наносящих вреда окружающей среде. Замеры выбросов, произведенных на действующих установках, показывают выбросы значительно ниже ПДК и самых строгих европейских норм. Все отфильтрованные фракции поступают в реактор конверсии на дожиг.
Химический состав зольного остатка, образующегося в процессе конверсии, зависит от состава сырья. Муниципальные, твердые бытовые отходы – самый сложный вид сырья, т.к. в мусоре встречаются ртутные лампы, батарейки и другие предметы, содержащие тяжелые металлы. В процессе исследования золы установлено, что летучие соединения, представляющие опасность для здоровья человека при конверсии образуют связанные формы солей. Также, установлено, что стекло, содержащееся в мусоре, способствует остекловыванию тяжелых металлов и их консервации.
По желанию заказчика, Мусороперерабатывающий комплекс может быть укомплектован линией по измельчению отсортированных стекла и минералов, что при добавлении золы и 5-7% цемента дает основу для качественного строительного материала, который может использоваться в благоустройстве и дорожном строительстве.

Если Вас интересует Мусороперерабатывающее оборудование для Мусороперерабатывающих Заводов, то Вы на правильном пути!
Будем рады сотрудничеству с Вами.

Отходы — в — энергию

Как это работает?

Генерация электроэнергии из отходов

Мусоровозы привозят отсортированные отходы, не подлежащие вторичной переработке, в приемный бункер

Отходы грейферным краном загружаются в установки для сжигания

Дымовые газы проходят 3-ступенчатую очистку

Возврат конденсата в пароводяной цикл

Тепло используется для получения пара

Тепловая энергия пара преобразуется в электрическую

Зола
нейтрализуется путем цементирования

Из шлака отбираются полезные фракции: черные и цветные металлы. Остальное направляется на дорожное строительство

Электроэнергия поставляется в сеть для нужд потребителей

Прием отходов

Переработка мусора в газ

Заезжающие на территорию завода мусоровозы проходят обязательный радиационный контроль, процедуру взвешивания и учета. При обнаружении повышенного уровня радиации мусоровоз направляется на специальную стоянку. После учета отходы выгружаются в приемный бункер.

Крупногабаритные отходы предварительно дробятся. Грейферный кран перемещает отходы из приемного бункера в загрузочный, а затем посредством поршневого питателя отходы направляются в топку с движущейся колосниковой решеткой.

Высокотемпературное сжигание

Переработка мусора в газ

Сжигание отходов осуществляется на подвижной колосниковой решетке, охлаждаемой воздухом. Максимальная температура в зоне горения составляет порядка 1260°С. Равномерный процесс горения исключает недожег, что обеспечивает экологическую безопасность завода. Горение отходов происходит без использования дополнительного топлива.

Дымовые газы, образующиеся в процессе сжигания, поступают в котел, где более 2 секунд выдерживаются при температуре свыше 850°С, что обеспечивает разрушение диоксинов. Энергия дымовых газов преобразуется в котле в энергию пара, который затем используется для производства электроэнергии. Пар, поступающий на производство энергии, и дымовые газы циркулируют в разных контурах и никогда не смешиваются в технологическом процессе.

При сжигании отходов образуется шлак, который направляется на дорожное строительство.

Переработка мусора в газ

Система очистки
дымовых газов

Переработка мусора в газ

Завод оборудован трёхступенчатой сухой системой очистки дымовых газов, обеспечивающей соответствие самым строгим экологическим стандартам.

Первая ступень очистки находится в котле: дымовые газы более 2 секунд выдерживаются при температуре свыше 850°С, что обеспечивает разложение диоксинов. Также в котле происходит нейтрализация оксидов азота.
Вторая ступень – очистка в реакторе от органических веществ, тяжелых металлов и кислотных составляющих с помощью активированного угля и гашеной извести. На этой стадии разрушаются вторичные диоксины, которые образуются при охлаждении дымовых газов на выходе из котла.
Третья ступень – очистка дымовых газов в рукавном фильтре от золы, пыли и продуктов газоочистки.
После очистки дымовые газы удаляются через трубу, на выходе из которой происходит мониторинг выбросов вредных веществ. Данные мониторинга доступны в режиме реального времени.

Преимуществом сухой системы газоочистки является отсутствие выбросов загрязненных сточных вод.

Утилизация твёрдых отходов через газификацию и электрофикацию производств

Переработка мусора в газ

На сегодняшний день известны три сравнимые между собой технологии термохимической переработки ТБО: прямое сжигание, пиролиз и газификация.

Сжигание – наиболее применяемый метод утилизации ТБО. Конечные продукты прямого сжигания – зола и значительные объемы токсичных летучих вещества (бензапирена) и хлорсодержащих (диоксинов), выбрасываются в окружающую среду! С учетом этого эффективная (экологически чистая) утилизация должна строиться не на простом сжигании, а на глубокой переработке с промежуточной нейтрализацией этих компонентов.

Пиролиз (термическое разложение без доступа воздуха).Применение пиролиза для утилизации ТБО дает возможность предотвратить загрязнение окружающей среды, так как процесс идет в герметичных условиях. Однако опыт переработки ТБО в пиролизных установках показывает,что выделяющегося пиролизного газа часто не хватает даже для собственных нужд, не говоря уж об излишках. Кроме того, сейчас газообразные и жидкие продукты пиролиза в гораздо большей степени можно отнести к отходам производства, нежели чем к товарному продукту. Доведение их до требуемого уровня потребует значительных материальных и временных затрат.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что все рассмотренные способы утилизации ТБО, кроме газификации, не могут решить проблемы утилизации имеющихся и вновь образующихся ТБО с учетом экологических требований и экономических показателей реализации проекта.

Технология газификации

Известно, что диспергирование и гомогенизирование биотоплива снижает неполноту сгорания углеводородных соединений, при этом степень обезвреживания имеющихся вредных примесей многократно увеличивается по сравнению с обычным сжиганием.

Необходимым условием для последующей успешной и экологически чистой утилизации ТБО является их подготовка (сортировка, сушка до влажности 15-20%, предварительное измельчение с удалением металлических остатков на рубительной машине).

Базовым в составе предлагаемого комплекса является газогенератор обращенного процесса газификации.

Газификация ТБО, предварительно подготовленных и высушенных до необходимой влажности, осуществляется путем термического разложения с недостатком кислорода при температуре 1100-1400 °С. При этом имеющийся в ТБО вредные вещества параллельно с выделением летучих веществ переходят в газообразное состояние. Последовательно происходящие при газификации сначала окислительные, затем при прохождении газами слоя раскаленного угля восстановительные процессы обеспечивают в результате термохимических реакций получение генераторного газа. Полученный в газогенераторе газ, содержащий горючие газы (водород, окись углерода и некоторое количество метана), может использоваться как для теплового применения путем сжигания в специальных горелках, так и для производства электроэнергии после его предварительной очистки и охлаждения.

При утилизации ТБО по предлагаемой технологии образуются следующие виды побочных продуктов: шлак и сухая зола в зольнике газогенератора и летучая зола после циклона, отработанная оборотная вода(10% от общего объема в сутки), сгущенный осадок в отстойнике электрофильтра и выхлопные (дымовые) газы.

Образующаяся сухая зола и шлак утилизируются.

Сгущенный осадок в отстойнике водного скруббера и электрофильтра утилизируется или отправляется на повторную газификацию.

Выхлопные газы на выходе электроагрегата соизмеримы по составу и концентрации вредных веществ с выхлопными газами, где в качестве топлива используется природный газ, и не представляют экологической угрозы.

Полученная при газификации ТБО электрическая и тепловая энергия может быть использована для электроснабжения и отопления.

Этапы переработки ТБО

Первый этап. Сортировка и измельчение ТБО с одновременной выборкой металлических включений.

Второй этап. Сушка исходного сырья в камере предварительной сушки путём использования тепла выхлопных газов и подготовка к газификации.

Третий этап. Газификация сырья требуемой влажности с получением синтез-газа при недостатке кислорода.

Четвёртый этап. Очистка и охлаждение синтезированных газов для обеспечения требуемых показателей очистки. При необходимости возможен отбор тепловой энергии для подачи сторонним потребителям.

Пятый этап. Подача очищенных и охлажденных газов для питания газопоршневых электрогенераторов, вырабатывающих электрическую энергию для подачи в сеть.

Инновационные технологии, лежащие в основе создания универсальных комплексов для переработки отходов УГК ЭКО-1000, производства завода «Техно-Т» позволяют превратить ТБО в востребованную качественную продукцию – электроэнергию, доступную для питания любых потребителей.

Универсальный комплекс УГК ЭКО-200, производства «Техно-Т» и его конкурентные преимущества

Известные конструкции аппаратов для термо-химического разложения углеводородов фактически сводятся к трем основным типам:

к установкам шахтного типа,

к аппаратам со взвешенным слоем.

В последнее время появились новые установки, которые хоть и не нашли пока практического применения, однако достойны, по крайней мере, упоминания, т.к. содержат плодотворные идеи:

проходного типа (абляционные).

Основными недостатками традиционных аппаратов являются:

крайне низкие скорости процессов тепло- и массопереноса (барабанные аппараты), что приводит к достаточно большому времени разложения твердых углеводородов (до 8-ми часов и более);

неравномерное распределение газовых потоков теплоносителя в сечении аппаратов, приводящее к неравномерности обработки твердых частиц, т.е. к получению товарного продукта, отличающегося по качеству;

большой разброс времени пребывания частиц в зоне обработки, требующий увеличения среднего времени их обработки, т.е. к перерасходу энергии (аппараты со взвешенным типом).

В новых аппаратах главным недостатком является присутствие рабочего органа – шнека в зоне синтеза жидких продуктов, приводящее к засмаливанию этого органа, требующее ежедневной очистки аппарата. Абляционные аппараты относятся, как и иные аппараты, к числу новых, находящихся в стадии изучения, и требуют значительных усилий для промышленного внедрения.

В основу разработки комплекса УГК ЭКО-200 для различных видов отходов с получением электроэнергии заложено несколько инноваций как технологического, так и конструктивного характера.

Дополнительные экономические преимущества универсальных комплексов УГК ЭКО-200 производства «Техно-Т»:

Комплексы просты в эксплуатации. Они могут быть смонтированы как на удалении от источника сырья, так и в непосредственной близости от него.

Процесс утилизации отходов абсолютно экологичен – выбросы при утилизации отходов – только выхлопные газы газопоршневого двигателя.

Комплексы экологически безопасны и практически безотходны.

Комплексы быстроокупаемы, т.к. при их помощи из опасных и вредных отходов при минимальных затратах производится высоколиквидная продукция – электрическая и тепловая энергия.

Производительность комплексов варьируется, исходя из объемов отходов, имеющихся в наличии для переработки.

Состав комплекса УГК ЭКО-200

Бункер-накопитель – предназначен для создания запаса топлива (до 4-х часов непрерывной работы),

Конвеер – обеспечивает подачу топлива в загрузочный бункер,

Шлюзовый питатель – обеспечивает герметичную подачу топлива в газогенератор,

Газогенератор – генерирует синтез-газ из твердого топлива (брикет ТБО),

Вентилятор наддува – способствует улучшению работы газогенератора(обеспечивает равномерный процесс газификации),

Циклон – обеспечивает первичную очистку газа (забирает 80% сажи) (дальнейшая очистка циклона происходит с помощью шнека),

Золосборник – накапливает золу в газогенераторе, очищается шнеком,

Фильтр тонкой очистки (водный скруббер) – обеспечивает очистку и охлаждение газа до температуры окружающей среды,

Электрофильтр-влагоотделитель – осуществляет окончательную очистку газа от примесей. Препятствует попаданию излишней влаги в двигатель. Также является защитным накопителем воды перед двигателем,

Центробежный промыватель газа – обеспечивает дополнительную очистку и требуемое давление в ресивере,

Ресивер-накопитель газа – обеспечивает стабильность и равномерность подачи газа в двигатель,

Автоматика – следит за режимами работы газогенератора и уровнем топлива в газогенераторе, подает сигнал при достижении топлива критического уровня, обеспечивает автоматическую подачу топлива от бункера накопителя до газогенератора.

Ориентировочная стоимость комплекса – уточняется после согласования Технического задания.

Ванна расплава солей щелочных металлов – обеспечивает очистку газа от хлорсодержащих веществ(диоксинов).

Описание производимой продукции

В результате переработки ТБО товарной продукцией являются электрическая и тепловая энергия.

Для расчёта качественных финансовых показателей в данном проекте принимается основной вид вырабатываемой при утилизации отходов продукции – электрическая энергия, направляемая в общие энергосети.

Тепловая энергия в расчёте не принимает участие, так как её реализация возможна только при наличии потребителей тепла, находящихся в непосредственной близости от площадки переработки ТБО. Также, часть тепловой энергии используется для работы сушильных камер, часть тепловой энергии подается в производственные помещения для поддержания требуемой температуры в холодное время года

В процессе утилизации отходов вырабатывается электрическая энергия. Минимальное количество выработанной электроэнергии составляет от 1 кВт с каждых переработанных 1,2 кг ТБО. Электроэнергия доступна для питания различных потребителей, для поставки в общие электро-сети. Все параметры вырабатываемой электроэнергии (сила тока, частота, напряжение) соответствуют нормативным.

Инфраструктура, особые требования к производству, энергетическое и инженерное обеспечение производства.

Универсальный комплекс УГК ЭКО – 200 может быть установлен как в здании, так и под открытым небом. Специфических требований к монтажу и площадке нет.

Газопоршневые двигатели с электрогенераторами должны устанавливаться в помещениях, измельчители и участки складирования подготовленного сырья, блоки сушки и подготовки будут расположены в быстровозводимых зданиях-ангарах.

Помещение, в котором будет располагаться обслуживающий комплекс персонал будет отапливаться тепловой энергией, вырабатываемой комплексами в соответствии с действующими нормами и правилами.

Воздухообмен в помещении должен быть устроен по принципу «сверху-вверх». В качестве помещения для обслуживающего персонала данным проектом предлагается использовать помещение в производственном корпусе (быстровозводимом ангаре), отделённой перегородками от основного производства. При этом, электричество и отопление для нужд этого помещения будет использоваться вырабатываемое комплексом.

Все рабочие места должны иметь нормальное освещение.

К работе могут быть допущены только лица, прошедшие профессионально-техническую подготовку, медицинский осмотр, изучившие инструкции по технике безопасности.

Биогаз и биогазовые установки

Газ широко применяется как для промышленности, в том числе и химической (например, сырье для получения пластмасс) так и в быту. В бытовых условиях газ используют для отопления жилых частных и многоквартирных домов, приготовления пищи, нагревания воды, как топливо для машин и т.д.

В экологическом отношении газ один из самых чистых видов топлива. Если сравнить с другими видами топлива наименьшее количество выбросов вредных веществ.

Но если мы говорим о газе то автоматически подразумеваем природный газ добываемый из земных недр.

Как то однажды я на ткнулся в газете на статью в которой рассказывалось как один дед собрал не хитрую установку и получает газ из навоза. Меня эта тема очень заинтересовала. И я хотел бы рассказать об этой альтернативе природному газу – это биогаз. Я считаю, что эта тема довольно интересна и полезна простым людям и особенно фермерам.

На подворье любого крестьянского хозяйства можно использовать не только энергию ветра, солнца, но и биогаза.

Биогаз — газообразное топливо, продукт анаэробного микробиологического разложения органических веществ. Технология получения газа экологически чистый, безотходный способ переработки, утилизации и обеззараживания разнообразных органических отходов растительного и животного происхождения.

Сырьем для получения биогаза является обыкновенный навоз, листья, трава, в общем, любой органический мусор: ботва, пищевые отходы, опавшие листья.

Получаемый газ — метан это результат жизнедеятельности метановых бактерий. Из метана — его еще называют болотным или рудничным газом на 90-98 % состоит природный газ, который используется в быту.

Установка для получения газа очень проста в изготовлении. Нам нужна основная емкость, ее можно сварить самому либо использовать какую — то уже готовую это может быть все что угодно. По бокам емкости нужно установить теплоизоляцию, для использования установки в холодное время года. Сверху делаем пару люков. От одного из них присоединяем трубки для отвода газа. Для интенсивного процесса брожения и выделения газа, смесь нужно периодически перемешивать. Поэтому нужно установить приспособление для перемешивания. Далее газ нужно собрать и складировать либо использовать по назначению. Для сбора газа можно использовать обычную автомобильную камеру, а далее если имеется компрессор сжимать и закачивать в баллоны.

Принцип работы довольно прост: через один люк загружается навоз. Внутри происходит разложение этой биомассы специальными метановыми бактериями. Чтобы процесс проходил интенсивнее, содержимое нужно перемешивать и желательно подогревать. Для обогрева можно установить внутри трубки по которым должна циркулировать горячая вода. Метан выделившийся в результатом жизнедеятельности бактерий по трубкам попадает в автомобильные камеры, а когда его накапливается достаточное количество, при помощи компрессора сжимаем и закачиваем в баллоны.

В теплую погоду или при использовании искусственного подогрева установка может давать достаточно большое количество газа, около 8 м 3 /сут.

Так же газ возможно получать из бытовых отходов со свалок, но проблемой являются химикаты используемые в быту.

Метановые бактерии находятся в кишечники животных и, следовательно, в навозе. Но для того чтобы они начали работать нужно ограничить их взаимодействие с кислородом, так как он угнетает их жизнедеятельность. Именно поэтому нужно создавать специальные установки, чтобы бактерии не контактировали с воздухом.

В получаемом биогазе концентрация метана немногониже чем вприродном, следовательно при е го сжигании он будет давать немного меньше тепла. При сжигании 1 м 3 природного газа выделяется 7-7,5 Гкал, то при биогаза — 6-6.5 Гкал.

Этот газ подходит как для отопления (у нас еще есть общие сведения об отоплении на сайте) так и для использования в бытовых плитах. Себестоимость биогаза низкая, а в некоторых случаях вообще практически равна нулю, если все сделано из подручных материалов и вы держите, например корову.

Отходы от производства газа- это биогумус — органическое удобрении в котором в процессе гниения без доступа кислорода перегнивает все от семян сорняков, а остаются только полезные микроэлементы необходимые растениям.

За границей даже есть методы создания искусственных месторождений газа. Выглядит это следующим образом. Поскольку большая доля в выбрасываемом бытовом мусоре это органика, которая может гнить и давать биогаз. Чтобы газ начал выделятся нужно лишить органику взаимодействия своздухом. Поэтому отходы закатывают слоями, а верхний слой делают из газоводонепроницаемого материала, например глины. Потом бурят скважины и добывают газ как из природных месторождений. И одновременно решается несколько проблем, это утилизация отходов и получение энергии.

При каких условиях получается биогаз?

Условия получения и энергетическая ценность биогаза

Для того что бы собрать малогабаритную установку необходимо знать из какого сырья и по какой технологии можно получить биогаз.

Газ получается в процессе разложения (ферментации) органических веществ без доступа воздуха (анаэробный процесс): помет домашних животных, солома, ботва, опавшие листья и др. органические отходы, образующиеся в индивидуальном хозяйстве. Отсюда следует, что биогаз можно получать из любых хозяйственно бытовых отходов которые могут разлагаться и бродить в жидком или влажном состоянии.

Процесс разложения (ферментации) проходит в две фазы:

  1. Разложение биомассы (гидротация);
  2. Газификация ( выделение биогаза).

Эти процессы происходят в ферментаторе (анаэробной биогазовой установке).

Ил полученный после разложения в биогазовых установках, повышает плодородие почв и урожайность повышается 10-50%. Таким образом, получается ценнейшее удобрение.

Биогаз состоит из смеси газов:

Метановое брожение — это сложный процесс брожения органических веществ — бактериальный процесс. Главное условие протекания этого процесса, наличие тепла.

В процессе разложения биомассы образуется тепло, которого достаточно для протекания процесса, что бы сохранить это тепло ферментатор необходимо теплоизолировать. При понижении температуры в ферментаторе снижается интенсивность газовыделения, так как микробиологические процессы в органической массе замедляются. Поэтому надежная теплоизоляция биогазовой установки (биоферментатора) одно из наиболее важных условий ее нормальной работы. При загрузке навоза в ферменттатор необходимо смешивать с горячей водой с температурой 35-40 о С. Это поможет обеспечить необходимый режим его работы.

При догрузке потери тепла нужно сводить к минимумуИнженерная помощь по биогазу

Для лучшего обогрева ферментатора можно использовать «тепличный эффекта». Для этого над куполом устанавливают деревянный или легкий металлический каркас и покрывают полиэтиленовой пленкой. Наилучшие результаты достигаются при температуре сырья, которое сбраживается 30-32°С и влажности 90-95 %. В районах средней и северной полосы часть получаемого газа необходимо расходовать в холодные периоды года на дополнительный подогрев сбраживаемой массы, что усложняет конструкцию биогазовых установок.

Установки несложно соорудить в индивидуальных хозяйствах в виде специальных ферментаторов для сбраживания биомассы. Основным органическим сырьем для загрузки в ферментатор является навоз.

При первой загрузке навоза КРС процесс ферментации должен быть не менее 20 сут, свиного не менее 30 сут. Газа получить можно больше при загрузке смеси из различных компонентов по сравнению с загрузкой, например навоза КРС.

Например, смесь навоза КРС и птичьего помета при переработке дает до 70% метана в биогазе.

После того как процесс сбраживания стабилизировался, нужно загружать сырье каждый день не более 10% от количества перерабатываемой в ферментаторе массы.

Рекомендуемая влажность сырья летом 92-95 %, зимой — 88-90 %.

При ферментации помимо производства газа происходит обеззараживание органических веществ. Органические отходы избавляются от патогенной микрофлоры, дезодорация выделяемых неприятных запахов.

Образующийся ил нужно периодически выгружать из ферментатора, его используют как удобрение.

При первом наполнении биогазовой установки отбираемый газ не горит, это происходит, потому что первый полученный газ содержит большое количество углекислого газа, около 60%. Поэтому его необходимо выпустить в атмосферу, и через 1-3 дня работа биогазовой установки стабилизируется.

Таблица №1- количество газа получаемого получаемого за сутки при ферментации экскриментов одного животного

Получаемый оббьем газа, м 3 /сут

По количеству выделяемой энергии 1 м 3 биогаза эквивалентен:

  • 1,5 кг каменного угля;
  • 0,6 кг керосина;
  • 2 кВт/ч электроэнергии;
  • 3,5 кг дров;
  • 12 кг навозных брикетов.

Конструкция малогабаритных биогазовых установок

Переработка мусора в газ

Рисунок 1 — Схема простейшей биогазовой установоки с пирамидальным куполом: 1 — яма для навоза; 2 — канавка — гидрозатвор; 3 — колокол для сбора газа; 4, 5 — патрубок для отвода газа; 6 — манометр.

Согласно приведенным на рисунке 1, размерам оборудуют яму 1 и купол 3. Яму облицовывают железобетонными плитами толщиной 10 см, которые штукатурят цементным раствором и для герметичности покрывают смолой. Из кровельного железа сваривают колокол высотой 3 м, в верхней части которого будет скапливаться биогаз. Для зашиты от коррозии колокол периодически красят двумя слоями масляной краски. Еще лучше предварительно покрыть колокол изнутри свинцовым суриком. В верхней части колокола устанавливают патруоок 4 для отвода биогаза и манометр 5 для измерения его давления. Газа отводящий патрубок 6 можно изготовить из резинового шланга, пластмассовой или металлической трубы.

Вокруг ямы — ферментатора устраивают бетонную канавку — гидрозатвор 2. наполненную водой, в которую погружают нижний бортик колокола на 0.5 м.

Переработка мусора в газ

Рисунок 2 — Устройство для отвода конденсата: 1 — трубопровод для отвода газа; 2 — U-образная труба для конденсата; 3 — конденсат.

Подавать газ, например к кухонной плите можно по металлическим, пластмассовым или резиновым трубкам. Чтобы зимой из-за замерзания конденсирующейся воды трубки не размерзались, применяют несложное устройство показанное на рисунке 2: U — образную трубку 2 присоединяют к трубопроводу 1 в самой нижней точке. Высота ее свободной части должна быть больше давления биогаза (в мм. вод. ст.). Конденсат 3 сливается через свободный конец трубки, при этом не будет утечки газа.

Переработка мусора в газ

Рисунок 3 — Схема простейшей биогазовой установоки с коническим куполом: 1 — яма для навоза; 2 — купол (колокол); 3 — расширенная часть патрубка; 4 — труба для отвода газа; 5 — канавка — гидрозатвор.

В установке приведенной на рисунке 3 яму 1 диаметром 4 мм глубиной 2 м обкладывают внутри кровельным железом, листы которого плотно сваривают. Внутреннюю поверхность сварного резервуара покрывают смолой для антикоррозионной зашиты. С наружной стороны верхней кромки резервуара из бетона устраивают кольцевую канавку 5 глубиной до 1 м, которую заливают водой. В нее свободно устанавливают вертикальную часть купола 2, закрывающую резервуар. Таким образом, канавка с залитой в нее водой служит гидрозатвором. Биогаз собирается в верхней части купола, откуда через выпускной патрубок 3 и далее по трубопроводу 4 (или шлангу) подается к месту использования.

В круглый резервуар 1 загружается около 12 куб.м органической массы (желательно свежего навоза), которая заливается жидкой фракцией навоза (мочой) без добавления воды. Через неделю после заполнения ферментатор начинает работать. В данной установке емкость ферментатора составляет 12 куб,м, что дает возможность сооружать ее для 2-3 семей, дома которых расположены недалеко. Такую установку можно построить на подворье, если семья выращивает, например бычков или содержит несколько коров.

Переработка мусора в газ

Рисунок 4 — Схемы вариантов простейших установок: 1 — подача органических отходов; 2 — емкость для органических отходов; 3 — место сбора газа под куполом; 4 — патрубок для отвода газа; 5 — отвод ила; 6 — манометр; 7 — купол из полиэтиленовой пленки; 8 — водяной затвор и водяное отопление; 9 — груз; 10 — цельносклеенный полиэтиленовый мешок.

Конструктивно-технологические схемы простейших малогабаритных установок приведены на рисунке 4. Стрелками обозначены технологические перемещения исходной органической массы, газа, ила. Конструктивно купол может быть жестким или изготовленным из полиэтиленовой пленки. Жесткий купол можно выполнить с длинной цилиндрической частью для глубокого погружения в перерабатываемую массу плавающимрисунок 4, г, или вставленным в гидравлический затвор рисунок 4, д. Купол из пленки можно вставить в гидрозатвор рисунок 4, е, или изготовить в виде цельносклеенного большого мешка рисунок 4, ж. В последнем исполнении на мешок из пленки укладывают груз 9 чтобы мешок не очень раздувался, а также для образования под пленкой достаточного давления.

Газ, который собирается под куполом или пленкой, поступает по газопроводу к месту использования. Чтобы избежать взрыва газа на выпускном патрубке можно установить отрегулированный на определенное давление клапан. Однако, опасность взрыва газа маловероятна, поскольку при значительном повышении давления газа под куполом последний будет приподнятый в гидравлическом затворе на критическую высоту и опрокинется, выпустив при этом газ.

Выработка биогаза может быть снижена из-за того, что на поверхности органического сырья в ферментаторе при ее брожении образуется корка. Для того, чтобы она не препятствовала выходу газа, ее разбивают, перемешивая массу в ферментаторе. Перемешивать можно не вручную, а путем присоединения снизу к куполу металлической вилки. Купол поднимается в гидравлическом затворе на определенную высоту при накоплении газа и опускается по мере его использования.

Благодаря систематическо.му движению купола сверху-вниз, соединенные с куполом вилки будут разрушать корку.

Высокая влажность и наличие сероводорода (до 0,5 %) способствует повышенной коррозии металлических частей биогазовых установок. Поэтому состояние всех металлических элементов ферментатора регулярно контролируют и места повреждении тщательно защищают, лучше всего свинцовым суриком в один или два слоя, а затем красят в два слоя любой масляной краской.

Переработка мусора в газ

Рисунок 5. Схема биогазовой установки с подогревом: 1 — ферментатор; 2 — деревянный щит; 3 — заливная горловина; 4 — метантанк; 5 — мешалка; 6 — патрубок для отбора биогаза; 7 — теплоизоляционная прослойка; 8 — решетка; 9 — сливной кран для переработанной массы; 10 — канал для подачи воздуха; 11 — воздуходувка.

Биогазовая установка с подогревом сбраживаемой массы теплом, выделяемым при разложении навоза, в аэробном ферментаторе, приведена на рисунке 5. включает метантанк — цилиндрическую металлическую емкость с заливной горловиной 3. сливным краном 9. механической мешалкой 5 и патрубком 6 отбора биогаза.

Ферментатор 1 можно сделать прямоугольным и3 деревянных материалов. Для выгрузки обработанного навоза соковые стенки выполнены съемными. Пол ферментатора — решетчатый, через технологический канал 10 воздух продувают из воздуходувки 11. Сверху ферментатор закрывают деревянными шитами 2. Чтобы уменьшить потери тепла, стенки и днище изготавливают с теплоизоляционной прослойкой 7.

Работает установка так. В метантанк 4 через головину 3 заливают предварительно подготовленный жидкий навоз влажностью 88-92 %, уровень жидкости определяют по нижней части заливной горловины. Аэробный ферментатор 1 через верхнюю открывающуюся часть заполняют подстилочным навозом или смесью навоза с рыхлым сухим органическим наполнителем (солома, опилки) влажностью 65-69 %. При подаче воздуха через технологический канал в ферментаторе начинает разлагаться органическая масса и выделяется тепло. Его достаточно для подогрева содержимого метантанка. В результате происходит выделение биогаза. Он накапливается в верхней части метантанка. Через патрубок 6 его используют для бытовых нужд. В процессе сбраживания навоз в метантенке перемешивается мешалкой 5.

Такая установка окупится уже за год только за счет утилизации отходов в личном хозяйстве. Приблизительные значения по расходу биогаза приведены в таблице 2.

Таблица №2 – приблизительные значения по расходу биогаза

Мусор вместо газа

С недавних пор переработка мусора в России стала возобновляемым источником энергии. Решение правительства РФ, по мнению некоторых экспертов, выглядит своеобразным способом профинансировать дорогостоящие проекты пяти мусоросжигательных заводов, которые госкорпорация «Ростех» собирается построить в Подмосковье и Татарстане. Они получат господдержку по линии ВИЭ (речь идет о некоем аналоге договоров на поставку мощности, которые сейчас заключаются с инвесторами в солнечные и ветровые станции, а также с мини-ГЭС). То есть, как ни крути, но во главу угла поставлена задача производства электроэнергии (порядка 335 МВт на все пять предприятий), за которую придется платить участникам рынка, а не утилизация твердых бытовых отходов (ТБО).

В то же время некоторые предприятия в России уже доказали, что отходы можно использовать в качестве топлива более эффективно. И тоже производить энергию, но не для рынка, где ее хватает, а для собственных, сугубо утилитарных, нужд. Одна из таких компаний – LafargeHolcim, которая управляет четырьмя заводами – в Воскресенске и Коломне (Московская область), пос. Ферзиково (Калужская область) и Вольске (Саратовская область), и занимает порядка 10% в производстве цемента в России. ТБО здесь называют альтернативным видом топлива (АТ). Компания Lafarge (в 2015 году в результате объединения со швейцарской Holcim вошла в группу LafargeHolcim) начала заменять ископаемые виды топлива альтернативными на своих предприятиях в разных странах еще в конце 1970-х годов. Сегодня АТ используется на 84% заводов LafargeHolcim по всему миру.

«Цементные предприятия могут быть частью национальной сети по совместной переработке ресурсов, которая позволит оптимизировать добычу ресурсов и резко уменьшить долю отходов, которая размещается на полигонах, – заявил в интервью «Кислород.ЛАЙФ» руководитель направления альтернативного топлива LafargeHolcim Россия Василий Юферов. – Для этого необходимо создавать всю цепочку управления отходами, выводить ее на современный уровень. В Калужской области, например, это сейчас происходит – мы развиваем партнерство с поставщиками отходов, которые выстраивают свои технологические линии в соответствии с производственными и экологическими стандартами применения АТ». Мы решили узнать подробнее, как там все организовано.

Переработка мусора в газ

В этом фильме 2013 года рассказывается, что бытовые отходы, промышленные масла и рисовая шелуха могут стать частью процесса производства цемента. Поскольку в Lafarge такие отходы рассматривают как практически неисчерпаемый источник энергии для заводов, который может заменить ископаемое топливо и сократить выбросы СО2. Цель у компании тогда, еще до объединения с Holcim, была такова – довести долю АТ до 50% к 2020 году.


Как все начиналось?

«Процесс использования АТ на заводе организован и налажен, построено отдельно стоящее здание, в котором расположен цех, включающий линию по измельчению предварительно отсортированных отходов. Сотрудники, работающие с альтернативным топливом, прошли соответствующую подготовку и обучение. Оборудование по подаче АТ произведено в Германии, поэтому в его промышленной безопасности можно не сомневаться», – объясняет Юферов. Производственные мощности цеха АТ в Ферзиково рассчитаны на 450 тыс. тонн поступающего сырья в год, из которых – после переработки – получается порядка 150 тыс. тонн АТ. Важно понимать, что в печи идет не просто сортированный мусор, а именно топливо, за рубежом его называют RDF (Refuse Derived Fuel). «В среднем мы получаем порядка 12-15 Гдж энергии с каждой тонны в процессе использования. Требования к качеству очень высоки, и компаниям-сортировщикам, с которыми мы работаем, приходится им соответствовать», – рассказывает Юферов.

По его словам, «еще до поступления на завод, на уровне заключения контрактов с поставщиками, прописываются строгие критерии отбора отходов: крупность, влажность, дополнительное содержание различных веществ и т.д. То есть выступать подрядчиком завода может только тот оператор, который в состоянии обеспечить нужным образом сортированный и безопасный с точки зрения примесей и радиоактивности материал».

Технологически на заводе в Ферзиково можно использовать в качестве АТ сортированные и измельченные коммунальные и промышленные отходы (бумага, картон, текстиль, резина, дерево), а также отработанные шины, шламы муниципальных сточных вод, растворители, отработанные масла, нефтяные отходы и даже пластики. Запрещены для использования радиоактивные и биологически опасные отходы, несортированные ТБО, сжиженный газ и отходы с повышенным содержанием хлора. «Конкретный вид АТ зависит от специфики региона. Например, LafargeHolcim в Малайзии использует скорлупу ореха масличной пальмы, на Филлипинах – рисовую шелуху. Суть в том, что подобные проекты позволяют создавать экономику замкнутого цикла, сохраняющую природу и решающую задачи местных сообществ», – отмечает Юферов.

Перед доставкой на завод материал предварительно сортируют, отделяя крупные металлические части, камни, стекло, органику. При поступлении на завод будущее АТ проходит лабораторный контроль, благодаря чему поступающий в цех материал уже имеет все необходимые экологические паспорта и сертификаты. На заводе транспорт с топливом разгружается в закрытый приемный бункер. После разгрузки уже оттуда его перемещают на шредер (изготовлен в Германии фирмой Weima) с помощью крана (два крана, используемые в цехе, изготовлены на Троицком крановом заводе). Производительность шредера (измельчителя) – до 15 тонн в час. После измельчения материал по конвейеру проходит через магнитный сепаратор, на котором отделяются мелкие металлические части. Затем подготовленное топливо попадает на подвижную решетку с сотами определенного размера. Крупные частицы отсеиваются и возвращаются для повторного измельчения. Материал требуемой крупности отправляется на склад готовой продукции. Далее, с помощью крана, АТ подается на закрытый конвейер и доставляется до точки подачи на башне предварительного нагрева. И затем поступает в печь.

«Работа цементных печей обеспечивает безопасные условия сгорания АТ. Благодаря наличию окислительной атмосферы и высоким температурам в зоне спекания (до 2000 градусов по Цельсию) АТ полностью распадается на органические и неорганические составляющие. Органические полностью разрушаются благодаря вышеназванным причинам (время и температура), неорганические химически соединяются в печи с сырьем и выводятся из технологического процесса в виде составляющей клинкера («полуфабриката» цемента). Важной особенностью такого процесса является отсутствие образования побочных производных отходов (золы) и вредных выбросов», – объясняет прелести технологии Василий Юферов.

Переработка мусора в газ

Экономика не на первом месте

В LafargeHolcim Россия специально подчеркивают, что использование АТ позволяет снижать себестоимость производства цемента. «Доля термальной энергии, затрачиваемой при производстве цемента, составляет 30% от себестоимости его производства. Использование АТ позволяет снижать затраты на покупку природного газа, тем самым удешевляя производство конечного продукта», – объясняет экономику Юферов.

Впрочем, о конкретных показателях в компании предпочитают не говорить. Однако, открывая цех, компания объявляла о планах заместить альтернативным топливом до 15% природного газа уже к концу 2015 года. А к 2020 году – довести долю АТ до 45%. «Переработка в качестве АТ 30 тысяч тонн отходов позволяет заместить более 10% природного газа, необходимых для производства цемента на заводе», – говорит Юферов.

В то же время он добавляет, что «снижение себестоимости цемента – это не основная задача при использовании АТ. Основная задача – экономия невосполнимых ресурсов природного газа и ущерба, связанного с его добычей, а также содействие регионам в задаче безопасного размещения отходов. Использование отходов в качестве АТ позволяет сокращать площади мусорных полигонов и оказываемое ими негативное воздействие на окружающую среду».

«Для каждого города утилизация отходов – первостепенный вопрос. Гораздо лучше использовать отходы, чем просто зарывать их в землю. Таким образом, мы и помогаем городу, и развиваем экономику замкнутого цикла, которая способствует сохранению невозобновляемых природных ресурсов», – отмечал на открытии цеха АТ в Ферзиково Андре Мартин, президент Группы компаний «Лафарж» в России и Украине. Кстати, еще на открытии цеха калужский губернатор Анатолий Артамонов говорил о том, что за счет цеха в Ферзиково регион рассчитывает высвободить площади, занятые свалками, под сельское хозяйство.

По его Юферова, на заводах LafargeHolcim в Воскресенске и Щурово существуют линии подачи шин, аналогичные одной из линий в Ферзиково. Также использование шин в качестве АТ давно налажено на предприятии «МордовЦемент» (с 2014 года входит в «ЕвроЦемент Групп»). На старом сайте компании об этом рассказывается подробно. «Весомый эффект, заключающийся в снижении энергоемкости производства цемента, достигается лишь на заводах сухого производства. Однако реализация перехода с мокрой технологии на сухую требует значительных финансовых затрат и достаточно длительного периода их окупаемости. Поэтому было принято решение о переходе на полусухой способ производства клинкера. И в 2007 году на площадке Староалексеевского завода рядом с существующим производством было закончено строительство новой технологической линии полусухого способа производства клинкера и разработан технологический регламент по применению на данной технологической линии в качестве АТ измельченных автопокрышек и прочих резиновых отходов. Для измельчения резины и подачи ее в виде «чипсов» к камере сжигания PIROTOP декарбонизатора PIROCLON полусухой линии построено предприятие по производству АТ. За счет сжигания альтернативного топлива возможно снижение расхода природного газа до 25%. В 2008 году вся технологическая документация прошла государственную экологическую экспертизу федерального уровня и получила положительное заключение».

В качестве АТ на Алексеевском цементном заводе (также входит в «МордовЦемент») использовались и древесные опилки. «Измельченные древесные опилки фракции 0-25 мм подаются непосредственно в печи через комбинированные печные горелки. Таким образом возможно будет заменить до 40% используемого природного газа, подаваемого в горячий обрез печи», – сообщала компания. Но после того, как «МордовЦемент» вошел в состав «ЕвроЦемент Груп», информация об этих технологиях и других «зеленых» ноу-хау не обновлялась.

Переработка мусора в газ

27 млн тонн цемента

По данным компании «Нетмус», переработка ТБО в RDF может использоваться в качестве дополнительного и более дешевого топлива не только на цементных заводах, но и на ТЭЦ, котельных и металлургических предприятиях. «Для производства топлива RDF используются следующие фракции мусора и отходов: резина, бумага, бытовые органические отходы, дерево, картон, кожа (кожзаменители), синтетические волокна, текстиль, пластик, полимеры. В общем, все то, что содержится в мусоре и отходах за исключением стекла, камней, металлов и хлорсодержащих материалов», – говорится на сайте компании.

При этом многим котельным для работы с RDF потребуется лишь небольшая модернизации, так как они уже оборудованы устройствами для удаления шлака и летучей золы. Но для цементных заводов, конечно, требуется серьезные инвестиции, прежде всего, в доработку горелок для работы с АТ. По оценкам неких экспертов, на которые ссылается компания «Нетмус», из ТБО в России потенциально можно получать 11 млн тонн вторичного топлива в год, которого хватит для производства около 27 млн тонн цемента в год. Один кубометр газа по тепловым показателям эквивалентен 1,7-2 кг RDF. А одна тонна АТ способна заменить тонну угля. Неудивительно, что в мире эта технология давно нашла применение и уже не выглядит новинкой.

«С повышением доли применения АТ на нашем производстве мы будем параллельно снижать объемы потребления природных материалов. Плюс к этому, применение альтернативных видов топлива на заводах LafargeHolcim позволит регионам существенно снизить негативное влияние на окружающую среду за счет сокращения захоронения отходов на действующих полигонах, что является устаревшей и небезопасной для природы технологией», – говорит Василий Юферов.

Но, конечно, подчеркивает он, цементные заводы никогда не станут аналогом мусоросжигательных. «Во-первых, потому, что цементные заводы не ставят своей целью утилизировать отходы, у них другая задача. Во-вторых, есть существенные различия с точки зрения экологичности процесса: мусоросжигающие заводы загрязняют окружающую среду, увеличивая выбросы вредных веществ в атмосферу. Использование АТ на цементных заводах, за счет технологии производства цемента и уникальных условий сгорания в цементной печи, происходит без увеличения таких выбросов. Особенности технологии, используемой на цементных заводах, позволяют отрасли содействовать в вопросе утилизации отходов. Однако глобальной цели использовать цементные заводы подобным нецелевым образом нет», – отмечает том-менеджер LafargeHolcim Россия.

Переработка мусора в газ

Поделиться ссылкой:

Добавить комментарий