Высокотемпературная термохимическая переработка твердых бытовых отходов - Стройпром

Высокотемпературная термохимическая переработка твердых бытовых отходов

Photo

Виктор Морозов, директор саморегулируемой организации НП «Проектные организации Северо-Запада»

В России незаслуженно забыта высокотемпературная технология переработки твердых бытовых (коммунальных) отходов – технология «Пироксел». Технология разработана Всероссийским научно-исследовательским институтом электротермического оборудования (ВНИИЭТО, Москва). Установка по этой технологии производительностью 25 тыс. тонн в год успешно прошла двухлетнюю промышленную эксплуатацию по переработке твердых бытовых, медицинских и некоторых видов малотоксичных промышленных отходов и получила в 1998 г. положительные заключения Государственного комитета РФ по охране окружающей среды и Главной государственной экспертизы РФ. Установка размещалась неподалеку от центра Москвы.

Главной особенностью установки является то, что по температурному режиму сжигания отходов она находится на стыке между плазменной и обычной технологиями.

В рабочей зоне плазменной технологии температура достигает 1200–1800 градусов Цельсия, в обычной технологии – до 1100 градусов, в технологии «Пироксел» максимальная температура составляет 1500 градусов. Одним словом, плазмотроны, дающие температуру 6000–9000 градусов (а в рабочей зоне в разы более низкую), заменены на металлургическую электропечь, а установка по переработке отходов и очистки дымовых газов герметизирована. Эти обстоятельства определяют ряд преимуществ установок «Пироксел» перед существующими технологиями:

- появляется возможность использования переработки любых собираемых бытовых отходов без появления каких-либо остатков, требующих захоронения на полигонах;

- возможность отказа от применения полигонов, ввиду их ненужности;

- возможность отказа от проведения раздельного сбора отходов и от их сортировки перед переработкой;

- в связи с незначительным воздействием на окружающую среду использовать возможность размещения установок по предлагаемой технологии в промышленных зонах городов;

- переработка бытовых отходов за единый технологический цикл выгодно отличает предлагаемую технологию от всех существующих, имеющих множество переделов;

- в технологии удалось полностью использовать энергетический потенциал отходов и получить всеядную технологию; технология с успехом может работать при любом морфологическом составе перерабатываемых твердых бытовых отходов без какой-либо переналадки.

Установка состоит из пяти блоков – прием отходов; переработка отходов (сушка, топка, электропечь и гранулятор); трехступенчатая очистка дымовых газов от вредных веществ с выработкой тепла, холода, электроэнергии и закалкой дымовых газов; очистка дымовых газов от пыли; блок электронного управления процессом переработки отходов и очистки газов.

Основой технологии «Пироксел» является металлургическая электропечь, питающаяся от трансформаторной подстанции посредством подключения к ней трех графитовых электродов. В электропечи температура шлакового и металлического расплава доходит до 1500 градусов; в них дожигаются продукты горения отходов, поступившие из топки, расплавляется минеральный остаток, уничтожаются тяжелые металлы.

В результате переработки отходов получаются три вида энергии – тепло, электроэнергия и холод и два вида вторичного сырья – металл и гранулированный шлак базальтового типа. Средний выход полезных материалов при использовании технологии «Пироксел» на тонну перерабатываемых отходов – 3 Гкал тепла, около 2 Гкал холода и около 1000 кВт час электроэнергии (включая 150 кВт час на внутреннее потребление); металла – около 30 кг и шлака 170 кг. Металл и шлак могут быть использованы соответственно в металлургии и строительстве. При этом выручка от продажи энергии и вторичного сырья по данной технологии с лихвой покрывает расходы, обеспечивающие подготовку и продажу вторичного сырья при обычных технологиях.

По данным Министерства природных ресурсов, Россия производит около 60 млн тонн твердых бытовых отходов, из них подвергаются переработке не более 8%, более половины из которых требуют захоронения на полигонах. Ежегодно полигоны и несанкционированные свалки пополняются отходами в объеме более чем 56 млн тонн, и этот поток будет нарастать. Полигонов не хватает, по качеству исполнения большинство из них можно отнести к виду санкционированных свалок. Положение не из приятных, и выхода из него при существующей практике не видно.

Необходимо переходить на безотходные технологии утилизации бытового мусора, другого пути нет. Безотходными являются только высокотемпературные технологии, к которым относится «Пироксел». По мнению Института токсикологии Министерства здравоохранения РФ, полигоны и свалки при любых защитных мерах на десятки лет остаются практически неуправляемыми биохимическими реакторами, оказывающими крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду и здоровье проживающего в их окрестностях населения. Решение проблемы институт видит в организации высокотемпературной переработки отходов, обеспечивающей отказ от устройства полигонов.

Наряду с перечисленными выше достоинствами технология «Пироксел» обладает еще рядом преимуществ, связанных со строительством заводов по переработке отходов:

- все технологическое оборудование заводов может быть изготовлено на отечественных предприятиях;

- модульный принцип, заложенный в технологии, позволяет производить строительство заводов производительностью от 5 тыс. тонн до 500 тыс. тонн в год;

- комплектность, блочное исполнение оборудования и производственные здания, выполняемые из легких конструкций ангарного типа, обеспечивают простоту и скорость строительства;

- средние капитальные вложения (в ценах средины 2014 года) составляют на тонну перерабатываемых отходов 15 тыс. руб.;

- окупаемость строительства составляет 5 и менее лет.

Перевод утилизации бытовых отходов на безотходную технологию невозможен без поддержки государства. Стоимость перевода можно оценить в сумму 60х106 х 15х103 = 900х109 = 900 млрд руб. Если срок перевода принять в 10 лет, то ежегодно нужно выделять по 90 млрд руб. Сбор с граждан на доставку бытовых отходов на полигон ежегодно составляет примерно 3,56 х 20 х 12 х 140 х 106 х К = 120 х 109 х К, где 3,56 – количество рублей в месяц, взимаемых с одного квадратного метра жилой площади (по Петербургу), 20 – количество квадратных метров жилой площади на одного человека, 12 количество месяцев в году, 140x106 – численность населения, производящего твердые бытовые отходы, К – понижающий коэффициент на неуплату сбора на отходы, К = 0,9. Сбор равен – 120х109 х 0,9 = 108 млрд руб.

Внедрение безотходной технологии вполне возможно за счет использования сбора с граждан на доставку отходов на полигоны.

В технологии «Пироксел» применена трехступенчатая очистка дымовых газов, проходящая в температурном диапазоне 1200–1050 градусов. Очистка газов производится с использованием различного вида присадок общим весом 12 кг на тонну перерабатываемых отходов. Против образования диоксинов использованы два приема – выдержка дымовых газов не менее 2 секунд при температуре 1200 градусов и контрольная закалка газов при температуре 450 градусов за счет быстрого охлаждения газа (не более 0,5 секунды) посредством подачи необходимого количества распыленной воды. Содержание вредных примесей в газах не выходит за рамки действующих нормативов.

В заключение еще раз хочется отметить, что незаслуженно забыта единственная в мире технологния, позволяющая:

- отказаться от полигонов для захоронения отходов, при этом полностью использовать их энегретический потенциал (выработка тепла, холода и электроэнергии)

- за деньги, расходуемые на доставку отходов на полигоне, практически заново создать базу их переработки (сейчас перерабытывается менее 8% отходов)

- отказаться за ненадобностью от селекторного сбора и предварительной сортировки отходов

- в разы сократить инфраструктуру и оборудование, обслуживающее переработку отходов.