Вы здесь

Мусоросжигание

Мусоросжигание

Проблема утилизации мусора остро стоит во всем мире. В РФ каждый год возникает около 70 млн тонн только твердых бытовых отходов, для захоронения которых на полигонах требуется все больше площадей, а негативное влияние на окружающую среду усугубляет проблему. Мусоросжигание – технология утилизации отходов, при которой их разные виды подвергаются высокотемпературному воздействию. Часто этот процесс одновременно используется для выработки тепла и электроэнергии.

Сжигание отходов очень популярно в странах, где не хватает земли, например, в Японии. Энергия, полученная при этом процессе, широко используется в Дании и Швеции. Свыше 5% электроэнергии, потребляемой датчанами, получено на мусоросжигательных предприятиях, а количество произведённого ими тепла составляет около 15% от общей выработки по стране.

Всего в Европе в 18 государствах существует более 350 мусоросжигательных заводов, а 27,5% отходов отправляется на сжигание. Лидирующие страны по количеству сжигаемого мусора на человека в год:

  • Дания – 415 кг;
  • Нидерланды – 245 кг;
  • Финляндия – 239 кг;
  • Швеция – 229 кг;
  • Люксембург – 213 кг;
  • Австрия – 212 кг;
  • Германия – 196 кг;

Виды отходов

Отходы подразделяются на три вида:

  1. Твердые бытовые (ТБО) – это мусор, образующийся в домах и квартирах, а также на улицах городов.
  2. Специальные – обширная категория промышленных и сельскохозяйственных отходов. Иногда они имеют характеристики, аналогичные ТБО или их компонентам (например, упаковочные материалы, обрезки тканей, резина, отходы пищевой промышленности, древесные и т. д.). Эти специальные виды мусора обычно утилизируют на одних и тех же заводах, что и ТБО.
  3. Опасные – те, которые представляют непосредственную или долгосрочную опасность для человека, животных и растений. Сюда входят минеральные масла, аккумуляторы и электрические батареи, изоляционные материалы, содержащие ПХБ, отработанные растворители, лаки, краски, пигменты и др. Они должны обязательно подвергаться специальной утилизации.

История развития мусоросжигания

Сжигание промышленных отходов начало впервые использоваться на предприятиях Великобритании в XIX в., где для этого устанавливались специальные печи. А в 1874 г. в Ноттингеме создали паровую машину, работающую на тепловой энергии, полученной от сжигания отходов.

Однако широкого развития мусоросжигание не получило, ограничившись в большинстве автономными установками. И только во второй половине XX в. началось масштабное строительство мусоросжигательных предприятий в основном в Японии и Западной Европе. В 1975 г. и в Советском Союзе был впервые построен такой завод, а сейчас их насчитывается всего 10 на территории РФ (3 находятся в Москве).

Как работает мусоросжигательный завод

Работа всех предприятий данного профиля состоит из нескольких этапов:

  1. Мусоровозы доставляют партии отходов на завод.
  2. Каждый груз контролируется на предмет присутствия радиационного излучения (если оно обнаружено, автомобиль с мусором будет переведен на отдельную стоянку). Затем отходы взвешивают и выгружают в бункер.
  3. Не все отбросы могут быть сожжены, поэтому каждая партия сначала сортируется. Из мусора необходимо удалить взрывоопасные и токсичные вещества.
  4. После сортировки всё измельчается, разделяется на фракции и поступает в печи.
  5. ТБО сжигаются при более низкой температуре – от 800°C до 1000° Опасные сгорают в роторных печах при 1200-1500°C.

Мусоросжигание

Производство электроэнергии

Если утилизация отходов используется для производства электроэнергии, то после сгорания сырья технологический процесс продолжается так:

  1. Получаемые при сгорании температуры имеют высокие значения (1000-1100°C). Мусорное топливо отдает свою тепловую энергию воде, содержащейся в системе труб котла-утилизатора. Образуется пар под давлением, используемый для производства электрической и тепловой энергии.
  2. Пар поступает в турбину, которая вращается и запускает генератор переменного тока, производящий электричество.

Эффективность выработки электрической энергии варьируется от 19 до 27%, что меньше, чем у электростанций с ископаемым топливом, так как связано с низкой теплоотдачей отходов (2200 ккал/кг).

Технологии сжигания

Наиболее часто применяемые методы утилизации мусора:

  1. На движущейся решетке. Она обеспечивает непрерывное движение отходов во время сгорания. Нагнетаемый воздушный поток вводится в печь для необходимого количества кислорода. Если теплопроводная способность топлива низкая, дополнительно подается газообразный метан.
  2. На фиксированной решетке. Она сконструирована в виде наклонного каскада, напоминающего крышу из черепицы. Мусор идет вниз, его движение сопровождает струя раскаленного воздуха.
  3. Горение в псевдоожиженном слое. При таком методе раскаленный воздух с высокой скоростью продувается через песчаный слой. Взвешенные в атмосфере песчинки перемешиваются с частицами отходов, что обеспечивает наиболее полное их сгорание. К недостаткам способа относятся значительное образование пыли на выходе и более высокие материальные затраты.

Рядом с первичной камерой обычно расположен отсек дожигания, где летучие пары обрабатываются при высокой температуре (1250°C), что позволяет снизить уровень диоксинов.

Альтернативой классическим сжигательным установкам являются высокотехнологичные газификаторы и пиролизеры. В них масса разлагается термохимически с получением в качестве конечного продукта горючего газа и твердых отходов. В пиролизных установках нагрев осуществляется при полном отсутствии кислорода, материал подвергается расщеплению химических связей с образованием более простых молекул. В результате получают вторичное твердое топливо при минимальных выбросах вредных веществ. Однако применение этих современных технологий для сжигания ТБО пока не получило широкого распространения.

Продукты сжигания мусора

После того, как отходы прогорят, пары попадают в многоступенчатую систему фильтрации для снижения содержания в них химических газообразных и твердых загрязняющих веществ. Затем они охлаждаются и выделяются в атмосферу при температуре 140°C.

При сжигании образуются твердые отходы, равные примерно 10-12% по объему и 15-20% по массе введенного мусора. Они подразделяются на два вида:

  • Летучая зола и пыль, перехваченные установкой очистки дыма. Представляют собой высокотоксичные отбросы (в них сконцентрированы многие из наиболее вредных загрязняющих веществ). Они отправляются на специальные свалки.
  • Тяжелый шлак, образованный из несгоревших отходов – стали, алюминия, свинца, цинка, стекла и т. д. Он собирается под решетками для сжигания, затем может быть разделен и переработан, если не слишком загрязнен.

Выбросы вредных соединений

Выделяющиеся при сжигании мусора вредные вещества:

  • Фураны и диоксины, чрезвычайно вредные для здоровья человека и окружающей среде.
  • Углекислый газ.
  • Дополнительные выбросы – диоксид серы, соляная кислота, мелкие частицы и тяжелые металлы.

Очистка дымовых газов

Процессы очистки дыма:

  • Фильтрация дымовых газов производится с помощью электростатических осадителей.
  • Очистные устройства – скрубберы служат для удаления соляной, азотной кислот, ртути, свинца, тяжелых металлов. Они функционируют на основе промывки дымового газа распыленной жидкостью.
  • Термокаталитическое восстановление. В качестве катализатора применяются металлы, минералы.
  • Тяжелые металлы удаляются с помощью инжекции активного угля.
  • Десульфурация – процесс, который используется для удаления диоксида серы с впрыском известковой суспензии непосредственно в дымовой газ.

Разногласия по поводу сжигания мусора

Применение технологий сжигания мусора вызывает неугасающие споры среди политиков, экологов, бизнесменов и активных граждан.

Факторы в пользу сжигания:

  • Несмотря на проблему выбросов фуранов и диоксинов, технологии очистки все более совершенствуются.
  • Мелкие частицы удаляются через фильтры и скрубберы.
  • Тяжелая зола, образующаяся после сжигания, не считается опасной.
  • Такой способ утилизации приносит окружающей среде меньше вреда, чем захоронение на полигонах, и не требует больших площадей.
  • Возможность выработки тепловой и электрической энергии.

Против:

  • После многоступенчатой очистки проблемы с фуранами и диоксинами все еще сохраняются.
  • Выбросы тяжелых металлов чрезвычайно токсичны даже в малых количествах.
  • Обезвреживание и утилизация вредных отходов требует значительных материальных вложений.
  • Негативное отношение местных жителей к строительству МСЗ.
  • Первоначальные финансовые инвестиции окупаются спустя значительные сроки эксплуатации.

Экологически безопасной альтернативой мусоросжиганию считается раздельный сбор и переработка отходов для повторного использования.

Перспективы развития мусоросжигания в мире

В мире функционирует более 2000 мусоросжигательных заводов, имеющих мощность переработки около 280 млн тонн отходов в год. В ближайшие 10 лет будет построено еще около 550 МСЗ проектной мощностью 150 млн тонн в год.

Глобальным двигателем роста является Азия. Китай уже сейчас сжигает больше всех в мире (около 200 заводов общей мощностью более 60 млн тонн/год). В городе Шэньчжэнь построен самый крупный в мире МСЗ, где будет перерабатываться 5000 тонн отходов ежедневно. Другие азиатские страны, такие как Индия и Таиланд, только начинают развивать мусоросжигание.

В Европе дальнейшее развитие МСЗ является сдержанным из-за наличия многочисленных противников строительства новых мощностей. Самое большое количество МСЗ во Франции (более 130), строятся заводы в Великобритании, Швейцарии, скандинавских странах.

Однако законы, принятые в Европе, постоянно ужесточают нормативы по очистке газов, образующихся при горении мусора, что значительно удорожает стоимость строительства. Ожидается, что после 2020 года будет введен запрет на захоронение отходов на полигонах, это даст новый импульс возведению МСЗ, особенно в Южной и Восточной Европе.

За пределами Азии и Европы развитие мусоросжигания остается скромным. В США количество МСЗ даже сокращается. В Австралии повышение налогов на свалки в некоторых штатах сделало утилизацию отходов впервые конкурентоспособным.

Мусоросжигательные заводы России

Существующие мусоросжигательные предприятия РФ в большинстве не отвечают в полной мере современным требованиям безопасности и нуждаются в модернизации. Планируемое строительство новых МСЗ будет осуществляться по японско-швейцарским технологиям. Однако многие специалисты считают, что и они являются устаревшими и не обеспечат достойный уровень защиты населения и окружающей среды.

Крупнейшие предприятия отрасли:

Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделе Мусороперерабатывающие заводы.

Читайте нас также в Телеграм, Яндекс Дзен и во Вконтакте.

14.01.2020


Как устроена индустрия производства кормов для животных?
Как устроена индустрия производства кормов для животных?

18.03.2021

Электроэнергетика России
Электроэнергетика России

21.04.2020

Российская промышленность: сводка
Российская промышленность: сводка

15.01.2020

Металлообработка
Металлообработка

15.01.2020

Нефтяная промышленность
Нефтяная промышленность

15.01.2020