microwave plasma

2. Вопрос переработки и использования отходов уже много лет не является новым как с
точки зрения постановки самой задачи - утилизации отходов путем применения в
промышленных технологиях, так и с точки зрения предложения продуктов переработки
отходов промышленным потребителям. Более того - не является секретом и
абсолютно всем понятно, что коммунальные и промышленные отходы являются много -
тоннажным источником сырья и совершенно естественно, что переработка отходов,
потенциально, имеет большое экономическое значение для всех стран мира. Кроме
того, невосполнимость природного нефтяного сырья весьма жестко диктует
необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью.
С другой стороны, совершенно ясно, что вопрос применения любого материала либо
технологии промышленными потребителями может рассматриваться только в случаях
достижения конкретного технико-экономического эффекта. Поэтому во всем мире
ведутся постоянные исследования, опытно-конструкторские разработки по созданию
совершенных и экономически выгодных способов переработки отходов. Также
делаются попытки правительствами многих стран, решить этот вопрос ужесточением
природоохранных норм, с одной стороны, и экономическим стимулированием
переработки отходов путем бюджетных дотаций, с другой стороны. Но пока, объем и
качество предлагаемых технологий для экономичной переработки и утилизации
отходов, явно не отвечают динамично растущему спросу на такие технологии. И
поэтому полигоны, подземные хранилища, «нецивилизованные» свалки продолжают
оставаться основным способом утилизации отходов и представляют собой постоянный
источник повышенной экологической опасности. Кроме того, следует четко понимать,
что мусорные свалки и полигоны являются источником «свалочного газа» ,

3. стимулирующего парниковый эффект и разрушающего озонный слой атмосферы земли.
Причем, гораздо интенсивнее, нежели все промышленные выбросы вместе взятые. И
при этом, территории отведенные для хранения отходов, практически потеряны для
землепользования. Особенно указанные проблемы актуальны для европейских стран,
где присутствует высокий уровень индустриального развития, высокая плотность
населения, постоянно уменьшающееся количество свободных площадей земли,
ухудшающееся состояние окружающей среды.
Уже можно твердо констатировать, что применяемые, как основные, методы
утилизации отходов - захоронение на полигонах и сжигание - показали свою
нежизнеспособность и привели ряд стран на грань экологической катастрофы. В
частности, весьма серьезная ситуация в Украине на полигонах которой хранится
около 20 млрд. тонн отходов, что составляет наивысший показатель в Европе на
душу населения. Занимают эти полигоны около 200 000 гектаров земли - для сравнения
территория государства Люксембург составляет около 240 000 гектаров. И это речь
идет о официальной, открытой информации. Что происходит на самом деле, сложно
себе представить. К слову сказать, не многим лучше обстоят дела и других странах -
Чехия, Словакия, Польша, Россия, Венгрия, Италия и т. д. А между тем, по прогнозам
специалистов ISWA - Международная Ассоциация Управления Твердыми Бытовыми
Отходами - объем коммунальных и промышленных отходов к 2030 году вырастет в 4 -5
раз. Но только до 30 % всех отходов будет возможно переработать в полезные
продукты, которые найдут свое применение, в виде электроэнергии, тепловой энергии,
вторсырья, удобрений, вторичных строительных, композитных материалов и это по
самым оптимистичным оценкам. Остальное количество отходов никак не будет
утилизировано ввиду отсутствия рентабельных способов переработки и будет
складировано на полигонах, в подземных хранилищах, а также сожжено, закопано и
выброшено в лесах, оврагах, с негативными последствиями для окружающей среды.
За последние 10 лет морфологический состав отходов претерпел весьма серьезные
изменения. Если раньше до 70 % составляли пищевые отходы, текстиль, бумага,
древесина и только 30 % приходилось на полимеры. То на сегодняшний день ситуация
полностью обратная – до 70 % отходов приходится на полимеры, период естественного
разложения которых составляет десятки и сотни лет. В обозримом будущем эта
тенденция будет сохраняться. Специалисты прогнозируют, что к 2030 году около 90 %
отходов будут составлять полимеры – пластмассы, пластики, резина, упаковки тетра –
пак, внутренние обшивки автомобилей и самолетов и т.п. Другими словами отходы,
которые невозможно будет складировать на полигонах ввиду недостатка свободных
земель, а при сжигании они будут оказывать более чем негативное, отравляющее
воздействие на окружающую среду. Подавляющее большинство технологий, для
утилизации отходов, применяемых и продвигаемых сегодня, с точки зрения
экологической безопасности устарели еще вчера - и морально и технически. На самом
деле вопрос стоит очень остро. Потребление различной продукции во всем мире
растет, динамика накопления отходов увеличивается, а эффективных и экономичных
технологий для утилизации отходов – критически мало. Похоже на то, что
действительно – нашу цивилизацию погубят не войны, а мусор…
С сожалением следует констатировать, что растущий спрос на технологии по
переработке и утилизации отходов - являющиеся весьма энергоемкими по своей
природе - пришелся на период усиливающегося дефицита энергоресурсов и
повышения их цены. Очевидно, что такая ситуация окажет негативное влияние на
широкое внедрение таких технологий и станет серьезным сдерживающим фактором
динамичного развития всей инфраструктуры по переработке и утилизации отходов.

4. МИКРОВОЛНОВАЯ ПЛАЗМА
• Микроволновая плазма, чаще именуемая СВЧ - плазма - это совокупность разрядов,
создаваемых с помощью электромагнитных волн с частотой превышающей 300 МГц.
Следует понимать, что для промышленного, медицинского и научного применения
разрешен небольшой перечень частот - 460, 915, 2450, 5800, 22125 МГц. Наиболее
часто в промышленности используются частоты 2450 (бытовая техника) и 915 МГц
(мобильная связь).
• Для получения СВЧ - разрядов используются генераторы плазмы, устройства,
которые называются плазмотронами и служат для ввода электромагнитной энергии в
разрядный объем Все конструкции СВЧ -плазматронов могут быть условно
разделены на несколько групп - генераторы плазмы на передающих линиях СВЧ,
генераторы плазмы на основе резонаторов СВЧ, генераторы плазмы на
замедляющих структурах, генераторы плазмы с распределенным вводом энергии в
плазму и др. Объединяющим для разных способов получения СВЧ - плазмы,
является необходимость специальных устройств - генератора СВЧ - колебаний,
лампы - магнетрона и волноводного оборудования. Что позволяет создавать в
разрядном объеме (резонаторе, обычно сопряженным с дутьевым устройством)разрядном объеме (резонаторе, обычно сопряженным с дутьевым устройством)
напряженность электромагнитного поля превышающую 30 КВ на см, что, в свою
очередь, приводит к возникновению напряжения пробоя и лавинообразной ионизации
плазмообразующего газа (воздуха, пара, инертных газов и т.п.) и возникновению
области плазменного горения - плазмоида.
С помощью организованного
потока плазмообразующего
(рабочего) газа, плазмоиду
придается форма факела и он
выводиться за пределы
плазматрона, тем самым
достигается двойной эффект -
плазматрон защищается от
перегрева и разрушения, а
также появляется мощный
рабочий инструмент для
интенсивного, температурного
воздействия на органические и
неорганические материалы.
СВЧ - плазма характеризуется
весьма высоким уровнем
трансформации электрической
мощности в микроволновую - не
ниже 98 %.

5. ПЛАЗМОТРОН - ПЛАЗМЕННАЯ ГОРЕЛКА
• СВЧ - разряд возникает в газе, заполняющем резонаторную камеру плазменной
горелки. В течение приблизительно одной микросекунды после включения магнетрона
напряженность СВЧ - поля в области выводного отверстия резонаторной камеры
достигает значения, близкого к пробойному, инициируется без - электродный СВЧ -
разряд, расширяющийся в свободно парящий плазменный сгусток - плазмоид.
Под воздействием специально организованного вихревого потока газа от внешнего
источника, плазменный сгусток выводится через сопло наружу в виде непрерывной
плазменной струи. Плазма разряда не контактирует со стенками резонаторной
камеры, вследствие чего эрозия металла отсутствует. Длина плазменной струи и
• Микроволновая плазменная горелка, является финишным рабочим устройством в
технологической цепочке превращения : электрическая энергия - электромагнитная
энергия - тепловая энергия для организации интенсивного высокотемпературного
воздействия на материалы, подлежащие переработке (обработке).
камеры, вследствие чего эрозия металла отсутствует. Длина плазменной струи и
поперечные размеры плазмоида внутри резонаторной камеры регулируется
количеством подаваемого плазмообразующего газа. Допустимая по санитарным
нормам граница плотности потока энергии СВЧ - излучения 10 мкВт/см2 расположена
на расстоянии 1,5 м от плазменной струи. К примеру, аналогичный уровень излучения
производят бытовые микроволновые печи на расстоянии 0,5 м. Столь низкий уровень
наружного СВЧ - излучения говорит о высоком КПД (97 - 98 %) преобразования
микроволнового излучения в тепловую энергию плазмы.
Принципиальным и главным
отличием микроволновой
плазменной горелки от других
источников высокой температуры,
является отсутствие электродов и
дополнительных горючих веществ
(газ, мазут, солярка),
загрязняющих конечные продукты
газификации вредными
примесями - следовательно
переработка материалов
способом СВЧ – плазмы
является, на сегодняшний день,
наиболее чистой, как с точки
зрения экологии, так и с точки
зрения возможности применения
продуктов газификации в области
плазмохимии.

6. • Микроволновая плазменная горелка использует газ атмосферного давления но
может быть легко приспособлена для превращения в плазму газов как низкого, так и
высокого давления.
• Микроволновая плазменная горелка, является источником низкотемпературной
плазмы (800 - 4000 0 С) и может использоваться для разных технологических
процессов, требующих интенсивного температурного воздействия на материалы -
пиролиз и газификация материалов, отходов, плавка и резка металлов, напыление
поверхностей, поджигание углей на ТЭЦ, производство пара и пр.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЧ - ПЛАЗМОТРОНОВ
МОЩНОСТЬ СВЧ - ГЕНЕРАТОРА 5 кВт 20 кВт 30 кВт 75 кВт 100 кВт
РАБОЧАЯ ЧИСТОТА (МГц) 2450 915 915 915 915
ДЛИНА ФАКЕЛА (см) 50 100 150 200 300
ТЕМПЕРАТУРА ФАКЕЛА (0 С) 800 – 1400 1200 – 1800 1600 – 2200 2000 – 3200 2200 – 4000
ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ (ккал / час) 4300 17200 26000 64500 86200
РАСХОД ДУТЬЕВОГО ГАЗА (г / сек) 7 - 10 35 - 40 40 - 45 80 - 85 100 - 110
УСТАНОВЛЕННАЯ МОЩНОСТЬ (кВт) 6 24 34 80 105
СЕТЕВЫЕ ПАРАМЕТРЫ 380 V / 15 А 380 V / 60 А 380 V / 95 А 380 V / 210А 380 V / 280А
СРОК СЛУЖБЫ МАГНЕТРОНА 4000 ЧАС 8000 ЧАС 8000 ЧАС 9000 ЧАС 9000 ЧАС
СРОК СЛУЖБЫ МАТЕРИАЛА ГОРЕЛКИ 20 ЛЕТ 20 ЛЕТ 20 ЛЕТ 20 ЛЕТ 20 ЛЕТ

7. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДУКТОВ МИКРОВОЛНОВОЙ
ПЛАЗМЕННОЙ ГАЗИФИКАЦИИ
Работы по газификации чистых органических материалов - сепарированных, сухих
(влажность до 15 %) твердых бытовых отходов *, проводились на опытной установке
плазменной газификации, производительностью 100 кг/час. Установка была
укомплектованной плазменной горелкой мощностью 30 кВт, работавшей в непрерывном
режиме в течении 240 часов, со средней рабочей температурой в камере газификации 1600
0 С. При расходе плазмообразующего воздуха порядка 40 - 45 г/сек (длина факела 110 - 120
см) были получены продукты газификации, со следующими характеристиками (в пересчетесм) были получены продукты газификации, со следующими характеристиками (в пересчете
на 1 кг отходов).
•ориентировочный состав материала : деревянная щепа-20 %, картон, бумага-20 %, ПЭ емкости-
20 %, пищевые отходы-10 %, уголь-10 %. резиновые отходы-10 %, текстиль-10 %.
•
К примеру, по традиционной технологии прямого сжигания, использующей паровой котел и
парогенератор - одна тонна чистых органических материалов позволяет получить лишь 40 кВт
электрической энергии и 56 кВт тепловой, т. е. в сумме 96 кВт энергии с тонны.
ПОЗИЦИЯ РАЗМЕРНОСТЬ
ЗНАЧЕНИЕ
ПРИМЕЧАНИЕ
ВЫХОД ПРОДУКТОВ
- ТОПЛИВНЫЙ ГАЗ
- ДУТЬЕВОЙ ВОЗДУХ
- ОСТЕКЛОВАННЫЙ ШЛАК
м 3/кг отходов
3, 815
2, 641
1, 156
0, 018
не рассматривается
не рассматривается
СОСТАВ ТОПЛИВНОГО ГАЗА
- Н2
- СО
- Н2 O, CO2, SO2, NOX, Н2 S
м 3/кг отходов
1,268
1,136
0,237
48 %
43 %
9 %
ТЕПЛОТВОРНАЯ СПОСОБНОСТЬ
- Н2
- СО
- Н2 O, CO2, SO2, NOX, Н2 S
кВт/ кг отходов
4,476
3,964
-
12750 кДж/м 3 = 3,53 кВт/м 3
12620 кДж/м 3 = 3,49 кВт/м 3
балласт
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ТБО МДж/кг
отходов
30,4 8440 кВт / тонна отходов

8. ЭКОЛОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОДУКТОВ
ПЛАЗМЕННОЙ ГАЗИФИКАЦИИ
Плазменное воздействие обеспечивает
высокие и эффективные температуры
переработки, которые не могут быть
достигнуты другими методами нагрева.
Высокотемпературный газовый поток за
счет происходящих в нем реакций
диссоциации и ионизации обладает
высоким энергетическим потенциалом,
что позволяет значительно ускорять
технологические процессы, связанные с
переработкой отходов. Отличительной
особенностью плазменных процессов
является их высокая селективность,
обеспечивающая получение целевых
продуктов при незначительном
образовании побочных. Так, например,
при газификации различных
органических материалов в плазме
воздуха, водяных паров возможно
получать газ с повышенным
содержанием горючих элементов (СО +
Н2) не содержащий примесей смол,
фенолов, а также поли - циклическихфенолов, а также поли - циклических
углеводородов.
В таблице приведены сравнительные характеристики показателей концентрации базовых
компонентов в продуктах сжигания и плазменной газификации.
ХИМИЧЕСКОЕ
СОЕДИНЕНИЕ
РАЗМЕРНОСТЬ ТРАДИЦИОННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ
СЖИГАНИЯ
ГАЗИФИКАЦИЯ
ЭЛЕКТРОДНОЙ
ПЛАЗМОЙ
ГАЗИФИКАЦИЯ
МИКРОВОЛНОВОЙ
ПЛАЗМОЙ
NORMY EN
2000/76/СЕ
ТВЕРДЫЕ ПРИМЕСИ мг / м 3 16 6 5 < 10
ОРГАНИКА мг / м 3 39 7 6 9
HCl мг / м 3 35 3,5 3 < 10
SO2 мг / м 3 65 18 15 < 50
NOX мг / м 3 362 124 110 < 400
CO2 мг / м 3 48 36 30 < 50
РТУТЬ Hg мг / м 3 0,19 0,02 0,02 < 0,1
КАДМИЙ Cd мг / м 3 0,1 0,01 0,008 < 0,1
СВИНЕЦ Pb мг / м 3 0,098 0,01 0,007 < 0,1
ДИОКСИНЫ,ФУРАНЫ мг / м 3 0,5 0,001 0,001 0,1

9. УТИЛИЗАЦИЯ МЕДИЦИНСКИХ И ОПАСНЫХ ОТХОДОВ С
ПОМОЩЬЮ МИКРОВОЛНОВОЙ ПЛАЗМЫ
• Основной - «термический метод» - уничтожения медицинских отходов, а попросту – их
сжигание, не является оптимальным решением проблемы. Установки,
предназначенные для сжигания отходов - печи инсинераторы - были широко
распространены в мире еще 50 лет назад, но с тех пор многое изменилось. Как
выяснилось, сжигание не так безобидно, как кажется на первый взгляд, и при всех
своих достоинствах обладает некоторыми неприятными особенностями. Например,
образование диоксинов и фуранов. Диоксины и фураны - это наиболее печально
известные загрязнители, связанные со сжиганием. Они вызывают целый ряд
заболеваний, включая рак, повреждения иммунной системы, нарушение деятельности
репродуктивной и других систем организма. Они обладают свойством биокумуляции.
Это означает, что они способны перемещаться по пищевым цепям от растений к
хищным животным, концентрируясь в мясе и молоке, и, как результат, в человеческом
теле, что подразумевает под собой то, что целые популяции уже сейчас страдают от
пагубных последствий воздействия этих токсинов.
• Захоронение использованных фильтров от печей инсинераторов и золы на полигонах
твердых бытовых отходов также не является безопасным, поскольку существует
вероятность попадания токсинов в грунтовые воды; в некоторых местах зола просто
рассеивается и, таким образом, попадает в населенные или сельскохозяйственные
районы. Согласно нормативам Европейского Союза геометрия горячей зоны
устройства для сжигания должна обеспечивать пребывание газов в зоне с
температурой не ниже 850°С в течение не менее 2 секунд при концентрациитемпературой не ниже 850°С в течение не менее 2 секунд при концентрации
кислорода не менее 6%. Следует заметить, что это очень жесткое требование и
выдержать его непросто. Особенно трудно добиться высокого содержания кислорода в
зоне горения.
• Более эффективным и безопасным инструментом для утилизации медицинских
отходов, является микроволновая плазма. Позволяющая в бескислородной среде, при
средних температурах 1100 -1300 ºC обеспечивать не только стерилизацию отходов,
но и полную их утилизацию. Кроме того, при температурах выше 1200 0 С происходит
полное разложение диоксинов и фуранов. Остаток, получаемый после утилизации не
превышает 10 % от первоначального объема, не увеличивает объем муниципальных
отходов, относится к IV классу отходов, т.е. практически нейтрален и вполне может
быть использован в качестве строительного материала.

10. • Плазменный утилизатор медицинских отходов может быть изготовлен как в
стационарном, так и в мобильном исполнении. Мобильный предназначен для
обслуживания нескольких небольших лечебных учреждений, а стационарный
предназначен для крупных лечебных учреждений. В этих установках пластиковые
пакеты с отходами загружаются в бункер с герметической крышкой и измельчаются.
Измельченные отходы потоком плазмообразующего газа направляются в зону, где
происходит их газификация при температуре 1100-1300 º C. После полного
разложения отходов образовавшийся охлаждённый остаток перемещается в
приёмный бункер, а уходящие газы ионизируются при температуре 2000-2200 º C.
• Все вышеизложенное, в полной мере относится к утилизации опасных и токсичных
отходов. Существующие методы утилизации этих отходов сопряжены со
строительством специализированных заводов по переработке. Каждый отход нужно
исследовать, разработать специфическую технологию утилизации, изготовить
специальное оборудование, регламенты утилизации, оборудовать соответствующие
по безопасности помещения, обучить персонал. Все это долго и очень дорого. Темпы
накопления стойких опасных веществ, кубовых остатков перегонки, хлорорганических
растворителей, полупродуктов получения ракетного топлива, отходов производства
взрывчатых веществ и отравляющих токсичных соединений, гербицидов и других
твердых, жидких и газообразных отходов в химической промышленности далеко
опережают масштабы развития заводов по утилизации токсичных отходов. Нужны
принципиально новые подходы к проблеме, которые позволили бы утилизировать
большие массы отходов простым, быстрым и эффективным способом, так как
очевидны недостатки известных способов утилизации, которые заключаются в: низкой
производительности, формированию вторичного загрязнения токсичными нитрозными
газами, диоксинами, фуранами, громоздкости и несовершенстве оборудованиягазами, диоксинами, фуранами, громоздкости и несовершенстве оборудования
• Кардинально решить проблему утилизации опасных и токсичных веществ позволяет
только преобразование этих отходов в безопасные для людей и окружающей среды
вещества. Например, использование микроволновой плазмы со среднемассовыми
температурами 3500 - 4000 °С позволяет осуществлять деструкцию органических и
неорганических соединений с очень большими скоростями и высокой степенью
превращения сложных соединений в газообразные продукты элементарного состава.

11. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ТЕХНОЛОГИИ

12. Данный тип установок состоит из нескольких основных технологических узлов:
1. плазмохимический реактор - представляет собой устройство – газификатор, для
высокотемпературной (до 2000 0 С) деструкции медицинских и опасных отходов, без
доступа воздуха, в среде насыщенной ионами водорода и кислорода. Что позволяет
эффективно и динамично разлагать углеродосодержащие вещества на простейшие
молекулы, с высоким содержанием Н2 и СО. Степень конверсии по углероду
составляет 99 %. Плазмохимический реактор оборудован многослойной
термоизоляцией и огнеупорами, загрузочным устройством со шлюзовой камерой и
шлакоприемником, совмещенным с водным замком. Укомплектован двумя
плазменными горелками, генерирующими в объеме реактора непрерывный поток
плазмы пара, двумя СВЧ – генераторами микроволновой мощности, двумя
парогенераторами и системой защиты/блокировок. Продуктом переработки отходов в
плазмохимическом реакторе является топливный (генераторный) газ, до 95 % и
твердый, химически нейтральный, шлак, это остатки негорючих материалов – иглы,
металлическая фольга и инструменты, стекло, керамика. Объем полученного газа
зависит от морфологического состава отходов, но, в среднем, составляет около 2 - 3
м 3 из 1 кг отходов.
• 2. Узел охлаждения топливного газа – представляет собой устройство –
теплообменник, типа «газ - газ», предназначенный для охлаждения газов, выходящих
из плазмохимического реактора до температуры, достаточной для подачи газа на
очистку – 260-320 0 С либо в газопоршневой генератор – 40 - 50 0 С .
• 3. Узел сухой каталитической очистки газа – представляет собой устройство,
предназначенное для доведения содержания вредных примесей в топливном газе, до
предельно допустимых концентраций, установленных санитарными нормами.
Каталитический метод очистки основан на химических превращениях токсичных
компонентов в нетоксичные на поверхности твердых катализаторов. Этот методкомпонентов в нетоксичные на поверхности твердых катализаторов. Этот метод
используются для очистки газов от оксидов азота, серы и от органических примесей.
Основные материалы, используемые в качестве каталитически активных веществ,
применяемых при очистке газов: платиновые металлы, палладий, рутений, родий,
сплавы, содержащие никель, хром, медь, цинк, ванадий.
• 4. Плазменный реактор ионизации и термической деструкции топливного газа –
представляет собой устройство – плазменную горелку, в которой плазмообразующим
газом является собственно топливный газ, который ионизировавшись, образует
высокопотенциальное температурное поле (до 3000 0 С), эффективно разлагающее
все сложные соединения, в частности диоксины и фураны. Внутренний объем
реактора оборудован перегородками из огнеупора, которые создают определенное
механическое препятствие току газа и приводят к возникновению перемешивания,
турбулентности и задержке потока – что способствует более эффективному
воздействию высоких температур на поток газа .
• 5. Электромагнитный генератор «ВЕГА» - представляет собой устройство –
необходимое для автономного «холодного запуска» установки и работы установки в
режиме ожидания (производственные паузы). Является электромагнитным
генератором с наружным ротором, работающим на двух аккумуляторах с двумя
системами индукционных катушек – толкающей системой и собирающей. Генератор
«ВЕГА» работает по самовосстанавливающемуся принципу - в моменте, когда
первый аккумулятор инициирует работу толкающей системы генератора,
собирающая система выполняет подзарядку второго аккумулятора. Смена
подключения аккумуляторов к собирающей системе производится автоматически.

13. ПЕРЕРАБОТКА КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ
Микроволновая плазменная утилизация медицинских отходов имеет ряд преимуществ :
обеспечивает полную переработку отходов на месте образования без ежедневного вывоза
на утилизацию, что исключает распространение инфекций; не требуется предварительная
дезинфекция отходов, чем исключается расход дезинфицирующих материалов; установка
легко монтируется, эксплуатируется, обслуживается; не требует возведения и монтажа
дополнительных сооружений, фундаментов, и занимает минимальную площадь – 50 м 2.
• Перерабатывающий модуль, производительностью от 100 тонн в сутки методом
плазмохимической газификации сепарированных, обезвоженных твердых бытовых
отходов, предназначен для комбинированного, экологически чистого способа
утилизации. Работа оборудования обеспечивает утилизацию отходов с получением
высокоэнергетического газообразного топлива Полученные продукты полностью
обеспечивают автономный режим производственного процесса с возможностью
коммерческой реализации продуктов производства.
• Существенное снижение эксплуатационных затрат - в технологии не применяется газ,
мазут, уголь, отсутствуют часто заменяемые детали и узлы, низкое потребление
электроэнергии на собственные нужды (0,3 - 0,5 кВт / кг отходов), обеспечивает
преимущество микроволновой плазменной технологии по сравнению с другими
способами утилизации отходов.. Кроме того, вредные выбросы в атмосферу при
использовании микроволновой плазменной технологии значительно ниже, чем самые
строгие нормативы, действующие в странах ЕС.
• Перерабатывающий модуль, по плазмохимической газификации твердых бытовых
отходов, является полностью автономным предприятием и исполняет весь перечень
процедур и функций, необходимых для приема, контроля и фиксации, де -
бактеризации, сепарации на органические и неорганические материалы. Далее
технология предусматривает обезвоживание, газификацию органических материалов
и компактирование неорганических материалов, охлаждение и очистку топливного
газа для подачи в поршневой газогенератор (газовую турбину).

14. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПОЗИЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ РАЗМЕРНОСТЬ ВЕЛИЧИНА
1 ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПЕРЕРАБОТКИ
ПО НЕСЕПАРИРОВАННЫМ ВЛАЖНЫМ (40 %) ОТХОДАМ кг / час 8000
2
ПРОДУКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ
- СЕПАРИРОВАННАЯ СУХАЯ (15 %) ОРГАНИКА
- ФИЛЬТРАТ (ВОДА, ВЛАГА)
- МЕТАЛЛЫ ЧЕРНЫЕ
- МЕТАЛЛЫ ЦВЕТНЫЕ
- ДРОБЛЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ (ОТСЕВ, НАПОЛНИТЕЛЬ)
- СТЕКЛО
кг / час
5000
2000
200
50
700
50
3 ГАЗИФИКАЦИЯ СЕПАРИРОВАННОЙ ОРГАНИКИ кг / час 5000
В состав модуля включены также системы утилизации тепла при охлаждении топливного
газа с производством пара и последующим генерированием электрической энергии,
системы аспирации, фильтрации и водоочистки.
Способ микроволновой плазменной утилизации, в зависимости от морфологического
состава, позволяет производить от 0,5 до 2.0 MВт мощности на каждую тонну
сепарированных, обезвоженных твердых бытовых отходов в цикле газовой генерации.
Плюс до 1,2 МВт мощности на каждую тонну в цикле паровой генерации за счет
утилизации тепла охлаждаемого газа. А также дополнительные вторичные продукты
переработки неорганической части отходов - металлы цветные и черные, стекло
сортированное по цветам, дробленные строительные отходы (отсев и наполнители).
* реальное количество вырабатываемой электрической энергии зависит, в первую очередь, от
морфологического состава отходов - наличие пластмасс, полимеров, резины, углесодержащих
отходов позволяет максимально использовать преимущества, которыми располагает
технология микроволновой плазменной газификации. При утилизации отходов методом
газификации имеет смысл целенаправленно готовить топливные смеси из органической
составляющей твердых бытовых отходов и высококалорийных промышленных отходов,
содержащих большой объем углеводородов.
3 ГАЗИФИКАЦИЯ СЕПАРИРОВАННОЙ ОРГАНИКИ кг / час 5000
4 ВЫХОД ТОПЛИВНОГО ГАЗА м3 / час 13200
5 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ СЕПАРИРОВАННОЙ
ОРГАНИКИ
МДж/час 152000
6 РАСЧЕТНОЕ КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ кВт / час 42200
7 РЕАЛЬНАЯ ВЫРАБОТКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С УЧЕТОМ
УСРЕДНЕННОГО КПД В 35 % ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПАРО
– ГАЗОВОГО ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРОВАНИЯ
кВт / час
14700 *
8 ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА НУЖДЫ
СОБСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
кВт / час 4000
9 ВЫХОД ИНЕРТНОГО ШЛАКА кг / час 50
10 ВЫХОД МИНЕРАЛОВ
(SiO2, Fe2O3, CaO, Al2O3, Na2O, K2O, P2O6, TiO2) кг / час 100
11 ВЫХОД МЕТАЛЛОВ
Fe
Cu
Zn (цинковый концентрат)
кг / час 40
10
10
12 ВОДА кг / час 200

15. СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

16. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
НЕСЕПАРИРОВАННЫЕ ОТХОДЫ
80
тонн/сутки
190
тонн/сутки
400
тонн/сутки
560
тонн/сутки
1200
тонн/сутки
2400
тонн/сутки
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
СЕПАРИРОВАННЫЕ ОТХОДЫ
50
тонн/сутки
120
тонн/сутки
250
тонн/сутки
350
тонн/сутки
750
тонн/сутки
1500
тонн/сутки
ОБЩИЙ ОБЪЕМ ПЕРЕРАБОТКИ
ТОНН/ГОД
29 200 58 400 146 000 204 400 438 000 876 000
СТОИМОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ И
МАТЕРИАЛОВ МЛН €
36,7 47,9 75,4 86,1 156,5 273,4
СТОИМОСТЬ ПРОЕКТНЫХ РАБОТ
МЛН €
2 2 3 4 8 8
СТОИМОСТЬ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ И
СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ МЛН €
5 8 14 17 28 49
ОБЩАЯ СТОИМОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ
МЛН €
43,7 57,9 92,4 107,1 192,5 330,4
Экономические показатели предлагаемой технологии зависят от нескольких факторов. В
первую очередь от состава отходов, что влияет на количество генерируемой энергии. Далее
зависит от налаженности системы сбора и подвоза отходов, что влияет на непрерывность
работы. Весьма существенна зависимость экономических показателей от законодательно
установленных платежей за утилизацию отходов (тарифов) и цен на выкуп «зеленой»
электроэнергии. Поскольку эти показатели являются различными для разных государств, то в
данном обзоре приняты усредненные значения состава отходов, стоимости тарифов и ценыданном обзоре приняты усредненные значения состава отходов, стоимости тарифов и цены
выкупа электроэнергии:
1) состав отходов – картон и бумага 20%, пластмассы и полимеры 20%, древесина 10%,
нефтесодержащие и лакокрасочные материалы 10%, битумы 10%, текстиль 10%, резина 10%,
пищевые отходы 10%;
2) стоимость утилизации отходов (средний тариф) - 120 € за тонну;
3) выкуп «зеленой» электроэнергии - 130 € за МВт;
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
НЕСЕПАРИРОВАННЫЕ ОТХОДЫ
80
тонн/сутки
190
тонн/сутки
400
тонн/сутки
560
тонн/сутки
1200
тонн/сутки
2400
тонн/сутки
ПРОДАЖА ПРОДУКТОВ СОБСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
ТАРИФ ЗА УТИЛИЗАЦИЮ ОТХОДОВ
€/ТОННА*
120 120 120 120 120 120
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ С УЧЕТОМ
СОБСТВЕННОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ
€/ТОННА*
96 96 96 96 96 96
СТЕКЛО И ШЛАК €/ТОННА* 30 30 30 30 30 30
МЕТАЛЛЫ, МИНЕРАЛЫ €/ТОННА* 70 70 70 70 70 70
ПРОДАЖИ ЦЕЛИКОМ €/ТОННА* 316 316 316 316 316 316
ГОДОВОЙ ДОХОД МЛН € 7,7 15,4 38,5 53,9 115,6 231,2
ВОЗВРАТ ИНВЕСТИЦИИ (ГРУБО) 6 ЛЕТ 4 ГОДА 3 ГОДА 2 ГОДА 1,5 ГОДА 1,5 ГОДА

17. ВЫХОД ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕСЕПАРИРОВАННЫХ ОТХОДОВ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
НЕСЕПАРИРОВАННЫЕ
ОТХОДЫ
80
тонн/сутки
190
тонн/сутки
400
тонн/сутки
560
тонн/сутки
1200
тонн/сутки
2400
тонн/сутки
СЕПАРИРОВАННАЯ ОРГАНИКА
ТОНН/ЧАС
2,1 5 10,4 14,6 31,2 62,5
ФИЛЬТРАТ (ВОДА)
ТОНН/ЧАС
1 2 5 7 15 30
МЕТАЛЛЫ ЧЕРНЫЕ И ЦВЕТНЫЕ
ТОНН/ЧАС
0,125 0,25 0,5 0,75 1,5 3
ДРОБЛЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ
ТОНН/ЧАС
0,35 0,7 1,5 2 4 8
СТЕКЛО
ТОНН/ЧАС
0,025 0,05 0,1 0,15 0,3 0,6
ВЫХОД ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ СЕПАРИРОВАННЫХ ОТХОДОВ
ИНЕРТНЫЙ ШЛАК, МИНЕРАЛЫ,
МЕТАЛЛЫ, ВОДА
ТОНН/ЧАС
0,19 0,4 0,8 1,2 2,4 4,8
ТОПЛИВНЫЙ ГАЗ
3 5 546 13 200 27 466 38 558 82 399 162 062
ДЕТАЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
М 3/ЧАС
5 546 13 200 27 466 38 558 82 399 162 062
ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРОВАНИЕ
МВТ/ЧАС
6,3 15 31,2 43,8 93,6 187,5
СОБСТВЕННОЕ
ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ
МВТ/ЧАС
-1,7 -4 -8,3 -11,7 -31,2 -62,5
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗАТРАТЫ
НЕОБХОДИМЫЙ ПЕРСОНАЛ 24 50 70 100 150 220
РЕМФОНД, ЗАПЧАСТИ
€/ТОННА*
10 10 10 10 10 10
ФОНД ЗАРАБОТНОЙ ПЛАТЫ
€/ТОННА*
32 16 16 16 16 16
УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ
СОБСТВЕННОГО
ПРОИЗВОДСТВА €/ТОННА*
10 10 10 10 10 10
ЗАТРАТЫ ЦЕЛИКОМ
€/ТОННА*
52 52 52 52 52 52
* для удобства рассмотрения и анализа возможностей предлагаемой технологии
показатели эксплуатационных затрат и показатели продаж продуктов
производства приведены к одной тонне не сепарированных перерабатываемых
отходов.

18. ПРОЦЕСС ПЛАЗМЕННОЙ ГАЗИФИКАЦИИ
И ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВА
• Плазменная газификация - это процесс преобразования органической
(углеродосодержащей) части веществ и топлив в горючие газы при
высокотемпературном нагреве (900 - 2200 0 С) с атмосфере обедненной кислородом.
Совокупность процессов, протекающих во время газификации - деструкция, переход
веществ из конденсированной в аморфную и газообразную фазы, неполное горение,
окисление, комбинации и рекомбинации - принято называть термохимической
конверсией.конверсией.
• Результатом такой конверсии органических веществ является образование
монооксида углерода (СО) и водорода (Н2) - основных горючих компонентов
газообразного продукта, который называется топливный газ или генераторный газ. В
последнее время, такой газ стали называть синтез – газом. Причины не ясны, так его
образование происходит при процессах, как раз, обратных синтезу. Другие
составляющие топливного газа, полученные в результате процесса газификации,
называются балластом и в виду их незначительного влияния на калорийность газа,
обычно не принимаются во внимание.
• Главным преимуществом технологии плазменной газификации по сравнению с
методами прямого сжигания, является низкий уровень воздействия на окружающую
среду. Это в первую очередь обусловлено нахождением газообразных продуктов при
высоких температурах в обедненной кислородом среде (коэффициент избытка
кислорода 0,2-0,3), что приводит к разложению и де - хлорированию наиболее
опасных веществ - диоксинов, фуранов, полихлорбифенилов, бенз(а)пиренов и
других полициклических ароматических углеводородов. Также преимуществом
плазменной газификации является образование гораздо меньших объемов газов,
подлежащих очистке, чем при прямом сжигании и существенного (в разы)
уменьшения объема зольного остатка. Причем зольный остаток, практически, не
содержит углерода, т.е. отсутствует сажа. Что позволяет добиться значительной
экономии средств на дорогостоящем оборудовании газоочистки дымовых газов,
выбрасываемых в атмосферу (например, стоимость такого оборудования в составе
мусоросжигательных заводов составляет около 50%) и оборудовании
обеззараживания твёрдых вторичных отходов.

19. Предлагаемая технология высокотемпературной плазменной газификации материалов,
в первую очередь, предназначена для использования в мусороперерабатывающей
отрасли, как эффективный инструмент утилизации и переработки отходов. Применение
данной технологии позволит сократить использование полигонов для захоронения
отходов и заменить полигоны автономными перерабатывающими производственными
комплексами. Кроме того, данная технология является наиболее экономически и
технологически подходящей ( из всех известных технологий ) для уничтожения
депонированных свалок и полигонов.
Аналогов данной технологии в мировой практике, на сегодняшний день – не существует,
Это было определено во время проведения работ по проверке на патентную чистоту.
По удельному энергопотреблению, по скорости разложения веществ, по степени
конверсии сырья в топливный газ – данная технология является прямым и мощным
конкурентом технологиям утилизации отходов с помощью электродуговой плазмы
WESTINGHOUSE, ALTENERGY, SOLENA GROUP
Главным достоинством технологии является отсутствие в цикле утилизации отходов –
процесса горения ( окисления ). Что резко снижает возможность образования опасных
веществ диоксинов и фуранов. Процесс переработки проводится при помощи
микроволновой плазмы водяного пара ( 1100 - 3500 0 С), без доступа воздуха, в среде
насыщенной ионами водорода и кислорода. Процесс утилизации производится без
применения традиционных энергоносителей – газа, мазута, угля – которые сами по себе
являются дополнительным загрязняющим фактором. Присутствие в технологии узла
ионизации газов, позволяет получить при переработке отходов нулевые выбросы вионизации газов, позволяет получить при переработке отходов нулевые выбросы в
окружающую среду
В предлагаемой технологии для очистки продуктов утилизации не требуется применения
дополнительных многоступенчатых узлов и агрегатов. Процесс очистки совмещен с
основным технологическим процессом и является его составной частью. Другими
словами – процесс утилизации отходов с помощью микроволновой плазмы водяного
пара приводит к такому уровню разложения и ионизации продуктов, который позволяет
добиться нормативных показателей выбросов в окружающую среду без применения
дополнительных, сложных и дорогостоящих технологий очистки.
Этой областью применения, возможности микроволновой плазмы не ограничиваются.
Ряд опытов, проведенных нами в период изыскательских и лабораторных работ по
плазменной газификации различных материалов показал возможности эффективного
применения нашего метода в других областях промышленности. Конверсия углей и
угольной шихты ( шлаков ) в топливный газ для тепло и электро генерирования и
каталитического синтеза светлых нефтепродуктов ( моторных топлив ). Выпаривания
благородных металлов из отходов ( отвалов, хвостов ) их промышленной добычи, с
последующим улавливанием металла на тканевых фильтрах. И многое другое. Спектр
возможностей для применения микроволновой плазмы достаточно широк. Эти все
направления требуют отдельной детальной проработки и изучения.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
+421 948502960 +420 725372109 p_fisenko@mail.ru