Руслан Свінціцький. Перспектива отримання теплової та електричної енергії в процесі утилізації ТПВ в умовах мегаполісу

1. «Перспектива получения
тепловой и электрической энергии
при утилизации твердых бытовых
отходов в условиях мегаполиса»
Докладчик:
Свинцицкий Р.В.
АО ЮТЭМ

2. Перспектива мусоросжигания
Среднестатистический житель мегаполиса по данным Академии коммунального хозяйства России образует 1,35 м3
мусора в год, то есть примерно 270 кг. Общемировой опыт показывает, что по мере повышения уровня жизни
возрастает и объём образования отходов в расчёте на отдельного жителя.
Для города с численностью 1 млн. человек суммарное количество ТБО составляет более 270 тыс. тонн в год.
Технология переработки мусора с помощью сжигания является рентабельной со сроком окупаемости проектов менее
10 лет для заводов с производительностью от 150 тыс. тонн переработки мусора в год.

3. Экономические аспекты МСЗ
В настоящее время оптимальная с точки зрения экономики
мощность печи – это 10 тонн/час, или 80 000 тонн/год. На
мусоросжигательном заводе используется 2 или 3 печи. Сумма
инвестиций в завод, имеющий 2 печи (160 000 тонн/год), составляет
порядка 100 млн. евро.
Помимо решения экологических проблем города, обезвреживание
ТБО термическим способом (сжиганием) позволяет из одной тонны
выработать 1,3-1,5 Гкал тепловой энергии.

4. Мировая статистика МСЗ
Таблица, основанная на оригинальных
данных, взята из книги Wast Incineration
and the Environment. Eds R. E. Hester and
R. M. Harrison. Royal Society of Chemistry,
Manchester, Great Britain.
Страна Количество МСЗ % сжигаемого
мусора
Канада 17 9
США 168 16
Япония 1900 75
Швейцария 30 67
Швеция 23 55
Дания 38 65
Бельгия 18 72
Франция 170 42
Нидерланды 12 40
Германия 73 35
Италия 94 18
Испания 22 6
Великобри-
тания
30 7

5. Схема работы завода
В процессе сгорания большая часть компонентов превращается в
дымовой газ. В качестве твердых остатков остаются зола и
инертные, камнеобразные шлаки. Содержащееся в шлаке железо
отделяется при помощи магнитного сепаратора и передается на
дальнейшую переработку (вторичное использование).
Бункер ТБО
Топка
Остаток
КУ
Рукавный
фильтр
Распылительный
адсорбер
Установка
DeNOx
Станция
измерения
выбросов
Турбо-
генератор

6. Этапы реализации Проекта
1. Принятие решения о строительстве;
2. Формирование общественного мнения;
3. Общественные слушания;
4. Разработка ТЭО;
5. Выбор технологии (схемы инвестирования);
6. Выбор генконтрактора;
7. Инжиниринг. Получение разрешения на строительство;
8. Выбор поставщиков основного оборудования;
9. Выбор подрядчиков на комплекс СМР;
10. Строительство;
11. Ввод в эксплуатацию;
12. Эксплуатация и сервис.

7. Успешный проект
МСЗ №3 в Москве (30.09.2003 – 15.12.2007)
сконструирован для переработки 360 000
тонн твердых бытовых отходов в год.
Калорийность мусора составляет примерно
7,5 МДж/кг, при сжигании 50 тонн ТБО
можно получить примерно 115 тонн пара в
час. Этот пар используется в установленной
турбине для получения электроэнергии, а
также в виде тепловой энергии передается в
систему теплоснабжения г Москва.
Подключение к городским системам
теплоснабжения позволяет добиться
высокого суммарного коэффициента
полезного действия, что обеспечит
существенную экономию энергоресурсов, а
также сокращение выбросов вредных
веществ при использовании обычных видов
топлива.

8. Завод по термической переработке отходов МСЗ №3 в г. Москве
является предприятием, гарантирующим выполнение
природоохранных требований по защите окружающей среды. Он
предназначен для обезвреживания бытовых отходов и
нейтрализации образующихся вредных веществ. Вредные
вещества, содержащиеся в бытовых отходах, разрушаются и,
соответственно, экстрагируются в концентрированной форме, в
виде пыли фильтра, под воздействием высоких, свыше 1.000°C,
температур и более продолжительного времени пребывания в
зоне сжигания, а также в результате последующей очистки
дымовых газов.
Три преимущества такого способа: во-первых происходит
обезвреживание вредных веществ, содержащихся в отходах, во-
вторых в десять раз сокращается их объем и в-третьих из отходов
можно получить значительное количество энергии.
Информация о заводе

9. Доставка ТБО
МСЗ №3 расположен в черте города.
Доставка отходов от домохозяйств
осуществляется мусоровозами. При
въезде и выезде с территории завода
производится взвешивание
мусоровозов и радиологический
контроль. Разгрузка отходов в
закрытом помещении препятствует
распространению неприятных
запахов и пыли по заводской
территории. Бункер ТБО заполняется
через шесть разгрузочных постов.

10. Бункер ТБО
Бункер ТБО вместимостью 11.500 тонн позволяет без проблем
бесперебойно принимать ТБО от жилых домов даже в период
проведения регламентных работ. Как непрерывно в результате
жизнедеятельности человека образуются ТБО, также непрерывно
и круглосуточно работает МСЗ 3 в течение года. Два крана,
оборудованные захватами мусора вместимостью девять
кубометров перемешивают мусор в бункере и заполняют
мусорную воронку, так называемый мусорный желоб. Оттуда
мусор попадает на колосниковую решетку.

11. Топка
Колосниковая решетка и котел – сердце
каждого мусоросжигательного завода. Отходы,
попадающие на решетку, продвигаются вперед
при помощи толкателя и колосников,
выполненных в виде черепицы и
продвигающихся вперед автоматически. Это
гарантирует медленное, равномерное и полное
сгорание отходов. При температуре свыше
1.000° C в час сгорают около 50 тонн отходов.
При этом разрушается большая часть вредных
веществ, содержащихся в мусоре. Для
подогрева топочной камеры до необходимой
температуры, для пуска и останова
используется природный газ. Сжигание отходов
начинается только при эксплуатационной
готовности технологических компонентов
установки, и при достижении 850° C. При этой
температуре отходы сгорают самостоятельно,
без дальнейшей подачи природного газа. Все
процессы регулируются электроникой и
непрерывно контролируются камерами.

12. Котёл
Дымовые газы, образующиеся в процессе
сжигания, передают свое тепло воде в
трубах поверхности нагрева. Таким
образом образуется пар для выработки
тока и тепла. Одновременно дымовые
газы охлаждаются с 1.000°C до 200 -
220°C.

13. Газоочистка
Дымовые газы подвергаются
комплексной трехступенчатой
очистке. В целях
предотвращения образования
производственных сточных
вод, система газоочистки
включает в себя
двухступенчатую квазисухую
каталитическую стадии
очистки.

14. Распылительный абсорбер
Первая часть квазисухой очистки –
распылительный абсорбер. В его верхней части
производится впрыскивание добавок
(дополнительных материалов: гидроокись кальция
и активированный уголь) и водяного тумана
(образующегося при разбрызгивании воды через
форсунки) в рециркулируемую летучую золу. Вода
служит для охлаждения дымовых газов и для
улучшения реакции газообразных вредных веществ
с гидроокисью кальция. При этом такие вредные
вещества как диоксид серы (SO2), соляная кислота
(HCl) и фтористоводородная кислота (HF)
превращаются в твердые соли. Такие органические
соединения как диоксины и фураны, а также
тяжелые металлы, в первую очередь, ртуть (Hg),
оседают на поверхности впрыскиваемого
активированного угля. Отделение превращенных
таким способом из газообразного в пылеобразное
состояние вредных веществ происходит на второй
стадии, на тканевом фильтре.

15. Тканевый фильтр
Тканевый фильтр состоит из
тефлоновых суконных шлангов. Все
пылеобразные элементы дымовых
газов оседают на фильтре и таким
образом удаляются из потока дымовых
газов. Общая площадь фильтра на
составляет 3.770 квадратных метров на
линию. Пыль тканевого фильтра
временно хранится в бункерах, а затем
утилизируется специализированным
сертифицированным предприятием, с
соблюдением всех требований
законодательства.

16. Установка DeNOx
На третьей, каталитической, ступени
очистки дымовых газов, в поток
дымовых газов впрыскивается
аммиачная вода. В ходе этого
процесса оксиды азота расщепляются
на водяной пар и азот – два обычных
компонента воздуха, Которые могут
отводиться в атмосферу.

17. Станция измерения выбросов
Прежде чем многократно очищенные газы
поступят через дымовую трубу в
атмосферу, они проверяются
многочисленными контрольно-
измерительными приборами. Эти
приборы постоянно измеряют содержание
пыли, хлористого водорода (HCl),
диоксида серы (SO2), окиси углерода
(CO), двуокиси углерода (CO2),
монооксидов азота (NOx), воды,
кислорода, а также органического
углерода (Сорг). Измеренные данные
непрерывно регистрируются. Таким
образом постоянно документируется
качество отработанных газов. Данные
передаются в контролирующие органы
города в режиме online.

18. Остатки
В процессе сгорания
большая часть
компонентов превращается
в дымовой газ. В качестве
твердых остатков остаются
зола и инертные,
камнеобразные шлаки.
Содержащееся в шлаке
железо отделяется при
помощи магнитного
сепаратора и передаются
на дальнейшую
переработку (вторичное
использование).

19. Сравнительная характеристика
До реконструкции После реконструкции
Расположение Улица Подольских курсантов,
промзона «Бирюлево», ЮАО
Улица Подольских курсантов,
промзона «Бирюлево», ЮАО
Площадь участка 2,5 га 2,5 га
Производительность 200.000 т/г 360.000 т/г
Сжигание Сжигательное устройство
фирмы Волунд при t » 850°С
Сжигательное устройство с
колосниковой решеткой при
t = 850 – 1.000°C
Время пребывания дымовых
газов в печи при t >850°С
2 сек > 2 сек
Адаптация к составу ТБО г.
Москвы
Затрудненность сжигания ТБО в
осенний период в следствии их
высокой влажности (> 50 %)
Возможность эффективного
сжигания ТБО вне зависимости
от сезонных колебаний, состава
и влажности ТБО в следствии:
> подогрева воздуха сжигания
> выпаривания вод из бункера
> футеровки зоны дожига
кладкой са. 40 см.
> футеровки камеры сжигания
огнеупорным бетоном с малой
теплопроводностью

20. Сравнительная характеристика
До реконструкции После реконструкции
Система газоочистки
1 ступень очистки - в
электрофильтре
3 ступени очистки, включающие:
> устройство подачи в поток дымовых
газов активированного угля с целью
адсорбции;
> квазисухой абсорбер с устройством
подачи и распыления гидрата окиси
кальция с целью абсорбции кислых
газов;
> рукавный тканевый фильтр с целью
поглощения летучей золы и пыли;
> установка DeNOx
Непрерывное измерение
выбросов в атмосферу
СO2, O2 CO, O2 , HCl, HF , NOx , SO2, пыль,
диоксины и фураны, CO2; H2O, Corg;
Hg; ртутные соединения
Система управления
технологическим процессом
сжигания и газоочистки
Дистанционное управление и
местные КИП и А
Автоматизированная система
управления исключающая
возможность загрузки ТБО до
достижения температуры в топке
t = 850 °С
Использование
энергетического потенциала
ТБО
Выработка теплоэнергии
280,000 гКал/г
Выработка тепло- и электроэнергии
более 435,000 МВт-ч/г тепла и
более 38,000 МВт-ч/г тока
Недожог 5% - 6 % менее 1%

21. Спасибо за внимание!
Контактная информация:
г. Киев, ул. Пушкинская, 27
Тел: +38 (044) 499-65-55;
Факс: +38 (044) 499-65-57;
E-mail: marketing@utem.kiev.ua