ТЕХНИЧЕСКИЕ И БЫТОВЫЕ ОТХОДЫ

Низкоэмиссионная ВИР-технология термической переработки (сжигания) твердых бытовых отходов (ТБО) в модернизированных топках котельных агрегатов городских ТЭЦ.

Техническое предложение

Предлагается разработать национальную энергетическую стратегию утилизации (сжигания) твердых бытовых отходов на городских ТЭЦ в качестве 5 - 10% добавки к основному топливу по безмельничной ВИР-технологии. Признанным лидером внедрения ВИР-технологии является Рязанская ГРЭС, впервые осуществившая модернизацию котлов к блокам 300 МВт в 2001г. Освоение в 2005 году безмельничной схемы сжигания углей на котле энергетических блоков 150 МВ Назаровской ГРЭС РАО «ЕЭС России» открывает реальную возможность воплощения данной программы в жизнь.

Только схема без измельчения угля позволяет осуществлять одновременную подачу любых других топлив, промышленных отходов и ТБО. Для утилизации ТБО могут быть приспособлены газовые и мазутные котлы тепловых электростанций после их модернизации в том случае, если они ранее были угольными и сохранили электрофильтры.

Равных технологий пока в мире не существует. Основными методами сейчас являются: вывоз ТБО на полигоны (мусорные свалки) – до 95% в таких странах как Россия и США, и термическая переработка (сжигание) – до 80 - 90% в таких странах как Япония (около 120 мусоросжигательных установок, расположенных в черте городов) и Германия (более 50 установок). Но эти методы не соответствуют экологическим требованиям: полигоны продолжают загрязнять окружающую среду и отчуждать большие полезные земельные участки, а сжигание ТБО (как правило при относительно низких температурах - 600 - 900 ° С и малым временем пребывания в зоне горения) обуславливает образование высокотоксичных соединений. Поэтому мусоросжигательные предприятия оснащены химическими «хвостами».

Предлагаемая технология использует технические возможности тепловых электростанций, имеющих собственную систему подготовки и подачи топлива (угля), включая систему пылеприготовления, топочную камеру и систему очистки дымовых газов (электрофильтры).

Новая ВИР-технология сжигания углей исключает систему пылеприготовления и обеспечивает экономичную и экологически безопасную работу котла на натуральном топливе непосредственно из шахт. Только в этом случае становится возможным подача ТБО в топочную камеру, измельчение которых невозможно. Только в этом случае отходы становятся товарной продукцией.

Технические и технологические решения. Описание технической системы.

  • Выбор котельного агрегата, предпочтительно, работающего на угле, осуществляется таким образом, чтобы расстояние от места сброса ТБО до места термической переработки – теплоэлектростанции – было бы минимальным. Такие электростанции есть в системе Ленэнерго (№8, №14, №15).

  • Реконструкция парового котла по ВИР-технологии.

  • Монтаж на территории системы разгрузочного модуля с эстакадой. Отвода дополнительной территории не допускается. Спецтранспорт самостоятельно выгружает ТБО в бункерной башне с уплотняющими проемами (типовой модуль, применяющийся на мусоросжигательных заводах).

  • Гидротолкатели по горизонтальному коридору подают ТБО в карбонизатор (предтопок), где происходит предварительный пиролиз и самоподогрев за счет легковоспламеняющихся включений (бумага, резина, полиэтилен и пр.). Время нахождения в карбонизаторе – несколько минут. Одновременно осуществляется частичная подсушка всей смеси.

  • Вихревая ВИР-топка путем регулирования соотношения «уголь - ТБО» при высоких температурах (1400 ° С) обеспечивает окончательное обеззараживание и дезодорацию ТБО. Время нахождения в зоне многократной циркуляции крупных включений – десятки секунд, мелких - 3 - 5 секунд. При этом происходит полное разложение диоксинов и фуранов.

  • Дымовые газы за котлом очищаются от золовых включений в электрофильтрах, эффективность работы которых при ВИР-сжигании, как показали реконструкции, очень велика.

  • Негорючие остатки ТБО сепарируются в нижнюю часть топки и удаляются штатными транспортерами, с которых вручную или механизировано производится селективный отбор и складирование с последующей продажей потребителю (если они есть) – Вторчермет, дорожное строительство и т.д.

В ВИР-топке утилизируется сжиганием 70 - 75% от массы поступающих ТБО и около 30% выводится с электростанции потенциальным потребителям

Воздействие на окружающую среду

Концентрация нормируемых выбросов после реконструкции котлоагрегата на ВИР-технологию сжигания углей с добавкой ТБО не будет превышать существующих ПДВ, а по таким компонентам как NO x , SO 2 , СО, RO x (пыль) будет существенно ниже.

Высокие концентрация диоксинов, фуранов и других вредных компонентов от сжигания ТБО, по литературным источникам, обусловлены низкими температурами горения при традиционных способах сжигания. Предлагаемая совместная технология сжигания исходного топлива с добавкой ТБО обеспечивает температуру горения до 1300 - 1500 ° С и время пребывания частиц при данных температурах не менее 3 - 7 секунд, за счет многократной циркуляции в вихревой зоне.

Основные требования, предъявляемые к процессу обработки хлорсодержащих материалов: высокий температурный уровень (1300 - 1500 ° С), длительность выдержки обрабатываемых частиц до 2 - 7 с. Данные условия обеспечивают бездиоксиновую утилизацию ТБО, на выходе из топки отсутствуют высокотоксичные соединения и предотвращается их повторное образование из-за глубокого разрушения структурной решетки диоксинов и фуранов.

Концентрация вредных стоков не увеличивается, т.к. электростанция оснащена системой оборотного водоснабжения.

Бизнес-план

Предполагаемый общий объем утилизируемых отходов для г. Санкт-Петербурга составляет 365000 т/год или 1000 т/день. Предлагаем модернизировать 6 котлов, работающих на угле с возможностью утилизации ТБО, на 3-х ТЭЦ. Паропроизводительность котлов должна быть не менее 220 т/ч. В этом случае, средний расход ТБО на каждый из котлов будет составлять порядка 7 т/ч при Q н р = 1500 ккал/кг. Расход сжигаемого угля составляет 60 т/ч. при Q н р = 4500 ккал/кг. Тогда доля ТБО по отношению к основному топливу (по теплу) составит 4% и ее влияние на работу котла будет минимальной. В табл. №1 представлены затраты на реконструкцию котлоагрегатов.

С учетом того обстоятельства, что действующие теплоэлектростанции располагают всеми технологическими системами использования пара, инженерными и коммуникационными линиями, подготовленным обслуживающим и ремонтным персоналом, не потребуется увеличения численности штата при сохранении установочной мощности основного и вспомогательного оборудования.

Таблица №1 Капитальные затраты на реконструкцию 6-ти котлоагрегатов

Наименование узла

Ед.

изм

Стоимость единицы

млн. руб.

Кол-во

Общая стоимость

млн. руб.

1

Узел приемки и сортировки ТБО с эстакадой для автотранспорта

узел

36

3

108

2

Галерея подачи ТБО в котельный цех

узел

18

3

54

3

Реконструкция котлоагрегата производительностью 200 тонн/ч. на низкоэмиссионное вихревое сжигание

котел

48

6

288

4

Система шлакоудаления

компл.

1,55

6

9 ,3

5

Система золоудаления

компл.

2,1

6

12,6

6

Система газоочистки

компл.

2,1

6

12,6

ВСЕГО: 484,5

Кроме того, снижаются расходы на транспорт при сокращении пути транспортировки ТБО.

Данный проект предполагает создание пилотной установки на одной из ТЭЦ с поэтапным исполнением всего объема работ.

Предполагаемый срок окупаемости проекта не превышает 2 - 3 лет.

Примечание

  1. Коммунальные ТБО пакетируются населением в полиэтиленовые мешки и не должны содержать строительных материалов.

  2. Предварительная сортировка не требуется.

  3. Важным условием создания эффективного рынка «Теплоэлектростанция - ТБО» должно стать решение Правительства города о бюджетном финансировании региональной энергетической компании имея в виду, что такая деятельность совместной выработки тепла и электроэнергии с утилизацией ТБО будет обоснованной в том случае, если ТБО станет выгодным товаром для ТЭЦ.