Пиролиз мусора и отходов: плюсы и минусы метода

Очищение планеты от мусора — основная задача. Пиролиз отходов — один из способов, применяемых для обработки и утилизации мусора. Процедура безопасна для окружающей среды. Это прибыльная отрасль для начинающих бизнесменов. Сырье — мусор, производимый человеком ежедневно.

[vote2x id=»4995″ align=»center»]

Что такое пиролиз?

[info-box type=»bold»]Пиролиз[/info-box] — процесс утилизации, обезвреживания и сжигания отходов. Для выполнения процедуры требуется соблюдение двух условий: наличие высокой температуры и закрытая камера без доступа кислорода. В процессе сжигания при таких условиях отходы распадаются на элементы с низкой молекулярной массой.

https://youtu.be/EJzMDRcaHR4

Плюсы и минусы пиролиза ТБО

[info-box type=»bold»]Достоинства, по сравнению с процедурой простого сжигания мусора:[/info-box]

• исключен выброс продуктов сгорания в окружающую природу, что предотвращает ее загрязнение и причинение вреда здоровью;
• дешевое и доступное сырье, которое берется с городских свалок;
• обработка отходов, которые не поддаются утилизации другими способами;
• продукты сгорания не содержат агрессивных элементов;
• возможность безопасного складирования и захоронения под землей;
• после проведения пиролиза образуется меньший объем материала нежели при обычном сжигании. Процесс утилизации безотходный;
• исключена возможность восстановления тяжелых и вредных металлов. Они перерабатываются в золу окончательно.

Список отрицательных сторон пиролиза гораздо короче.

[info-box type=»bold»]К минусам метода относят:[/info-box]

• сложность системы;
• цена на установки;
• необходимость большого числа рабочих, которые будут следить за сжиганием мусора.

Технология пиролиза

Стандартно процедура производится в 3 этапа:

1. [info-box type=»bold»]Сырье помещается в сушильную камеру на продолжительное время.[/info-box]
   Этап считается самым долгим со значимыми энергозатратами.
2. [info-box type=»bold»]Пиролиз.[/info-box]
   Сначала разрушаются нестабильные компоненты (при 300 градусах). Вырабатывается уксусная кислота, двуокись углерода и угарный газ. При росте температуры сгорают оставшиеся ТБО.
3. [info-box type=»bold»]В завершающем этапе получают продукты сгорания.[/info-box]

Материал, который получается на выходе, зависит в основном от компонентов, помещенных в камеру.

[info-box type=»bold»]Этот материал бывает в 3 состояниях:[/info-box]

• пиролизный газ;
• жидкое состояние представлено 2 вариантами: водой и маслом;
• пикарбон.

Виды пиролиза

Рассматривая пиролиз, как процедуру обработки различных видов отходов, выделяют 3 классификации.

Сухой метод и окислительный пиролиз

Окислительный метод применяют для обработки жидких и газообразных отходов. Он эффективен при нейтрализации нефтесодержащих элементов, пластика, покрышек и иных веществ.

[info-box type=»bold»]Сухой пиролиз эффективен при обработке твердых веществ.[/info-box] Его главное достоинство по сравнению со вторым методом пиролиза — грамотное применение природного ресурса.

Низко и высокотемпературный пиролиз ТБО

Низкотемпературный пиролиз предполагает обработку при поддержании температуры от 450 до 900 градусов. В процессе вырабатывается меньший объем газов, но остаток твердых веществ больше.

Второй характеризуется горением в камере с жаром свыше 900 градусов. При этом вырабатывается довольно большой объем газов с минимальным содержанием смол.

Быстрый и медленный пиролиз

Следующее разделение производится на основе продолжительности. Процедура быстрого пиролиза подобна воде в кипящем масле. Она закипает моментально. Технологии быстрого пиролиза отличаются способами передачи тепловой энергии от носителя к исходному веществу.

Процедура медленного пиролиза сравнима с нагреванием и закипанием.

Преимущества и недостатки разных видов пиролиза

Каждый вариант имеет плюсы и минусы.

Если сравнивать переработку при высоких и низких температурах, то второй вариант допускает проведение процедуры без предварительной сортировки. При этом выработка вредных окисей серы и азота будет минимальной.

[info-box type=»bold»]Способ обладает минусами:[/info-box]

• высокая стоимость оборудования;
• сложность установки в сочетании с большими размерами;
• для введения оборудования для переработки в действие потребуется много работников и финансовых вложений;
• высокомолекулярные элементы не расщепляются.

[info-box type=»bold»]Плюсы обработки сырья при высокой температуре:[/info-box]

• Основной плюс высокотемпературного метода — остаток твердых отходов по мере завершения процедуры равен нулю;
• вырабатываемый пиролизный газ подобен натуральному. Он применяется для вырабатывания тепло- и электроэнергии;
• легкость при очистке;
• исключена вероятность образования нежелательных диоксидов (процесс исключает поступление кислорода в камеру сгорания);
• образованная жидкость перенаправляется для производства нефтепродуктов.

[info-box type=»bold»]Сравнение быстрого и медленного пиролиза:[/info-box]

• при быстром продукты для утилизации не осмоляются, а по мере завершения они чище, нежели при медленном. Небольшой расход энергии;
• минус медленного — длительность, которая иногда вынуждает прерывать.

Какие отходы можно перерабатывать при помощи пиролиза?

К твердым отходам относят органические и неорганические компоненты. Процедуре подлежат органические массы.

[info-box type=»bold»]Они разделяются на:[/info-box]

• компостируемые (пищевой мусор, опилки, древесная кора и ветки, печатные издания, картон);
• некомпостируемые (пластмассы, резина, кожа, провода, вязкие пасто- и кремообразные вещества (автомобильное масло), земля с каплями горюче-смазочных компонентов).

Пиролизное оборудование для переработки отходов

Установки последнего поколения дают возможность обрабатывать различный органический мусор. При этом в процессе используется собственная вырабатываемая энергия.

[info-box type=»italic»]Основа установки — реактор.[/info-box] В нем сгораю отходы. В верхнем отсеке мусор просушивается. Для этого устанавливается температура в рамках от 100 до 200 градусов. В средней камере температура достигает от 1000 до 1200 градусов. Здесь органические элементы разлагаются и проходят процедуру коксования.

Выделяемый при горении углерод выделяет тепло, тем самым поддерживая требуемую температуру. Нижний отсек предназначен для охлаждения. Температура не превышает 100 градусов. В этой части реактора остатки догорают и преобразуются в золу. Заключительный этап предполагает выведение компонентов из реактора для складирования или дальнейшей обработки.

[info-box type=»bold»]Варианты пиролизного оборудования:[/info-box]

• для переработки шин;
• для отходов деревообработки, навоза и помета;
• универсальная. Она предназначается для переработки медицинских и пищевых отходов, продуктов дерево- и нефтепереработки, другого мусора.

Эти пиролизные установки большие. Если создать уменьшенную и упрощенную копию, то аппарат можно использовать в личных целях. Они позволят вырабатывать тепловую энергию и получать химические продукты.

Пиролизный завод

Рассмотреть пиролизный завод можно на примере завода ШАХ «ПОТРАМ — ТБО».

[info-box type=»bold»]На этом предприятии применяются следующие основные зоны:[/info-box]

• сортировка отходов, с последующим измельчением и компостированием. Размеры ее достигают 50 метров в длину, 30 метров в ширину, а высота — 12 метров;
• полученный компост просушивается;
• образования синтетического пиролизного масла;
• получения дистиллятов из пиролизного масла;
• очистки дистиллятов до уровня чистоты Евро-4.

Такое зонирование позволяет перерабатывать практически все виды твердых бытовых отходов.

Сначала отходы в обязательном порядке проходят радиационный контроль. Крупные куски измельчаются. Допустимый размер — 250 мм в диаметре.

Следующий этап — компостирование. Среднее содержание влаги в нем — 60-65%. Для ее удаления компост помещается в отсек для низкотемпературного пиролиза. Далее отходы перемещаются в зону для быстрого пиролиза.

В отсеке просушенный компост смешивается с золой твердых бытовых отходов. Температура золы достигает 850 градусов. Полученная смесь перемещается в медленно вращающийся реактор. В нем, без участия кислорода, смесь прогревается до 500 градусов. Под воздействием температур тяжелые органические молекулы разлагаются, образуя легкий углеводород.

Образованные пары и газы перемещаются в следующую зону. В нем пару углеводорода подвергаются конденсации. При этом получается жидкая пиролизная составляющая. В рассматриваемом процессе неорганические компоненты испаряются или направляются на другие химические заводы для последующей обработки. Необработанный газ поступает обратно в реактор, где он сгорает, поддерживая тепло.

Жидкая часть направляется в складское помещение для реализации в качестве исходного сырья в нефтеперерабатывающем заводе. Из него добывают топливо для машин и поездов, он заменяет мазут и топливо для печек и котельных.

Остатки твердых отходов перенаправляются в аэрофонтанную топку, в которой он догорает. Вырабатываемое тепло используют для прогревания золы. Она помещается в реактор, помогая процессу разложения органических веществ

Продукты пиролиза мусора

По мере завершения процесса пиролиза образуются следующие компоненты:

• [info-box type=»bold»]Из пластика вырабатывается мазут, газ и зола. [/info-box]
  Мазут направляется для дальнейшей переработки в синтетическое топливо, которое добывается при использовании более сложных установок. Полученное топливо применяется для функционирования двигателей внутреннего сгорания. Полученная при переработке зола используется в качестве топлива. Зола упаковывается в брикеты и не нуждается в дополнительной обработке.
• [info-box type=»bold»]Процесс переработки автомобильных шин характеризуется выработкой газов, технического углерода и синтетической нефти. [/info-box]
  Последняя, после прохождения дополнительной очистки, становится аналогом природного продукта. Углерод — вспомогательный элемент при производстве лакокрасочной продукции. Он отвечает за пигментацию. Углерод используют на заводах при производстве резины и отдельных строительных материалов.
• [info-box type=»bold»]Дизельное топливо.[/info-box]
• [info-box type=»bold»]Тепло и электроэнергия.[/info-box]

Сложность получения того или иного вида материала состоит в том, что для выработки может потребоваться сортировка продуктов. Эта процедура дорогостоящая. Получить высококачественный материал из несортированных твердых отходов практически невозможно.

Применение пиролиза в России

Впервые о пиролитических предприятиях стало известно еще в 19 веке. Основная цель — добыча газа для освещения. Сырь — керосин. Способ запатентован ученым из Санкт-Петербурга.

Вторым знаменательным периодом в пиролизе стала первая мировая война. Целью стал толуол — вещество, используемое для подрыва тротила. Пиролизные заводы строятся и функционируют во многих странах. Лидер — США. Россия, хоть и отстает, продумывает стратегии развития.

Низкая распространенность объясняется стоимостью оборудования и сложностями при эксплуатации.

Распространение метода способствует очищению планеты от твердых отходов. Помимо спасения экологии следует дополнительно отметить выработку вторсырья и безвредность состава отходов для окружающей среды.