Преимущества и недостатки газификации отходов

По мере накопления отходов на свалках человек начал задумываться об утилизации. Первый опыт европейских стран и США оказался негативным. Мусор сжигали, а образованные вредные компоненты накапливались в атмосфере.

[vote2x id=»4657″ align=»center»]

30 лет научных исследований позволили предприятию Westinghouse Plasma Corporation изобрести новую методику. Газификация отходов — новая технология утилизации мусора без опасности для планеты и человека.

Технология газификации отходов

Плазмохимическая газификация отходов — один из методов обработки мусора. Исходным сырьем являются следующие отходы:

• бытовые;
• опасные отходы;
• стройматериалы;
• металлолом;
• уголь;
• биоматериал;
• жидкости;
• шламы.

Технология плазменной газификации отходов не требует тщательной и кропотливой подготовки исходного материала.

Внедрение технологии WPC в мусороперерабатывающий бизнес положительно влияет на планету: влияние человека и продуктов жизнедеятельности сводится к минимуму. Выброс вредных парниковых газов уменьшается.

Плазменная газификация – это проверенная технология, решающая текущие проблемы, способствующая выработке топлива и энергии, сохраняющая природу. Кроме экологической составляющей есть и финансовая выгода. Проходя через установку, отходы превращаются в электричество, топливо (дизель и этанол) и другие виды полезного вторсырья.

[info-box type=»bold»]Переработка 1 тонны дает 1–1,5 мВт/ч электрической энергии — 80% от исходного сырья.[/info-box] На поддержание работоспособности факелов уходит 2–5%.

Загрузочный узел

Разное агрегатное состояние отходов (жидкое или твердое) требует предварительной обработки. В качестве теплоизолирующей подстилки применяют кокс. Он удерживает тепло плазматронов. В будущем планируется его заменить на BRIQs. Плавкость шлака регулируется известняком. Благодаря ему достигается остеклованность и невыщелачиваемость конечного продукта переработки. Известняк заменяют на фосфогипс.

Плазменный реактор-газификатор (ПРГ)

ПРГ обеспечивает преобразование органических и опасных соединений в газообразное вещество. Газ выходит через верхний отдел, а расплавленный при высокой температуре шлак вытекает через нижнюю зону реактора. Для поддержания процесса требуются кислород и водяной пар. Стенки плазменного реактора газификации выполнены из прочного материала с огнеупорным покрытием. Это позволяет поддерживать высокую температуру и защищает от коррозии.

По мере завершения процедуры на выходе образуется синтез-газ. Его температура достигает 870 градусов, а давление приближено по значению к атмосферному.

Шлаки, оставшиеся на дне реактора — смесь негорючих неорганических веществ, которые подлежат дальнейшей переработке.

Установка разделения воздуха

Для преобразования отходов в газ реактор снабжается кислородом. Установка работает за счет охлаждения потока воздуха, который подается под высоким давлением. Сжижение воздуха с выделением азота способствует получению чистого кислорода. Также эта установка позволяет заполнить цистерны жидким O2, используемым при чрезвычайных ситуациях. Он подается через испаритель и потом в виде газа поступает в реактор.

Паротурбинный генератор и воздушный конденсатор

Паровая турбина способствует снижению давления пара, который впоследствии преобразуется в воду. Полученная жидкость повторно поступает в котлы. Эта функция нужна для снижения затрат. Энергия, образующаяся при конденсации, превращается в электричество.

[info-box type=»bold»]Воздушный конденсатор снижает потребление воды. [/info-box]Как альтернативу, применяют охладительную башню. Установка гораздо дешевле и эффективнее, но для ее работы дополнительно требуется ежедневная подпитка чистой водой до 1700 м³. Конденсатор подобных затрат не требует.

Охлаждение газа, очистка от пыли и хлороводорода

Полученный синтез-газ отправляется в скруббер и специальные колонны, оснащенные оросителем. Там он охлаждается, проходит систему очистки от пыли, хлороводорода и других примесей.

Очищенное вещество перенаправляется в верхний отдел оросительной колонны к мокрому электрофильтру для тщательной очистки от частиц пыли.

Удаление ртути

После охлаждения синтез-газ проходит через угольный фильтр для очистки от следов ртути. Как правило, монтируется сразу 2 фильтра, которые удаляют 99,7% примесей ртути. Замену фильтров производят 1 раз в год. После прохождения цикла очистки сингаз следует на линию очистки от серы.

Гидролиз карбонилсульфида

Этап требуется для преобразования карбонилсульфида в сероводород. Газ проходит через катализатор, где разделяется на сероводород и углекислый газ. После обработки сера преобразуется в газообразное вещество, что облегчает последующую очистку.

Сероочистка

На этом этапе из синтез-газа выводится сероводород и переводится в серу. Ее складируют или продают. Система очистки CrystaSulf позволяет за один шаг преобразовать сероводород в твердую серу и удалить ее, не затрагивая углекислый газ и водород.

Мокрый электрофильтр

Фильтрация необходима для удаления мельчайших частиц пыли (менее микрона). Сингаз подается в электрофильтр и распределяется по трубкам. Здесь частицы становятся отрицательно заряженными и по мере продвижения они оседают возле заземленных трубок. Вода, протекающая по этим трубкам смывает осадок.

Преимущества и недостатки метода

Плазмохимическая переработка заслуживает особого внимания благодаря очевидным плюсам, которыми она обладает:

• производство работает за счет самостоятельно вырабатываемой энергии;
• для поддержания установки в рабочем состоянии нужно минимум персонала;
• перед загрузкой не требуется предварительная подготовка;
• итоговый продукт безвреден для окружающей среды и может быть использован для выработки топлива, для производства стройматериалов и в других сферах.

Считается, что это качественно новый метод, позволяющий сократить количество городских свалок и максимально бережно относиться к окружающей среде. Но как и в любом другом случае у него есть свои недостатки:

• сложная установка требует предварительного обучения персонала;
• высокая стоимость печей.

Сходства и различия пиролиза и газификации отходов

Пиролиз и газификация — два похожих метода утилизации отходов. Они схожи по следующим пунктам:

• при термообработке в итоге образуется меньший объем смол и фуранов по сравнению с процедурой сжигания;
• равное количество золы по мере завершения процесса;
• для поддержания процесса требуется определенная влажность сырья. Для газификации — 50%, а для пиролиза допустимый уровень колеблется в рамках от 20-40%;
• средний объем дыма.

Несмотря на идентичность, они различаются по итоговому продукту. При пиролизе продукт частично преобразуется в газ, в то время как плазменная переработка обеспечивает полное преобразование.

Установки плазменной газификации отходов

[info-box type=»italic»]Устройство состоит из 4 узлов:[/info-box]

• реактор-газификатор;
• генератор плазмы;
• дожигатель;
• система очистки.

[info-box type=»bold»]Для работы генератора плазмы необходимы 2 условия:[/info-box] воздух и электрическая дуга переменного тока мощностью до 50000 Вт.

Стенки реактора изготавливаются из металла и обрабатываются огнеупорной керамикой. В реактор загружаются измельченные отходы и проходят обработку плазмой низкой температуры. Конструкция бывает 2 типов:

• с кольцевым плазматроном – равномерно распределяющим плазму по всей камере;
• с центральным плазматроном – выпускает горячий пучок в загрузочный центр.

Дно находится в воде. Это требуется для изоляции камеры. Установленный гидрозатвор препятствует попаданию вредных веществ в окружающую среду.

Условия для непрерывной работы установки — контроль за струей плазмы и периодическая подача кислорода и пара.

Выработанный синтез-газ непрерывно откачивается и перенаправляется в котельную после сушки и фильтрации. В котельной он заменяет природный газ и обеспечивает дальнейшую работу реактора.

Сингаз уступает по качеству метану и пропану, но используется в паровых турбинах в качестве топлива. Чтобы горение было стабильным допускается добавление природного газа.

Экономическая выгода плазменной газификации

Установки вырабатывают энергию и топливо из мусора. Его количество на полигонах обеспечит заводы сырьем на десятки лет вперед.

Строительство одного завода требует вложений от 9 млрд. руб. (по данным [year] года), однако предприятие окупается спустя 4 года. Затраты на обслуживание, логистику и зарплаты рабочих составят от 53 млн. руб. ежегодно.

[info-box type=»bold»]При переработке 60 кТ мусора доход предприятия составит:[/info-box]

• 30 млн. руб. — переработка ТБО;
• 132,5 млн. руб. — продажа электроэнергии;
• 146,5 млн. руб. — продажа тепла для отопления;
• 21,5 млн. руб. — переработка металла;
• 20,2 млн. руб. — переработка стекла.

Великобритания, Нидерланды, США и Канада — страны с положительным опытом и доходом от предприятий, осуществляющих плазменную газификацию. В России ведутся научные исследования, которые в дальнейшем выведут страну на лидирующие позиции.

Внедрение плазменной газификации отходов спасет природу от захламления и является финансово выгодным мероприятием. Этот фактор привлекает инвесторов. Заводы по переработке отходов совершенствуются и разрастаются, что положительным образом сказывается на планете.