АНАЛИЗ НА ТЕХНОЛОГИИ ЗА ИЗГАРЯНЕ НА ОТПАДЪЦИ
Катедра Инженерна екология и алтернативна енергетика
Иванникова Елена Михайловна, доцент, кандидат на техническите науки, Московски държавен машиностроителен университет; Домбровская Юлия Владиславовна, студентка
UDC504.03
Опазването на околната среда е най-важният приоритет на съвременния свят. Един от сериозните екологични проблеми е постоянното нарастване на ТБО. Всяка година количеството боклук се увеличава с около 3% по обем. В ОНД се генерират около 100 милиона тона ТБО годишно. На България се пада около половината от това количество (около 63 млн. тона през 2007 г.). В България годишно се произвеждат около 3,8 милиарда тона всички видове отпадъци. Количеството ТБО е 63 милиона тона/годишно (средно 445 kg на човек). Съставът на ТБО: хартия и картон - 35%, хранителни отпадъци - 41%, пластмаси - 3%, стъкло - 8%, метали - 4%, текстил и други - 9%. Средно 10% - 15% от отпадъците се рециклират. Твърдите битови отпадъци се рециклират само с 3% - 4%, промишлените с 35%. По-голямата част от боклука се извозва на сметища - в България те са около 11 хиляди. В тях са заровени около 82 милиарда тона отпадъци.
Най-важната задача е да се намери екологичен начин за обезвреждане на отпадъците.
Един от възможните начини за обезвреждане на отпадъците е тяхното заравяне, което води до замърсяване на водата, земята и атмосферата за много години. В България голямо количество боклук се складира на сметища – те са около 11 хиляди в България. В тях са заровени около 82 милиарда тона отпадъци. Депата заемат голямо количество земя и също са изложени на риск от пожар. Друг метод за обезвреждане е изгарянето, което произвежда големи количества токсични продукти. Технологията за изгаряне се използва в много страни по света.Инсталации за изгаряне на отпадъци работят днес в 20 страни по света, включително и в България. Например във Великобритания през 90-те години. Функционираха 780 MSZ, но поради въвеждането на нови стандарти за емисии на замърсители в атмосферата до 2000 г. останаха само 100. В момента в Москва работят 4 инсинератора за отпадъци.
Процесът на изгаряне е метод за термично обезвреждане на битови отпадъци. Изгарянето се извършва в пещи и пещи с различни конструкции. Съществуват различни методи за изгаряне на битови отпадъци.
При конвенционалното изгаряне на битови отпадъци в околната среда постъпват емисии на отработени газове, които съдържат тежки метали, редица хлорорганични съединения (диоксини и др.), азотни и серни оксиди, солна киселина, флуороводород, въглероден диоксид. По данни от Централна Европа във въздуха се отделят около 13,4 милиона токсични газове. Това води до силно замърсяване на атмосферата и околната среда като цяло. За тази технология трябва да се използват големи системи за пречистване на отпадъчни газове и отпадъчни води, което е много неикономично. Въпреки това, независимо каква система за почистване се използва, замърсителите продължават да навлизат в атмосферата.
Голям недостатък на инсталациите за изгаряне е краткият период от време, който се отделя за изгаряне на битови отпадъци. В резултат на това димните газове се пълнят с продукти от непълно изгаряне на битови отпадъци и в шлаката се натрупва голямо количество неизгорели горими компоненти.
Светът търси нови технологии за изхвърляне на битови отпадъци, които не замърсяват околната среда.
Така учените от института Курчатов, заедно с израелски учени, предложиха нова технология, която е екологична, универсална и икономична. Тя представлявае термохимичен процес, съчетаващ пиролиза и газификация, които за разлика от горенето избягват образуването на токсични продукти. С помощта на тази технология е възможно да се преработват различни видове твърди отпадъци - битови (ТБО), биомедицински (МБО), ниско и средно радиоактивни отпадъци (СРО). Етапът на топене се извършва с помощта на високотемпературен йонизиран газ (плазма), а полученото стъкло е безвредно и може да се използва в строителството. Полученият горивен газ се използва за производство на електроенергия за собствени нужди и за продажба на потребителите. В основата на тази технология е минният реактор, където протичат процесите на пиролиза, газификация и витрификация на отпадъците. Във вертикална шахта входящите отпадъци преминават отгоре надолу в четири зони, докато температурата им се повишава. В горната част на мината постъпващите отпадъци се нагряват и изсушават. В следващата зона се извършва пиролиза на разлагането на органичната част на отпадъците с образуването на пирогаз, издигащ се до изхода на газа. В следващата зона отпадъчните остатъци, съдържащи неорганични вещества и кокс, се газифицират от водна пара и въздух до въглероден окис и водород. В долната част на реактора, в камерата за топене, стопилката от неорганичните компоненти на отпадъците се встъклява и се отстранява за охлаждане, образувайки встъклена шлака. В камерата за топене са монтирани плазмотрони, генериращи плазмени струи въздух с температура 3000-7000 C. Използвайки тези струи, неорганичната материя се топи при 1500-2000 C. След като бъде извадена от реактора, сплавта образува стъкловидна шлака при охлаждане. Целият многоетапен процес се контролира от центъра с помощта на компютърни програми.
В България Институтът по проблеми на химичната физика на Руската академия на науките разработи метод за термична обработка на горими отпадъци, койтосе основава на използването на филтрационно изгаряне в суперадиабатни режими. Използването на суперадиабатни режими за процеса на газификация дава големи възможности за обезвреждане на различни видове горими отпадъци с висока енергийна ефективност и екологичност.
Тази организация на процеса осигурява следните предимства в сравнение с методите на директно изгаряне:
- ниските линейни скорости на газовия поток в реактора и филтрирането му през слоя на първоначално обработения материал осигуряват ниско отстраняване на прахови частици с продуктовия газ.Това позволява значително да се намалят разходите за пречистване на газ и енергийно оборудване;
- когато е необходимо да се почистят газовите емисии от серни съединения, хлор, прах, живачни пари, е по-лесно да се почисти продуктовият газ от димните газове поради ниската температура и по-високата концентрация на замърсители;
- в процеса на газификация се извършва частично разлагане на азотсъдържащи органични съединения в безкислородна среда, което намалява количеството на азотните оксиди в димните газове;
- пепелта, която се разтоварва от реактора, има ниска температура и почти не съдържа неизгорял въглерод;
- при рециклирането на някои видове отпадъци е възможно да се извлекат материали от продукта-газ за по-нататъшна преработка (например нефт и др.);
- изборът на оборудване за оползотворяване на топлината при изгаряне на газовия продукт не се ограничава до парен или воден котел, възможно е също да се използват газови турбини и захранващи дизелови двигатели;
Предимството на инсинераторите за отпадъци е, че димните газове от пещта се подават в специално проектирани котли, където се отделя пара, чието налягане е около 16 атмосфери. Това позволява на предприятиеторешава проблема със собственото си отопление и топла вода, а две трети от парата се подава в турбогенератори, които генерират електричество и го доставят в електрическата мрежа на Москва. По този начин се намалява натоварването на предприятията от енергийния комплекс и се спестяват енергийните ресурси на страната, които всяка година стават все по-малко.
Разгледаните нови технологии за преработка на битови отпадъци ще ни позволят екологично безопасно да намалим количеството битови отпадъци и ще ни позволят да се отървем от проблемите на замърсяването на околната среда от депата и сметищата. В България в момента се обръща голямо внимание на депонирането на твърдите битови отпадъци, но решението на този проблем е невъзможно без държавна подкрепа и по-нататъшна изследователска работа.