TLL Media | Инженеринг ревю | IndustryInfoBG | South-East European INDUSTRIAL Market | Български Технически Каталог | Енерджи Инфо БГ | ТД ИНСТАЛАЦИИ | Екология & Инфраструктура
 
 
 
TLL Media Българското специализирано техническо списание за енергетика
НАЧАЛО     ENGLISH
Търси
TLL Media
TLL Media
ИздателствотоЗа изданиетоАрхивАбонамент РекламаКонтактиПредстоящо
TLL Media
 

ЕКОЛОГИЯ

Енерджи ревю » Сп. Енерджи ревю - брой 4, 2015, юли
Производство на енергия от твърди отпадъци

Tвърдите отпадъци са неизбежен продукт от човешката дейност. В тази категория попадат твърди битови и промишлени отпадъци, строителни отпадъци, отпадъци от търговски обекти, сухи селскостопански отпадъци, биомаса, използвани гуми и каучукови изделия, органични материали със сравнително по-висока влажност (утайки от ПСОВ, хранителни отпадъци, растителни отпадъци) и др.

Съвременните общества и индустрии се стремят към намаляване на количествата произведени твърди отпадъци и все по-активно разделно събиране, сепариране и рециклиране. Дори след рециклиране обаче остава значителен обем нерециклируем твърд отпадък, който се налага да бъде депониран.

Поради недостига на пространство за депониране в световен мащаб и негативните ефекти върху околната среда все повече държави разработват програми за оползотворяване на твърдите отпадъци, като с най-голямо значение е потенциалът за производство на електроенергия или когенерация посредством третиране на отпадъците чрез различни технологии и съоръжения.

Технологии за производство на енергия от твърди отпадъци
Съществуват редица методи за производство на енергия от твърди отпадъци, които се различават по технология, начин на изпълнение, капацитет, ефективност, икономическа рентабилност и ефект върху околната среда. Основно можем да подразделим използваните методи на термични или термохимични (сред които директно изгаряне, високотемпературно изгаряне или инсинерация, пиролиза, газификация, плазмени технологии, хидриране, комбинация от някои от тези методи и т. н.) и биологични.

При биологичните методи разграничаваме два вида процеси – протичащи с участие (аеробни) или в отсъствие (анаеробни) на кислород, като към аеробните причисляваме компостирането, а към анаеробните, известни още като биогазификация – анаеробното разграждане, анаеробната ферментация, гниенето и др. Термичните технологии са неизменно свързани с методи за контрол на емисиите и системи за пречистване на димните газове.

Оценка на технологиите
Основна задача на изброените по-горе методи е третиране на твърдите отпадъци вместо тяхното депониране и оползотворяване дори на нерециклируемите фракции чрез директното им превръщане в енергия, производството на различни видове горива или други полезни продукти като почвени торове и др.

Основни критерии за оценка ефективността и пригодността на даден метод за конкретен проект или приложение са: увеличаване на отклоняването на нерециклируем отпадък от сметищата; намаляване на вредните ефекти върху околната среда, включително емисиите на парникови газове, влошаването на качеството на водните ресурси и т. н.

Важни фактори за определяне на дадена технология като приложима са и: финансова рентабилност, устойчивост, разходна и дългосрочна ефективност; възможност за производство на зелена енергия или други продукти с пазарна приложимост; възможност за безопасно осъществяване и др.

Инсинерация (високотемпературно изгаряне)
Инсинерацията е термичен процес, при който горимите компоненти (най-често предварително сепарираната горима фракция) на даден поток твърди отпадъци се подлагат на термично окисление при изключително високи температури в специални съоръжения, наречени инсинератори.

В резултат на процеса се отделя голямо количество топлина, която може да бъде използвана за паропроизводство с цел генериране на електрическа енергия, за индустриални процеси или за топлоснабдяване. В допълнение към топлинната енергия, продуктите от инсинерацията включват останала на дъното на инсинератора пепел (дънна пепел), летлива пепел и димни газове, които съдържат голям брой регламентирани замърсители на атмосферния въздух.

По отношение на ефективността на технологията, от един тон твърди отпадъци чрез инсинерация могат да бъдат произведени приблизително между 0,4 и 0,7 MWh електроенергия. Топлинната ефективност на метода е малко по-висока, като при инсинериране на тон твърд отпадък се произвеждат приблизително 2 MWh пара, подходяща за топлоснабдяване.

Инсинерацията на около 1000 тона отпадъци на ден е достатъчна за производството на около 650 MWh електричество на ден (по над 27 MW на час за 24 часа) или повече от 2000 MWh топлинна енергия за едно денонощие.

Масово изгаряне и изгаряне на модифицирано гориво (RDF)
Масово (или директно) изгаряне на твърди отпадъци е технология, при която в системата се изгаря потокът отпадъци, както е получен, като от него са премахнати само опасните отпадъци, металите и обектите с размери или форма, които не биха им позволили физически да влязат в горивната камера на инсинератора. Този процес типично не изисква сортиране и е разходно ефективен за захранване с електричество на съоръжения с ниска консумация на енергия или когато основната му цел е намаляване на обема на твърдите отпадъци.

Освен директно изгаряне, често се прилага и третиране на твърдите отпадъци до получаване на различни видове газообразни, течни или твърди горива. Твърдото гориво, получено при механично-биологично третиране на твърди отпадъци, се нарича RDF (Refuse Derived Fuel) или модифицирано гориво. За получаването му от потока отпадъци се премахват рециклируемите и опасните материали, както и негоримите фракции като метали, стъкло, камъни, бетон и др.

В съоръженията за производство на модифицирано гориво материалите с висока влажност и зелените отпадъци се обработват отделно. С това минимално сортиране средната калорийна стойност на модифицираното гориво е по-висока и количеството получена пепел при изгарянето му е по-малко в сравнение с масовото изгаряне на твърди отпадъци.

Газификация
Газификацията е метод, при който органични въглеродсъдържащи материали се дисоциират при високи температури в термичен реактор под въздействието или в отсъствието на кислород и се получава синтетичен газ (известен още като сингаз). Синтетичният газ се състои основно от въглероден диоксид, въглероден монооксид, водород, метан и водна пара. Ако в термичния реактор бъде подаден въздух като оксидиращ агент вместо само чист кислород, образуваният газ ще съдържа и азотен газ.

Газификацията се използва от десетилетия като метод за преобразуване на смесени твърди отпадъци в енергия и може да бъде подразделена на три категории в зависимост от условията, в които протича процесът. Първият процес, известен като пиролиза, протича под известно налягане в камерата в отсъствието на кислород при температури от 600 до 800 °C.

При втория тип газификация, позната като газификация с подаване на въздух, процесът се осъществява в температурен диапазон между 800 и 1800 °C, а окисляващият агент е въздух, както подсказва и самото наименование. При плазмената газификация на твърди отпадъци те се разграждат до смес от горивни газове и пепел под въздействието на плазмена дъга при температури от 2000 до 2800 °C в камерата на установката и още по-високи локални температури в точките на контакт на плазмената дъга.

Фази на газификацията
С цел намаляване на произведената при газификацията пепел, както и на съдържанието на тежки метали и опасни вещества в изходния поток твърди отпадъци и съответно – отровни компоненти в изходните димни газове, в много съвременни съоръжения се използва специален метод, който се състои от 5 фази в определена последователност.

Допълнителни предимства от производството на енергия от твърди отпадъци чрез газификация, изпълнено в тази последователност, са повишаване на енергийната ефективност, намаляване на вредните въздействия върху околната среда и осигуряване безопасността на персонала.

Фаза 1 на процеса включва сортиране, сепариране на негоримите фракции и третиране на потока отпадъци до получаване на модифицирано RDF гориво. На втория етап се извършва газификация на полученото гориво. Следва изгаряне на образувания при газификацията синтетичен газ в котли с рекуперация на топлина за производството на пара. Четвъртата фаза обхваща производство на електроенергия от парата в електрически генератор с парни турбини. Последният етап включва улавяне и обезвреждане на димните газове от котлите за изгаряне.

Сравнение на екологичните показатели на термичните методи и депонирането
При газификацията на твърди отпадъци с подаване на въздух се отделят по-малко парникови газове, измерени в CO2 еквивалент, в сравнение с инсинерацията или депонирането им в сметища. Същото важи и за другите методи за газификация, при които се образуват по-малки количества серни и азотни оксиди, замърсяващи атмосферата.

Според резултатите от проведени сравнителни анализи на различните технологии за производство на енергия от твърди отпадъци, при инсинерация в околната среда се емитират повече от 192 азотни оксиди (NOx) и над 94 грама серен диоксид (SO2) за всеки тон изгорени отпадъци. При депониране се отделят съответно 68 и 53 грама от дадените субстанции за тон, докато при газификация тези количества са едва 31 грама азотни оксиди и 9 грама серен диоксид за един тон третиран отпадък.

По отношение на изхвърляните в атмосферата прахови частици, инсинерацията на тон отпадъци способства за изхвърлянето на 16 грама такива части, депонирането - за 5 грама на тон, а газификацията – 6 грама. Поставянето на електростатичен филтър в системата за очистване на димни газове от инсталациите за газификация и инсинерация значително може да намали количеството на тези замърсители.

Третиране на твърди отпадъци в отсъствие на кислород
Анаеробното разграждане е биологичен процес, при който микроорганизми разграждат биоразградим органичен материал в бедна на кислород среда. Това е естествен процес, който протича в природата, но може да бъде иницииран в контролирана среда в биореактор.

Анаеробно разграждане типично се използва за намаляване на съдържанието на влага в органични отпадъци и за превръщане на част от тях в биогаз, който се състои основно от метан и въглероден диоксид и е подходящ за производство на енергия в различни съоръжения. Богатият на хранителни вещества сух отпадъчен продукт от процеса може да се оползотворява като обогатител за почва.

Анаеробното разграждане е най-подходящо за третиране на потоци органични отпадъци с високо влагосъдържание като селскостопанска биомаса, хранителни отпадъци, оборска тор и утайки от пречистване на битови отпадъчни води в локални инсталации. Сортираните еднородни отпадъци с по-малко от 15-20% сухо вещество се считат за “мокри” или такива с високо влагосъдържание.

За по-пълноценно оползотворяване на смесените твърди отпадъци, съдържащи влажни органични фракции, е препоръчително да се приложи комбинация от биологичен и термичен метод. Добре е чрез анаеробно разграждане да се третира сепарираната фракция с високо влагосъдържание, а сухите отпадъци в потока с по-висока калоричност да се подложат на термична преработка.

Аеробно разграждане и компостиране
Аеробното разграждане включва разлагането на органични материали под въздействието на аеробни бактерии в присъствието на достатъчно кислород, който да поддържа биохимичната реакция. При този екзотермичен процес се отделя енергия, като е необходимо температурата да се повиши до определени стойности, за да бъдат унищожени дадени патогени и да се намали влагосъдържанието на отпадъците. В резултат от процеса се получава хумусоподобен материал, наречен компост или биотор.

Компостирането в контролирана среда представлява биологично разграждане и стабилизация на органични субстрати при определени условия. Необходимо е освен достатъчно съдържание на влага в изходното вещество, да се осигури достатъчно количество кислород, както и адекватно съотношение между въглерод и азот. Използваните за целта съоръжения (реактори) се наричат компостери.

Основни цели на компостирането са: стабилизиране на гниещи органични отпадъци; дезинфекция или унищожаване на вредните за човека патогени; производство на компост за обогатяване на почвата; намаляване на потенциалните неприятни миризми от потоците твърди отпадъци с органична биоразградима фракция.

Тази технология е интересна от гледна точка на възможностите за третиране на органични отпадъци, които предлага, а не като метод за производство на енергия. Тя може да се използва в комбинация с други биологични или термични методи за преработка на отделни фракции от общия поток твърди отпадъци.

Комбинирани технологии за производство на енергия
С цел по-пълноценното оползотворяване и екологосъобразно обезвреждане на твърдите отпадъци често се прилага комбинация от биотехнологични и термохимични методи. Така се осигурява ефективно производство на енергия и безопасно третиране на всички фракции от общия поток смесени твърди отпадъци с разнороден състав.

В зависимост от характера и състава на потоците в дадено населено място или регион се подбира най-подходящата комбинация от методи и технологии. Често това е анаеробно разграждане за производство на биогаз от органичната фракция, инсинерация или газификация на горимите компоненти и др.

Съоръженията за производство на енергия от отпадъци в промишлен мащаб често включват комбинация от инсинератори, биореактори, газови двигатели или турбини, парни генератори и др.



Етикети:   твърди отпадъци   енергия от отпадъци   инсинерация   RDF   газификация   анаеробно разграждане   биогаз  

« Назад
BPVA
Екология и Инфраструктура
 
TLL Media
WebDesignBG            © 2018 TLL Media        Начало   |   Политика за поверителност и защита на личните данни   |   Права за ползване   |   XML    
TLL Media
TLL Media