Энергия из мусора

Проблема мусора знакома не понаслышке любому жителю большого города. Город пытается избавляться от ненужных отходов путем их свалки на специальных территориях. Свалки увеличиваются в размерах и уже наступают на отдельные микрорайоны. В России ежегодно накапливается не менее 40 млн т твердых коммунальных отходов (ТКО). Вместе с тем мусоросжигающие предприятия могут использоваться как дополнительный источник получения электроэнергии.

Первое поколение МСЗ

В Великобритании в конце XIX в. был построен первый мусоросжигательный завод (МСЗ). Первоначально МСЗ использовали для уменьшения объема складируемых на свалках остатков отходов и их обеззараживания. Позднее было обнаружено, что тепло, которое вырабатывает МСЗ, можно сравнить с теплотворной способностью высокозольных бурых углей, и ТКО могут использоваться в качестве топлива для теплоэлектростанций (ТЭС).

Первые мусоросжигательные агрегаты во многом повторяли котельные агрегаты ТЭС: ТКО сжигали на решетках энергетических котлов, а полученное от сжигания отходов тепло использовали для производства пара и последующего получения электроэнергии.

Надо отметить, что бум строительства МСЗ пришелся на период энергетического кризиса 1970-х гг. В развитых странах построили сотни МСЗ. Казалось, проблема утилизации ТКО была решена. Но МСЗ того времени не имели надежных средств для очистки выбрасываемых в атмосферу отработанных газов.

Многие специалисты стали отмечать, что у данной технологии большие минусы. В процессе сжигания образуются диоксины, сооружения по сжиганию отходов также являются одним из основных источников эмиссий ртути, тяжелых металлов.

Поэтому довольно простые по устройству и относительно дешевые МСЗ первого поколения пришлось закрывать либо реконструировать, улучшая и соответственно удорожая систему очистки выбрасываемых в атмосферу газов.

Второе поколение МСЗ

Со второй половины 1990-х гг. в Европе началось сооружение МСЗ второго поколения. Стоимость этих предприятий около 40% составляет стоимость современных эффективных газоочистных сооружений. Но суть процессов сжигания ТКО по-прежнему не изменилась.

Традиционные МСЗ сжигают неподсушенный мусор. Естественная влажность ТКО обычно колеблется в пределах 30-40%. Поэтому значительное количество тепла, выделяющегося при сжигании отходов, расходуется на испарение влаги, и температуру в зоне горения обычно не удается поднять выше 1 000°С.

Шлаки, образующиеся из минеральной составляющей ТКО, при таких температурах получают в твердом состоянии в виде пористой непрочной массы с развитой поверхностью, способной адсорбировать большое количество вредных примесей в процессе сжигания отходов и сравнительно легко выделять вредные элементы при хранении на свалках и полигонах. Корректировка состава и свойств образующихся шлаков невозможны.

Москва планирует установить МСЗ второго поколения

Во всех округах Москвы, кроме Центрального, в ближайшие годы будут построены и реконструированы заводы по переработке и сжиганию мусора. Ожидается, что будут построены МСЗ второго поколения.

Об этом говорится в проекте постановления столичного правительства, одобренном 11 марта 2008 г. За 80 млрд рублей к 2012 г. построят шесть новых мусоросжигательных заводов (МСЗ), реконструируют семь мусороперерабатывающих комплексов и запустят завод по термическому обезвреживанию опасных медицинских отходов. Земельные участки под заводы уже определены.

Сейчас ресурсы областных мусорных полигонов практически исчерпаны. “Через пять лет, если не делать собственных перерабатывающих мощностей, Москва утонет в мусоре”, – говорит Адам Гонопольский, член высшего экологического совета Госдумы. В условиях, когда полигоны закрываются, а предприятия по переработке отходов строить нельзя из соображений экологии, единственным выходом, по его мнению, остаются МСЗ.

Пока москвичи бастуют против строительства новых заводов по сжиганию мусора, столичные власти рассматривают вариант строительства мусоросжигательных заводов не только в Москве, но и на территории Подмосковья. Об этом рассказал Юрий Лужков на встрече с депутатами Мосгордумы в июне 2009 г.

“Почему нам не договориться с Московской областью по размещению таких заводов и увеличению количества полигонов по складированию мусора”, – задал вопрос Юрий Лужков. Он также сообщил, что считает целесообразным разработать городской законопроект, по которому весь мусор перед утилизацией должен проходить сортировку. “Такой закон позволит уменьшить объемы мусора, отправляющегося на заводы по сжиганию и на полигоны с 5 млн т до 1, 5-2 млн т в год”, – отметил мэр.

Сортировка мусора может пригодиться и для применения других альтернативных технологий переработки отходов. Но этот вопрос тоже надо решить законодательно.

Новые энергетические возможности МСЗ: европейский опыт

В Европе он уже решен. Прошедшие сортировку отходы являются составной частью снабжения населения электроэнергией и теплом. В частности, в Дании, МСЗ, интегрированные с начала 1990-х гг. в систему электро- и теплоснабжения городов обеспечивают 3% электроэнергии и 18% тепла.

В Голландии на свалки вывозится только около 3% отходов, поскольку в стране с 1995 г. действует специальный налог на отходы, которые вывозятся на специальные полигоны. Он составляет 85 евро за 1 т отходов и делает свалки экономически неэффективными. Поэтому основная масса отходов перерабатывается, а часть превращается в электроэнергию и тепло.

Для Германии считается наиболее эффективным строительство промышленными предприятиями собственных ТЭЦ, использующих отходы собственного производства. Наиболее характерен такой подход для предприятий химической, бумажной и пищевой промышленности.

Европейцы давно придерживаются предварительного разделения отходов. В каждом дворе стоят отдельные контейнеры для различных видов отходов. Этот процесс был законодательно закреплен еще в 2005 г.

В Германии создается до 8 млн т отходов ежегодно, которые могут быть использованы для производства электроэнергии и тепла. Однако из этого количества находит применение только 3 млн т. Но наращивание вводимых мощностей электростанций, работающих на отходах, к 2010 г. эту ситуацию должно изменить.

Эмиссионная торговля заставляет европейцев подойти к утилизации мусора, особенно путем его сжигания, с совершенно иных позиций. Речь уже идет о стоимости снижения выбросов углекислого газа.

В Германии для МСЗ действуют следующие нормативы – расходы по избежанию выброса 1 мг углекислого газа при использовании коммунальных отходов для производства электроэнергии составляют 40-45 евро, а при производстве тепла – 20-30 евро. В то время как эти же расходы при производстве электроэнергии солнечными батареями составляют 1 тыс. евро. Эффективность МСЗ, на которых могут производиться электроэнергия и тепло, по сравнению с некоторыми другими альтернативными источниками энергии ощутима.

Немецкий энергоконцерн E.ON планирует стать ведущей компанией в Европе по добыче энергии из отходов. Цель компании – занять15-25% долю на соответствующих рынках Голландии, Люксембурга, Польши, Турции и Великобритании. Причем главным направлением E.ON считает Польшу, поскольку в этой стране (как и в России) мусор в основном утилизируется на свалках. А предписания ЕС предусматривают в среднесрочном аспекте запрет на подобные свалки в странах сообщества.

К 2015 г. оборот немецкого энергоконцерна в сфере энергетической утилизации мусора должен превысить 1 млрд евро. На сегодня показатели этого одного из ведущих энергетических концернов Германии гораздо скромнее и составляют 260 млн евро. Но даже при таких масштабах E.ON уже считается ведущим утилизатором мусора в Германии, опережая такие фирмы, как Remondis и MVV Energie. Его доля пока составляет 20%, и он управляет девятью мусоросжигательными заводами, которые производят 840 ГВт·ч электроэнергии и 660 ГВт·ч тепла. Еще более крупные конкуренты в Европе находятся на территории Франции.

Надо отметить, что в Германии ситуация с утилизацией мусора радикально изменилась только в 2005 г., когда были приняты законы, запрещающие неконтролируемую свалку отходов. Только после этого бизнес на мусоре стал рентабельным. В настоящее время в Германии ежегодно необходимо перерабатывать примерно 25 млн т мусора, а в распоряжении имеется только 70 заводов мощностью 18, 5 млн т.

Российские решения

В России также представлены интересные решения для получения дополнительной электроэнергии из мусора. Промышленная компания “Технология металлов” (г. Челябинск) совместно с ЗАО “НПО “Гидропресс” (г. Подольск) и НП ЗАО “АКОНТ” (г. Челябинск) разработала проект экономичного, многоцелевого плавильного агрегата непрерывного действия “МАГМА” (АПМ “МАГМА”). Данная технология уже опробована в опытно-промышленных условиях технологические схемы его использования.

По сравнению с традиционно применяющимися агрегатами для сжигания ТКО агрегат “МАГМА” и технология высокотемпературной и безотходной утилизации отходов имеют ряд преимуществ, позволяющих снизить капитальные затраты на строительство МЗС по утилизации несортированного мусора. К ним относятся:

• возможность утилизации коммунальных отходов с естественной влажностью, предварительно осушая их перед загрузкой, повышая таким образом температуру сжигания коммунальных отходов и увеличивая количество производимой электроэнергии на тонну сжигаемых отходов до мировых стандартов;

• возможность сжигания коммунальных отходов в атмосфере кислорода на поверхности перегретого шлакового расплава, образующегося из минеральной составляющей коммунальных отходов, достигая температуры газовой фазы в мусоросжигательном агрегате 1800-1900°С, а температуры расплавленного шлака 1500-1650°С и уменьшая общее количество выбрасываемых газов и оксидов азота в них;

• возможность получения из минеральной составляющей коммунальных отходов жидкого кислого шлака, периодически сливая его из печи. Этот шлак прочный и плотный, не выделяет при хранении никаких вредных веществ и может использоваться для производства строительного щебня, шлакового литья и других строительных материалов.

• пыль, уловленная в газоочистке агрегата, специальными инжекторами вдувается обратно в плавильную камеру, в шлаковый расплав и полностью ассимилируется шлаком.

По другим показателям МСЗ, оборудованный агрегатом “МАГМА”, не уступает существующим МСЗ, при этом количество вредных веществ, выбрасываемых с газами, соответствует нормам ЕС и ниже, чем при сжигании коммунальных отходов в традиционно применяемых агрегатах. Таким образом, применение АПМ “МАГМА” позволяет осуществлять технологию безотходной утилизации несортированных коммунальных отходов, не воздействуя негативно на окружающую среду. Агрегат может быть успешно применен также для рекультивации существующих свалок мусора, эффективной и безопасной утилизации медицинских отходов, утилизации изношенных автомобильных шин.

При термической переработке 1 т коммунальных отходов, имеющих естественную влажность до 40%, будет получено следующее количество товарной продукции: электроэнергия – 0, 45-0, 55 МВт/ч; чугун – 7-30 кг; строительные материалы или изделия – 250-270 кг. Капитальные затраты на строительство мусоросжигательного завода мощностью до 600 тыс. т в год несортированных отходов в условиях города Челябинска составят оценочно 120 млн евро. Срок окупаемости инвестиций от 6 до 7, 5 года.

Проект “МАГМА” по переработке твердых промышленных отходов в 2007 г. поддержан решением Комитета по экологии ГД РФ.

Смотрите также:

• Будущее ветроэнергетики – за оффшорными ветропарками На прошедшей в Гамбурге конференции Hamburg Offshore Wind 2009 европей ...
• Энергетическая стратегия в условиях глобализации В последние десятилетия многие государства осознали исчерпаемость трад ...
• Дизельная электростанция Cummins C11 D5 Дизель-генераторные установки (ДГУ) премиум-класса Cummins C11 D5 (Ве ...