Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
https://wos-scopus.com
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Электротехника
Размещена 08.05.2016. Последняя правка: 07.05.2016.

Утилизация твердых бытовых отходов с полезной генерацией тепловой мощности на базе Сакмарской ТЭЦ.

Степанов Алексей Владимирович

нет

Оренбургский государственный университет

Студент

Горячев Сергей Вениаминович, кандидат технических наук, доцент кафедры электро- и теплоэнергетики, Оренбургский государственный университет


Аннотация:
Статья посвящена вопросу о решении проблемы утилизации твердых бытовых отходов в городе Оренбург и повышении энергетической эффективности Сакмарской ТЭЦ. Проанализировав различные пути решения данной проблемы, был выбран метод плазменной газификации, как наиболее рациональное решение данной задачи.


Abstract:
The article is dedicated to the issues of domestic wastes utilization in Orenburg and of increase of Sakmara heat electropower station energy efficiency. The analysis of different ways of solving the problem was performed, and the method of plasma gasification was chosen as the most effective solution.


Ключевые слова:
энергоэффективность; теплоэнергетика; утилизация отходов.

Keywords:
energy efficiency; heat-and-power engineering; recycling of wastes.


УДК 678.002.8(075)

Введение

Во множестве стран наблюдается тенденция повышения доли использования таких возобновляемых источников энергии, как солнце, ветер, геотермальные источники, в общем энергетическом  балансе страны. Также широко используется энергия от сжигания биомассы и различных видов отходов. Это позволяет экономить традиционные виды топлива (уголь, газ, мазут), запасы которых повсеместно  истощаются. Необходимо отметить и то, что технологии, основанные на использовании возобновляемых источников энергии, обладают большим потенциалом снижения выбросов парниковых газов. В странах с умеренным климатом и небольшим количеством ветреных дней в году, к которым относится и Российская федерация, бытовые и промышленные отходы, а также биомассу следует считать приоритетными возобновляемыми источниками энергии.

Внедрение энергоустановок, сжигающих твердые бытовые отходы (ТБО), актуально еще и потому, что термическое обезвреживание их решает важнейшую проблему крупных городов, связанную с утилизацией мусора. Процесс сжигания ТБО не только обеспечивает санитарно-гигиеническую обработку отходов, но и на 10 % снижает объемы образования так называемых хвостов (остатков от переработки ТБО), что делает окончательное размещение отходов более легким и менее дорогим. Кроме того, в настоящее время термическое обезвреживание твердых бытовых отходов в ряде индустриально развитых стран Европы – практически безальтернативный способ их утилизации, так как федеральные законы запрещают вывоз на полигоны тех отходов, в которых содержание органических веществ составляет более 5 %. Именно по этим причинам в последние два десятилетия в странах ЕС, США и Японии прослеживается общая тенденция к расширению строительства новых и реконструкции существующих заводов по термической переработке отходов с выработкой тепловой и (или) электрической энергии, то есть электростанций на альтернативном топливе - твердых бытовых отходах. 

Ежегодно в России при среднем количестве бытовых отходов, выбрасываемых каждым россиянином и равном примерно 0,27 т/год/чел., образуется около 40 млн. т. отходов. В качестве топлива используется менее 1 % ТБО, что составляет ничтожно малую величину по сравнению с подобным использованием отходов в Швейцарии (80 %), Дании (80 %), Японии (85 %), Франции (65 %), Германии (60 %) и некоторых других странах. [1]

Метод плазменной газификации

На ряде опытных и полупромышленных установок в России, Германии, Великобритании, США и других странах изучается возможность использования пиролиза и газификации для термической переработки отходов. С начала 80-х годов в нашей стране группой независимых ученых был разработан комплексный высокотемпературный энерготехнологический процесс термохимической переработки любых твердых отходов, для краткости названный процессом "Пурвокс". Низкотемпературный пиролиз в настоящее время внедрен на некоторых мусороперерабатывающих заводах (МПЗ) отечественного производства, а так же в ряде других развитых стран таких как Япония, Индия Англия, США. Опыт эксплуатации МПЗ и опытно-промышленных пиролизных установок показывает, что этот метод целесообразно применять для термической переработки ТБО, так как технология плазменной газификации идеально подходит для большинства видов отходов:

- Твердые бытовые отходы

- Отходы оптово-розничной торговли

- Промышленные отходы

- Нефтехимические отходы

- Медицинские отходы

- Золу в результате сжигания мусора

Чистый синтетический газ, образуемый в результате использования плазменной газификации, можно преобразовать во множество разнообразных энергетических продуктов, включая:

- Электричество (через газовые турбины и поршневые двигатели), а в дальнейшем – топливные элементы

- Теплоэнергию и пар

- Жидкие топлива (этанол, реактивное топливо, дизельное топливо, метанол, пропанол)

Экологические преимущества объекта плазменной газификации включает:

- Более низкий уровень выбросов

- Использование биопродуктов с выгодой и сокращение объема материалов, которые в конечном итоге необходимо захоронить

- Меньшее воздействие парниковых газов

Завод газификации производит в качестве побочного продукта остеклованный шлак. Шлак является инертным и безопасным для использования в качестве композитного материала или других вариантов применения. Шлак не загрязняет почву или питьевую воду. Вместо шлака заводы по сжиганию мусора производят золошлаковые отходы и летучую золу. Летучая зола требует специальной утилизации и законодательство многих стран определяет её как опасные отходы. Предполагая, что твердые частицы снова будут переработаны в газификаторе, дальнейшее захоронение требует всего примерно для 2-4% материала, поступающего на завод плазменной газификации. Для сравнения, при переработке на заводе по сжиганию мусора захоронение требуется примерно для 20-30% отходов.[1] 

Принцип работы установки

ТБО, сыпучие отходы и коксовый шлак доставляются на приемные пункты завода. Исходный материал в заданных объемах выгружается на конвейер общей подачи, который осуществляет транспортировку исходного материала к газификатору. Объект включает как минимум один постоянно действующий газификатор. Внутри газификатора загружаемый материал преобразуется в синтетический газ, который частично охлаждается распыленной водой в верхней части газификатора, прежде чем он выйдет из него через патрубки. Металлические и зольные компоненты исходного материала образуют расплавленный шлак, который вытекает через выпускные отверстия в нижней части газификатора. На выходе шлак закаливается и гранулируется. Полученные остеклованные гранулы перенаправляются и погружаются на транспорт для вывоза и доставки клиентам. Синтетический газ охлаждается в протравочной системе охлаждения с трубкой Вентури и системе газоочистки. Охлажденный синтетический газ проходит ряд процессов очистки с целью удаления твердых частиц, хлора, серы и ртути. Промежуточные фазы сжатия и охлаждения позволяют удалить из газа влагу. Затем очищенный синтетический газ сжимается в многофазном компрессоре и подается в газовую турбину для производства электроэнергии. Тепловой поток от отработанного газа из турбины восстанавливается теплоутилизационным парогенератором (HRSG). Пар из HRSG накапливается и подается в многофазную паровую турбину для выработки электроэнергии.[1] 

Варианты интегрирования технологических процессов 

С технической стороны интегрирование установки по утилизации ТБО с Сакмарской ТЭЦ возможна и является наиболее предпочтительной, так как на ТЭЦ уже имеется подключение к тепловым сетям, а также необходимая мощность для успешного функционирования установки.

Так как завод имеет свой собственный цикл, рассчитанный под вырабатываемый газ с показателями отличными от газа, используемого на Сакмарской ТЭЦ, то предпочтительнее будет пространственная замена в комплексе с интеграцией в действующую систему генерации электрической энергии. 

Вывод 

Разобрав все преимущества плазменной газификации был выбран именно этот метод для утилизации твердых бытовых отходов в г. Оренбург на базе Сакмарской ТЭЦ. Все подробности расчета и подбора оборудования можно будет ознакомиться в дипломном проекте: Степанова А.С.«Утилизация твердых бытовых отходов с полезной генерацией тепловой мощности на базе Сакмарской ТЭЦ» ОГУ 2016.

Библиографический список:

1. Клинков А.С. Утилизация и переработка твердых бытовых отходов: учеб. Пособие - Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2015. – 100 экз. – 188 с.




Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх