Сжигание ТБО в топках

Сжигание ТБО

Сжигание бытового мусора в топочных устройствах котлов-агрегатов является наиболее распространенным во всех странах мира способом термической переработки бытового мусора. Как показала мировая практика, наиболее востребованным с техноло­гической точки зрения оказалось слоевое сжигание бытового мусора в котлах, оборудованных топками с колосниковыми ре­шетками. Данный метод сжигания обладает следующими тремя основными преимуществами:

1) Возможностью сжигания высоковлажных отходов без их предварительной сушки.

2)Высокой стабильностью процесса горения в необходимом диапазоне температур.

3)Возможностью рекуперации тепловой энергии сжигания бытового мусора.

Единственный работающий в Украине мусоросжигающий завод «Энергия» в г. Киеве оборудован печами с топкой на валковых колосниковых решетках производства завода Дукла (Чехия), мощ­ностью 15 т/ч по сжиганию бытового мусора и 40 т/ч по пару. Тем­пература, в топочном пространстве поддерживается на уровне 800-1000 °С. Производственная мощность завода — 350 тыс. тонн в год, но загружен он лишь на 40-50%.

Схема типичного мусоросжигательного завода (МСЗ) с по­следовательным двухкамерным сжиганием ТБО изображена на рис. 8.10 (корпорация «International waste industries» — IWI (США). Вторая камера служит для дожигания токсичных газов, паров и твердых частиц в отходящих дымовых газах МСЗ.

Но особо положительным примером может служить Мос­ковский мусоросжигательный завод №2 (ММСЗ №2) на Алту­фьевском шоссе, где удачно решены как технологические, так и экологические проблемы сжигания мусора (весьма непростые!).

Завод реконструирован в 1996-1999 гг. французской фирмой «KNIM». Общая стоимость завода — $ 120 млн, из них $ 60 млн (т. е. 50 %!) — это стоимость мониторингового и природоох­ранного оборудования. Технологическая схема этого завода такова (рис. 8.11).

Подлежащие сжиганию ТБО (несортированные!) больше­грузными мусоровозами (10-тонные, на базе КАМАЗов) привозят на завод и разгружают в большой приемный бункер (обеспечивает трехсуточный запас сырья), откуда грейфером подают в печь. Печь оборудована ступенчато расположенными подвижными коло­сниками, под которые воздуходувкой подается воздух, необхо­димый для процесса горения. При необходимости подается не­большое количество природного газа (для «подсветки»). Произво­дительность котла «на входе» — 8,3 тонн/час ТБО. Температура сгорания в котле поддерживается близко к 950 °С, что, с одной стороны, препятствует окислению азота воздуха и увеличению со­держания в дымовых газах оксидов азота, с другой — приводит к частичному выгоранию диоксинов (более полное их выгорание происходит выше 1200 °С, но при этой температуре начинает ак­тивно окисляться до NO азот воздуха).

В технологическую линию встроена многоступенчатая система очистки дымовых газов. Она состоит из:

а) реактора, в который подается «известковое молоко» (182
кг/час или 1452 т/год) и тонкоизмельченный активированный уголь
(4,15 кг/час или 33,3 т/год). При этом в объеме реактора при вы­соких температурах протекают каталитические реакции «связы­вания» токсичных газов в твердые малорастворимые соли:

Са(ОН)₂+2HF=СаF₂(тв)+2Н₂О

Ca(OH)₂+2HCl=CaCl₂ (тв)+2Н₂О

Ca(OH)₂+H₂SO₄=CaSO₄ (тв)+2Н₂О

Активированный уголь служит в качестве как катализатора вышеприведенных реакций, так и адсорбента других токсичных газов (СО, диоксинов, фуранов). Здесь уместно отметить, что наи­более токсичные диоксины, такие как 2, 3, 7, 8-тетрахлордибензо-фуран и др. хорошо адсорбируются твердыми сорбентами типа активированного угля;

б) реактора-испарителя, в который подается 40%-ный ра­створ карбамида (12 кг/час или 96 т/год) для уничтожения оксида азота:

2CO(NH)₂+4NO=4N₂+ 2CO₂+2H₂O.

Затем дымовые газы очищаются от твердых частиц в много­кассетном рукавном фильтре и дымососом выбрасываются в ат­мосферу через специальную «трехствольную» (для облегчения контроля за выбросами) дымовую трубу высотой 50 м (см. рис. 1). Для этого на ММСЗ №2 установлена АСУ немецкой фирмы «Fisher», которая управляет процессами горения и очистки и осу­ществляет полный экологический мониторинг.

Таким образом, данная система глубокой очистки обеспе­чивает показатели по остаточному содержанию токсичных газов и пылей в отходящих газах, соответствующие наиболее жестким ев­ропейским нормативам «17 BimSch V», а именно: для СО — ниже 50 мг/м³; для SO₂, NO₂, HC1 и пыли — ниже 4 мг/м³; для HF, диок­синов и фуранов — ниже 0,5 мг/м³. (Еще раз подчеркиваю — это содержание СО, SO₂, NO₂, HCl, HF и др. не в воздухе на границе СЗЗ, а в ОТХОДЯЩИХ ГАЗАХ, т. е. до рассеяния их при выбросах из дымовой трубы).

Поскольку ТБО перед сжиганием на ММСЗ №2 не подвер­гаются сортировке, при их сжигании образуется до 25 % шлака (1,9 т/час или 14600 т/год), который удаляется из печи шлаковыталкивателем; к нему добавляется летучая зола из рукавного фильтра (0,4 т/час или 3125 т/год). Эта золошлаковая смесь реализуется заводам, производящим стройматериалы.

В мусоросжигательную печь встроен паровой котел, пар из которого (30 тонн/час) подается на турбину электрогенератора N =3,6 МВт (Калужского завода). После турбины пар отдает оста­точное тепло в теплообменнике-«утилизаторе».

ММСЗ №2 имеет две вышеописанные технологические линии. Их суммарные годовые параметры:

• количество сжигаемых ТБО — 130 тыс. тонн/год (5% потребностей Москвы);

• количество вырабатываемой электроэнергии — 19,5 млнкВт;

• количество золошлаков — 29 тыс. тонн/год;

• экономия «условной» площади на полигоне ТБО — 3,5 га/год.

Наиболее проблемные показатели ММСЗ №2 — это эко­номические показатели. Проблема состоит в том, что себестои­мость сжигания 1 т ТБО на ММСЗ №2 составляет $40, что со­вершенно не «по карману» даже относительно благополучным московским ЖЭКам (не говоря уж о «среднеукраинских»!). Ре­альное распределение затрат на сжигание одной тонны ТБО по ММСЗ № 2 выглядит так:

• $5 — платят заводу ЖЭКи;

• $5 — завод экономит, обеспечивая себя собственной элек­
троэнергией, паром и горячей водой;

• $10 — завод выручает от продажи вырабатываемой элек­
троэнергии (покупатель — Мосэнерго, кстати, оно согла­
силось покупать электроэнергию у ММСЗ № 2 только за
полцены, мотивируя это тем, что «за полную цену у нас и
своей хватает!»);

• $20 — дотация заводу от Правительства Москвы.
Следует отметить, что сжигание 1 тонны ТБО, например, в Германии обходится намного дороже — $130 (а складирование этой же тонны на полигоне — лишь $60!).