+7 (342) 299 99 69

пн-пт с 900 до 1800

logotype

Пути сокращения выбросов диоксинов при сжигании отходов

Сжигание отходов сопровождается интенсивными выделением диоксинов и фуранов, которые вредно влияют на здоровье людей. Загрязнение окружающей среды диоксинами происходит в основном за счет антропогенных источников, к которым относятся в первую очередь мусоросжигательные промышленные и городские станции (инсинераторы) и черная металлургия.Кроме диоксина может образовываться фуран, отличающийся от первого отсутствием одного атома кислорода в химической структуре соединения.

Суммарное воздействие их усиливается. Для оценки этого воздействия введено понятие "токсичного эквивалента", выражающегося в нг/м газа. Воздействие даже крайне низких концентраций диоксинов резко усиливается в присутствии других биологически активных загрязняющих веществ.

Для образования диоксинов необходимы органические соединения, кислород и определенная температура. Оптимальные условия образования диоксинов создавались в инсинераторах. Катализаторами, во много раз увеличивающими содержание диоксинов в продуктах горения, являются тяжелые металлы, например медь.

Диоксины разлагаются при высоких температурах, однако при прохождении продуктов высокотемпературного горения через газоходы неудачной конструкции установок они могут образовываться снова (рекомбинировать). В различных странах мира проводятся разработки с целью сокращения эмиссии диоксинов от различных производств, а также при утилизации и сжигании бытовых отходов и отходов производства путём внедрения новых систем очистки отходящих газов и создания технологий, не благоприятствующих образованию различных вредных веществ, в том числе диоксинов и фуранов.

Улавливание диоксинов представляет большую проблему. Обычные системы газоочистки улавливают до 60% диоксинов. Применяются методы дожигания диоксинов. Диоксины/фураны сгорают до СО2 и Н2О при температуре примерно 12000С. Чтобы в охлаждаемом технологическом газе не протекал обратный процесс их образования, потом проводится "закалка" газов путем орошения водой или разбавления охлаждающим воздухом. Применяется также вдувание адсорбента (активированного угля) в технологические газы. Но этот способ опасен из-за возгорания пыли в фильтрах при вдувании угля (коксовой пыли) более 50 мг/м3.

Твердые бытовые отходы - это богатый источник вторичных ресурсов (в том числе черных, цветных, редких и рассеянных металлов), а также "бесплатный" энергоноситель, так как бытовой мусор - возобновляемое углеродсодержащее энергетическое сырье для топливной энергетики. Однако для любого города и населенного пункта проблема удаления или обезвреживания твердых бытовых отходов всегда является в первую очередь проблемой экологической. Рассмотрим некоторые из существующих методов переработки отходов.

Сложный состав и проблемы с сортировкой отходов мусорных свалок (и аналогичных отходов в хранилищах) в целях переработки их во вторичное сырьё, энергию или изделия вторичного применения, с одной стороны, и универсальная простота термического разложения отходов, с другой стороны, стали причиной постепенно расширяющегося в 70-80-е годы прошлого столетия применения методов термического разложения твёрдых несортированных отходов.

Сжигание бытового мусора, обеспечивая снижение объема и массы отходов, позволяет получать некоторое количество энергетических возвратных ресурсов. Однако этот способ имеет значительные недостатки, к числу которых относится выделение в атмосферу вредных веществ и уничтожение ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора.

Исследованиями США выявлено, чтопо мере ужесточения норм выброса газов из мусоросжигающих заводов (МСЗ) в атмосферупроисхо-дит такое увеличение стоимости газоочистительного оборудования на МСЗ, что даже при хорошо отлаженной логистике (извлечение, подготовка и подача отходов на переработку) все мусоросжигательные компании оказываются убыточными.

Самым большим недостатком МСЗ является выделение значительного количества опаснейших соединений. Так как процесс горения отходов происходит при температуре 800-900°С, то в отходящих газах присутствуют альдегиды, фенолы, хлорорганические яды (диоксин, фуран, а также соединения тяжелых металлов).

Одним из методов является сжигание шлакового переплава в плавильных агрегатах (вариант «МАГМА»), или в так называемой металлургическойя печи Ваню-кова. Оборудование отличается большими габаритами, высокой производительностью и большими энергетическими затратами. Такое оборудование технически и экономически вполне обоснованно применять для промышленной переработки отходов горнорудных комбинатов и металлургических предприятий.

Однако этот метод и оборудование применять для переработки твёрдых неметаллических отходов невыгодно, тем более для несортированных отходов. В АПМ «Магма» реализуется процесс сжигания при газовоздушном и газокислородном дутье, что благоприятно для выделения диоксинов. Предлагаемые разработчиками «МАГМЫ» методы подавления диоксинов высокотемпературным термическим разложением не состоятельны, так как «покинув» зону утилизации, они рекомбинируют и накапливаются в природной среде.

Для переработки несортированных отходов необходимо применять те методы, при которых не возникают условия для образования диоксинов, а также и весьма токсичных соединений азота типа 1ЧОх(образуются при продувках высокотемпературных зон воздухом). Методами, исключающими образование диоксинов и соединений типа 1ЧОх,являются бескислородные (и безвоздушные) методы пиролиза или термолиза с использованием энергии низкотемпературной плазмы.

За рубежом и в России ведется разработка технологии обезвреживания ТБО методом пиролиза. Метод пиролиза состоит в том, что в результате нагрева отходов в бескислородной или бедной кислородом среде происходит химическое разложение содержащегося в них органического вещества с образованием пара, жидкой фракции (масел, смол) и газа с выделением твердого остатка (углерода). Процесс пиролиза бытовых отходов в общем виде можно представить следующим образом. Сначала испаряется вода, далее, с повышением температуры, начинается разложение органических компонентов и выделяется максимальное количество жидких веществ (масло, смола). Если же процесс происходит при более высоких температурах, выделение жидких веществ уменьшается, но увеличивается выход газа и сокращается количество твердого остатка.

НПФ "Экопромтехнологии" (Украина) предложена установка УТПО-2 - комбинированная многофункциональная пиролизная установка с беспламенным способом переработки твердых и жидких отходов, преимущество которого, прежде всего, в предотвращении загрязнения окружающей среды. Пиролиз не оставляет после себя биологически активных веществ. Образующийся твердый остаток имеет высокую плотность, что резко уменьшает его объем, при пиролизе не происходит выбросов тяжелых металлов в атмосферу. Твердый нерастворимый остаток имеет 3 -4-й класс опасности. Его легко хранить и транспортировать, можно использовать в качестве отсыпки при рекультивации полигонов ТБО, выполнении строительных работ [1].

В данной установке применяется комбинированная технология, предусматривающая предварительное разложение органической составляющей отходов в бескислородной среде (пиролиз), дожигание газообразных продуктов, обеспечивающее переход токсичных веществ в менее токсичные или полностью безопасные, резкое охлаждение пиролизного газа на выходе из реактора, что препятствует созданию условий, при которых возможны соединения галогенов (хлора, брома) с кислородом, т.е. образование диоксиноподобных веществ и дополнительная фильтрация на угольном и щелочном (известковом) фильтрах. Создание в реакторе восстановительной атмосферы избытком углерода исключает возможность нового синтеза диоксинов.

Аналогичные установки модульного типа в проектах «УТРО-30, 50) разрабатываются кооперацией предприятий ООО «АтомЭкоМаш», ОАО «СНИИП», ИТМО им. А.В. Лыкова НАН Республики Беларусь, ИФХЭ РАН им. А.Н. Фрумкина, ФГУП «ЦИАМ» им. П.И. Баранова и отличаются тем, что могут использоваться для утилизации не только бытовых, но и твердых радиоактивных отходов (ТРО) [2].В настоящее время ТРО и пункты их хранения имеются на39 предприятиях атомной отрасли.

На большинстве объектов хранилища практически полностью заполнены радиоактивными отходами низкого и среднего уровней активности. С точки зрения технологичности и удобства применения наиболее перспективной представляется разработка модульной плазменной установки, которая позволит утилизировать подготовленные массы ТРО в местах их сбора или хранения. Модульность установки позволяет обеспечить ее развертывание без больших капитальных затрат и в сжатые сроки.В проекте УТРО использован метод пиролиза (нагрев без кислорода), что предупреждает образование диоксинов, а также предусмотрено дополнительно применение блока адресного выжигания диоксинов - блока интенсификации разложения спецметодами, например плазмой.

Сейчас в состоянии разработки находится более совершенный, чем плазма, и весьма перспективный способ переработки отходов - низкотемпературное (уровень температур - 400-500оК) разложение с использованием специальных электрополей (один вариант) и дискретного лазерного излучения (это второй вариант) возбуждённых молекул. Его освоение позволит заменить плазму и выйти на качественно новый уровень техники для переработки отходов, для создания генераторов с высокими энергетическими параметрами, а также для решения задач в области нетрадиционной энергетики и т.д.

Разновидностью плазмотронного метода является плазмохимический термолиз, на основе которого возможна переработка твёрдых отходов в сырьё вторичного применения. Примером этого является переработка старых шин в нефтеподобную массу, из которой в крекинг - процессе возможно получать вторичные бензины, керосины и т.д. Оба эти направления могут быть реализованы в единой конструкции

Таким образом, основным направлением утилизации отходов можно считать разработку и освоение методов низкотемпературного разложения ТБО и ТРО в средах, активизированных и обеспечивающих при помощи специальных методов отсутствие благоприятных условий для возникновения диоксидов.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.25 (2 Голосов)
  • Комментарии к статье
  • Вконтакте
  • Facebook

Содержимое второго блока