+7 (342) 299 99 69

пн-пт с 900 до 1800

logotype
ГлавнаяО ТБОЛитератураТехнологии отходов (технологические процессы в сервисе)Оценка различных методов термической переработки ТБО

Оценка различных методов термической переработки ТБО

Для выбора оптимального метода термической обработки ТБО не­обходимо сравнение имеющихся технологий по следующим критериям:

  • экономическим (уровень капитальных и эксплуатационных затрат);
  • технологическим (уровень развития и апробации технологии, надежность оборудования, степень автоматизации процесса, эксплуата­ционные характеристики, требования безопасности, необходимость подготовки обходов и использования дополнительного сырья — топлива, других компонентов, производство товарной продукции);
  • экологическим (количество и токсичность отходов и газовых выбросов, возможность их обезвреживания и утилизации).

Кроме этого, следует учесть возможность изготовления оборудова­ния в России, а также квалификационные требования к обслуживающе­му персоналу, обусловленные особенностями той или иной технологии.

В табл. 5.38 приведена качественная сравнительная оценка техноло­гий термической переработки ТБО (по методике фирм «GKW Consult» и «East Consul» - проект ТАСИС/1991/ERU 0020, 1996 г.).

Сущность методики заключается в том, что для сравнительной оценки технологий приняты критерии, каждому из которых присвоен фактор приоритета (величина от 10 до 50). Оценка в баллах определяет­ся как произведение фактора приоритета и коэффициента (его величи­на меняется от -1 до +1), характеризующего достоинства или недостат­ки той или иной технологии с точки зрения отдельных критериев. На­пример, для критерия «уровень развития технологии» фактор приорите­та принят равным 50; коэффициент для технологии слоевого сжигания составляет +1 (технология хорошо отработана, оборудование произво­дится серийно). Оценка в баллах по этому критерию для технологии слоевого сжигания составляет 50 баллов.

Из приведенной в табл. 5.38 оценки термических методов перера­ботки отходов следует, что наиболее предпочтительными из них явля­ются слоевое сжигание на колосниковых решетках, сжигание в кипя­щем слое и отечественная технология газификации. Методы слоевого сжигания на колосниковых решетках и сжигания в кипящем слое име­ют преимущество перед другими методами обработки ТБО по группе общих критериев: высокий уровень апробированности технологий, се­рийно выпускаемое оборудование, высокий гарантийный срок эксплуа­тации (не менее 15 лет), относительно низкие затраты и др.

Вместе с тем эти технологии несколько уступают высокотемпера­турным технологиям обработки ТБО и отечественной технологии гази­фикации по материальным и экологическим критериям. Отечественная технология газификации выглядит предпочтительнее других методов термической обработки ТБО по стоимости оборудования, экологичес­ким критериям, но уступает по одному из самых важных критериев - уровню промышленного развития технологии. Вместе с тем эта техно­логия уже отработана в промышленном масштабе и является весьма перспективной (не требует подвода кислорода, не требовательна к ре­жиму пуск-остановка, имеет более высокий энергетический КПД, эко­логические преимущества).

Сопоставление трех методов термической переработки ТБО — сжи­гания на колосниковой решетке, процесса «Siemens» и процесса «Thermoselect» - сделала фирма «Berlin-Consult», используя отчеты ря­да немецких фирм, сопровождавших проекты новых технологий. Обоб­щенные данные приведены в табл. 5.39.

Из сопоставления данных, характеризующих эффективность утили­зации энергии при реализации различных методов (табл. 5.39), следует, что метод «Thermoselect», в котором производится плавление всех инертных материалов, равно как и метод «Siemens», в котором расплав­ляется часть отходов, несколько проигрывают в части отдачи энергии внешним потребителям по сравнению с традиционным колосниковым сжиганием с отводом тепла для тепловых электростанций. Оба высоко­температурных метода имеют высокий специфический расход энергии.

Таблица 5.38 Сравнительная оценка технологий термической переработки ТБО

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ

макс.

возм.

сумма

баллов

ТЕРМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

слоевое сжигание

кипящий слой

шлаковый расплав

электро-шлаковый расплав

пиролиз и сжигание ("Siemens")

газификация (российская технология)

1.

Общие критерии, в том числе:

265

235

150

-125

-90

35

80

- уровень развития технологии

50

50

40

-50

-50

0

0

- гарант, срок эксплуатации

30

30

30

0

0

30

30

- относительная суммарная стоимость оборудования

30

0

0

-30

-30

-30

15

-необходимость подготовки ТБО

30

30

-15

30

30

-30

-30

- необходимость дополнительного топлива (при теплотв. способности ТБО 6250 кДж/'кг)

20

20

20

20

20

20

20

- необходимость дополнительных компонентов (флюсов, теплоносителей)

25

25

-5

-25

-25

-10

-10

- пусковой период

20

20

20

-20

-20

20

20

- ремонтопригодность

25

25

25

-25

-25

0

0

- взрыво-, пожаробезопасность

25

25

25

-25

0

25

25

- диапазон рабочих нагрузок

10

10

10

0

10

10

10

2.

Производство энергии и материалов, в том числе :

115

75

75

35

20

105

85

- производство тепловой энергии

20

20

20

20

20

20

20

- соответствие ГОСТ «Котлы паровые стационарные для сжигания ТБО»

10

10

10

10

10

10

10

- производство даектрической энергии

15

15

15

15

0

15

15

- разность между производимой и потребляемой энергией

30

30

30

-30

-30

30

30

- дополнительное производство энергоносителей в производственном цикле

20

0

0

0

0

10

10

- получение товарной продукции

20

0

0

20

20

20

0

3.

Экологические критерии, в том числе:

185

20

45

140

127,5

105

115

- наличие раздельных систем сбора и удаления шлака и золы

15

-15

-15

15

15

15

15

- возможность утилизации ишака

15

15

15

15

15

15

15

- возможность обезвреживания золы

20

-20

-20

20

20

20

20

- удельный объем дымовых газов

25

0

10

25

12,5

15

20

- возможность подавления вредных примесей

90

20

35

45

45

20

25

- утечка запаха

20

20

20

20

20

20

20

4.

Прочие критерии, в том числе:

35

10

10

5

5

10

20

- дополнительные требования к персоналу

15

0

0

-15

-15

0

0

- возможность изготовления оборудования в России

20

10

10

20

20

10

20

Итого

600

340

280

55

62,5

255

300

Таблица 5.39 Сравнение методов термической переработки отходов по некоторым показателям

Показатели

Метод термической переработки

Сжигание на колосниковой решетке

Высокотемпературные методы

Процесс «Siemens»

Процесс «Thermoselect»

Удельный расход электроэнергии, МВт-ч/т

0,09

0,23

0,26

Производство электроэнергии, МВт-ч/т

0,75

0,62

0,50

Электроэнергия на продажу, МВт-ч/т

0,66

0,39

0,24

Удельные эксплуатационные расходы, DM/t

295

310-328

Выбросы вредных веществ (в соответствии с 17.BImSchV)

Все выбросы ниже нормативных после газоочистки. В высокотемпературных методах выбросы металлов относительно выше

С точки зрения экологического влияния, все методы примерно рав­ны и при наличии эффективной газоочистки характеризуются низкими выбросами вредных веществ (имеющиеся различия можно считать вто­ростепенными).

Можно сделать вывод, что современные системы сжигания отходов на колосниковых решетках по своим технико-экономическим характе­ристикам несколько выше новых высокотемпературных термических методов. При этом надежность традиционных систем подтверждена многолетней практикой эксплуатации многочисленных заводов, в том числе весьма крупных. Иными словами, новые высокотемпературные термические методы переработки отходов не имеют очевидных преиму­ществ по сравнению с традиционным сжиганием на колосниковых ре­шетках при температуре ниже температуры плавления шлака.

Из новых процессов слоевого сжигания (при температуре ниже температуры плавления шлака) наиболее перспективен процесс газифи­кации, разработанный в ИПХФ РАН в Черноголовке.

В России термическое оборудование для сжигания ТБО на подвиж­ных решетках не производится, поэтому представляет интерес техноло­гическая оценка различных методов слоевого сжигания ТБО в топках с переталкивающими решетками, тенденций практического применения этих методов, а также оценка возможностей ведущих западных фирм как партнеров для реализации оптимальных технологий в российских условиях (табл. 5.40).

Таблица 5.40 Технологическая оценка слоевого сжигания ТБО на переталкивающих решетках

Фирма (тип решетки)

Система

распределения

воздуха

Площадь живого сечения решетки, %

Скорость воздуха на входе в топку, м/сек

Гидравлическое сопротивление прохождению воздуха, мм Н20

Угол

наклона

решетки,

град.

Требования к теплотворной способности отходов, ккал/кг

Возможности фирмы в комплектной поставке оборудования

Martin (обратно- переталкивающая)

Через узкие щели в головной части колосников

1,2-1,7

20-50

200-300

25

~1700

Топочное

оборудование

(система

топка-решетка)

Steinmuller (поступательно- переталкивающая)

Через щели (зазор 1,5 мм) между колосниками по всей площади решетки (постоянная воздушная сетка)

1,5-2,5

15-30

50-80

12,5

>1800

Топочное, котельное и оборудование дня газоочистки

Noell (поступательно- переталкивающая)

Через отверстия конической формы на торцевой поверхности колосников

-1,5

-

-

6

2000-3500

Топочное, котельное и оборудование для газоочистки

Как показано выше, принципиально для российских ТБО подходят топочные устройства систем «Martin», «Steinmuller» и «Noell» (топоч­ные устройства системы «Deutsche Babcock», предназначенные исклю­чительно для сжигания отходов с высокой теплотворной способностью, не подходят в принципе, хотя именно топками с валковыми решетками этой фирмы оснащено большинство заводов в СНГ — ошибочность та­кого выбора доказана практикой работы этих заводов).

Отечественные ТБО характеризуются повышенной влажностью, и, с точки зрения термической обработки влажных отходов, наиболее под­ходят топочные устройства системы «Martin». Вместе с тем выбор сис­темы «Martin» для сжигания ТБО в российских условиях не однозначен по следующим причинам:

  • российские ТБО характеризуются переменной влажностью, переменным составом и переменной теплотворной способностью;
  • относительно большой угол наклона решетки (для предотвра­щения образования завалов при переталкивании отходов назад и для более быстрого прохождения материала) обусловливает опасность по­вышенного недожога из-за проскока части материала;
  • систему распределения воздуха через узкие щели в головной части колосников нельзя считать оптимальной (например, фирма «Noell» от этого отказалась); площадь живого сечения решетки, опреде­ляющая аэрацию, составляет 1,2-1,7%, при этом скорость воздуха на входе в топку составляет 20-50 м/сек, а гидравлическое сопротивление прохождению воздуха - 200-300 мм водяного столба;
  • относительная сложность устройства обратно-переталкиваю- щей решетки и необходимость механической обработки колосников, де­лающая их более дорогими.

Характерно, что с 1990 по 2000 г., после ужесточения в Германии требований к выходу недожога при сжигании ТБО, фирма «Martin» не получила в Германии ни одного заказа на строительство своих устано­вок. Кроме того, необходимо учитывать, что фирма изготавливает в комплекте лишь топку с решеткой; котельное оборудование и оборудо­вание для газоочистки фирма не выпускает, т.е. ее нецелесообразно рас­сматривать как партнера в комплектной поставке технологического оборудования для термической переработки ТБО и газоочистки.

Технология и оборудование фирмы «Steinmuller» (см. табл. 5.40) представляются более перспективными для термической переработки российских ТБО. С 1990 по 1997 г. фирма построила в Германии 36% всех термических установок (44% приходятся на другие фирмы-произ­водители колосникового оборудования, вместе взятые), а в Европе — 14% (из рассматриваемых производителей на долю фирмы «Martin» приходится в Европе 10% установок, на долю фирмы «Deutsche Babcock» — 15%).

Технология сжигания фирмы «Steinmuller» является компромис­сной среди других технологий и рассчитана на переработку ТБО пере­менного состава и переменной влажности. Поступательно-переталки- вающая решетка системы «Steinmuller», в отличие от других, обеспечи­вает стабильную подачу воздуха в топку и постоянную воздушную «сетку» при сжигании отходов (при ширине колосника 120-125 мм пло­щадь живого сечения решетки, определяющая эффективность аэрации, составляет 1,5-2,5%, при этом скорость воздуха на входе в топку состав­ляет 15-30 м/сек, а гидравлическое сопротивление прохождению возду­ха — 50-80 мм водяного столба); для ТБО переменного состава очень важно также, что распределение воздуха по отдельным зонам решетки автоматически регулируется. Решетки системы «Steinmuller» весьма просты в обслуживании (замена отдельных колосников производится одним человеком и не требует применения специального инструмента). Провал материала между колосниками минимален (зазор 1,5 мм).

Учитывая, что фирма «Steinmuller» поставляет в комплекте топоч­ное, котельное оборудование и оборудование для газоочистки и являет­ся при этом одной из трех (наряду с «Lurgi» и «АВВ») ведущих фирм Европы в области газоочистки, взаимодействие с ней представляется обоснованным и целесообразным.

Колосниковая решетка фирмы «Noell» (с 1990 по 1998 г. фирма по­строила в Германии три завода) также обеспечивает хорошее сгорание отходов по всей площади пода (принципиальная геометрия топочного пространства в печах фирм «Noell» и «Steinmuller» идентична), и печи достаточно хорошо приспособлены для сжигания отходов как с низкой, так и с высокой теплотворной способностью: по данным фирмы «Noell», от 2000 до 3500 ккал/кг. Реализованное в топках последнего поколения расположение отверстий для подачи дутьевого воздуха в торце колосни­ков обеспечивает минимально необходимый расход и равномерную по­дачу воздуха в слой отходов, а оригинальная система распределения вто­ричного воздуха и частичная рециркуляция дымовых газов способству­ют максимальному выгоранию летучих органических веществ.

В то же время состоящее из стянутых болтами колосников моно­литное полотно решетки представляется менее удачным с точки зре­ния реализации термического процесса и проведения ремонтных ра­бот. Несмотря на то, что в конструкции предусмотрены специаль­ные компенсаторы расширений, возникающих в результате воздей­ствия высоких температур (при нагревании подвижные уравнитель­ные элементы решетки, соединенные с неподвижными колосника­ми, выдавливаются во внешнюю сторону), это удорожает и услож­няет эксплуатацию решетки. Более дорогими являются также колос­ники, требующие механической обработки при изготовлении, а бол­товое соединение колосников в решетке усложняет ремонтные ра­боты.

Для российских условий (высокая влажность ТБО, высокое содер­жание инертных и экологически опасных компонентов в ТБО) предпо­чтительно применение методов термической переработки ТБО (слоево­го сжигания, перспективного отечественного процесса газификации) в схемах комплексной переработки ТБО, когда термической обработке подвергается обогащенная горючими компонентами фракция ТБО.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)
  • Комментарии к статье
  • Вконтакте
  • Facebook

Содержимое второго блока