Энергетическая переработка отходов

Мировая энергетика уже более тридцати лет назад приступила к созданию региональных энергосистем. Наиболее ярким примером здесь является система утилизационных тепловых станции вокруг Парижа. Топливом для них является ТБО. Их расположение соответствует не только потребностям города на 80#, но и рентабельному плечу вывоза ТБО и длине теплотрасс.

Москва стоит на пути создания комплексных, региональных эпергопредприятий, работающих на вторичном топливе - ТБО. Первое такое энергопредприятие - МСЗ № 2 - вырабатывает не только 30 Гкал/час тепла, передаваемых в систему отопления города, но 4,5 МВт электроэнергии, из которых большая часть отправляется внешним потребителям. Строящийся МСЗ № 4 будет отдавать в город до 60 Гкал/час тепла и до 9 МВт электроэнергии. МСЗ № 3 после реконструкции, соответственно 35 Гкал/час и 5 МВт.Таким образом создается единая система независимых региональных энергопредприятий.

В этих условиях становится актуальным вопрос о себестоимости получаемой электроэнергии. В коммунальной энергетике для обеспечения конкурентоспособности на рынке электроэнергии, актуальным является создание высокоэффективных способов получения электроэнергии.

Существующие в настоящее время схемы мусоросжигательных заводов используют для получения как электрической, так и тепловой энергии: паровой и паро-водяной цикл. В этом случае отходящие топочные газы являются лишь транспортной средой для переноса энергии от пламени топки к энергоносителю - воде. Как правило, МСЗ - это либо отопительные утилизационные котельные, либо утилизационные ТЭЦ, либо электростанции. Общий тепловой КПД таких предприятий не превосходит 23-25%. Опыт их эксплуатации в течение уже 50 лет показал, что они не уступают ТЭЦ, работающим на природном ископаемом топливе.

На протяжении последних 30 лет в мире активно развиваются технологии получения электроэнергии, использующие газовые или парогазовые циклы. В этих технологиях основной энергоноситель - продукты сгорания, а вода или пар используются для утилизации низкоэнтальпийной (хвостовой) части энергии газового потока.

На этом принципе работают газовые турбины широкого применения: от авиации до энергетики и транспорта. Их тепловой КПД достигает 47-53%. А паровые турбины в хвостовой части схемы позволяют получить еще до 20% по КПД. Это существенный вклад в эффективность получения электроэнергии.

Технически схемы реализуются с использованием современных серийных газотурбинных установок (ГТУ) в следующих вариантах:

• мусоросжигательные лечи высокого давления (0,4—0,6 МПа) с подачей отходящих газов в ГТУ в качестве рабочего тела;
• традиционные мусоросжигательные печи с компремированием отходящих газов перед ГТУ;
• пиролизные печи (газификаторы) низкого давления с ком- премированием и реализацией экзотермического потенциала отходящих газов в ГТУ;
• пиролизные печи с созданием комбинированного рабочего тела (отходящие пиролизные газы + воздух высокого давления (0.4- 0.6 МПа).

При таком способе самая высокознтальпийная часть тепловой энергии отходящих !азов превращается в электроэнергию с минимальными потерями без промежуточного теплоносителя.

Отходящие газы охлаждаются до температуры работы газоочистных сооружений, т.е. до 600-550°С. В этом случае ориентировочный расчет показывает, что общий КПД П У составит 35- 38%. Современные ГТУ обеспечивают расход газовоздушной смеси от 100000 ло 1000000 м /час, что соответствует газовым выбросам МСЗ.

Низкоэнтальпийное тепло газового потока за турбиной может быть сработано в паровой турбине с общим КПД до 20%. Газоочистное оборудование не меняется. Экологическая безопасность МСЗ остается на прежнем уровне. Таким образом, целесооб разна разработка мусоросжигательных энергоагрегатов, работающих по парогазовому циклу.