Энергия из отходов жизнедеятельности. Переработка твёрдых бытовых отходов для выработки тепловой и электрической энергии. Получение тепловой и электрической энергии из ТБО

Какой будет наша страна, город, планета через несколько десятков лет. Станет ли это все облагороженным участком земли или постоянно увеличивающаяся свалка доберется до наших домов и подъездов? В развитых странах переработка бытового мусора используется уже более 40 лет, а для России это все еще новинка.

О самых современных технологиях переработки мусора нам практически ничего не известно. На вопросы отвечает Лопатухин Андрей, консультант компании ALECON, занимающейся внедрением систем гидросепарации Твердых Бытовых Отходов (ТБО) в СНГ.

Что представляет собой технология гидросепарации ТБО?

Процесс гидросепарации осуществляется следующим образом: несортированный мусор подается на движущуюся ленту транспортера. Лента движется под очень сильным магнитом, к которому прилипают металлические отходы, после этого мусор оказывается в барабане с отверстиями различного диаметра, и отходы сортируются по размерам. Мелкие и крупные фракции направляются по разным лентам, которые опускаются в резервуар, заполненный водой. Затем более легкий мусор поднимается на поверхность, и при помощи вентилятора пакеты сортируются в одну емкость, а бутылки в другую. Затем эта часть мусора подготавливается к вторичному этапу переработки, а из мусора, который опустился на дно – органических остатков – вырабатывают биогаз в биореакторе.

Полученная при помощи сжигания биогаза энергия, удовлетворяет нужды завода, 60-70% энергии идет на продажу. 80-85% от всего объема мусора перерабатывается. Завод имеет модулярную конструкцию от 300 т мусора в сутки, можно увеличивать производительность до 2000 т в сутки и выше. Из отходов – получаем доходы! Из органических отходов вырабатывается биогаз и зеленое электричество!

Каков энергетический ежегодный потенциал ТБО в России, где он сконцентрирован? Может ли переработка ТБО решить энергетические задачи?

Не учитывая множества стихийных свалок, лишь в ЦФО потенциал накопленных ТБО ежегодно приравнивается к 250000 т. Наиболее крупные полигоны для сегодняшних технологических проектов по извлечению метана являются первоочередными. Они сконцентрированы в Центральном Федеральном Округе – 4 свалки, в Туле – 1, в Московской области – 3, в Южном Федеральном Округе – 1, в Северо-Западном – 2, в Уральском Федеральном Округе – 2, в Приволжском – 6 свалок, в Дальневосточном – 1 и в Сибирском Федеральном Округе – 3 свалки.

Может ли переработка ТБО способствовать решению энергетических задач?

Безусловно! Как показали расчеты, на уличных свалках вырабатывается метан в объеме 858 млн. т в год, биогаз – 1715 млн. т.

Какова величина органической части в отходах? Что происходит с неорганической частью в предлагаемой гидросепаративной технологии?

В отходах есть как неорганические, так и органические вещества, которые обладают разной степенью разложения. Содержание органической массы в отходах равняется 35-60% по весу от всего количества мусора. В ходе переработки неорганические ресурсы получают вторую жизнь. Например, цветные и черные металлы переплавляются, стекло используется в строительстве, а из пластика производится много полезных предметов для использования в хозяйстве.

Каковы преимущества метода гидросепарации ТБО перед другими способами плазменного пиролиза и перекрытий полигонов ТБО с получением энергии на основе свалочного газа? Какова его рыночная ниша?

Главным преимуществом технологии гидросепарации ТБО в сравнении с иными методами плазменного пиролиза является большая экономичность и скорая окупаемость предприятия, замкнутый цикл технологии и экологичность. Для обустройства завода нужна площадь в 2 га и сравнительно небольшие инвестиционные вложения, которые окупятся за пять лет.

Из биогаза получают электрическую энергию , часть которой идет на собственные нужды, а часть – на продажу. Органическая масса, преобразуясь после переработки в биореакторе в компост, является отличным экологически чистым удобрением для выращивания в теплицах зелени, овощей.

Так как при использовании плазменного пиролиза нужно много электроэнергии, то по затратам она приравнивается к методу сжигания ТБО. Все заводы, функционирующие по пиролизной технологии, не обеспечивают необходимого решения проблем ТБО по следующим причинам:

Большой процент вторичных отходов, засоряющих окружающую среду;

Низкая производительность. Во всем мире очень мало заводов, мощность которых более 300 т в сутки;

Невысокая энергетическая отдача отходов;

Дороговизна строительства заводов и текущих расходов при переработке.

Для обеспечения экологической чистоты технологического цикла, нужна установка дорогих газовых фильтров и уловителей дыма.

Технология производства свалочного газа с перекрытием полигонов ТБО характеризуется множеством показателей по загрязнению окружающей среды. Токсичная жидкость «фильтрат», скапливаясь в недрах, оказывается в грунтовых водах и водоемах, отравляя их. Кроме того, на подобных полигонах замедляется процесс разложения отходов по причине отсутствия воздуха, и никто не знает, сколько еще десятков лет понадобится, чтобы это все полностью разложилось.

Кроме того, эта технология требует существенных земельных площадей и эксплуатационных затрат.

Технология гидросепарации ТБО на рынке предложений по утилизации мусора занимает достойную нишу в качестве наиболее обоснованной экономически и безопасной экологически технологии.

Какой продукт на рынок предлагают компании по переработке ТБО: тепло, электроэнергию, газ? Кто является покупателем данных ресурсов?

Наряду с теми продуктами, которые идут на вторичную переработку (стекло, металл, пластик, картон и бумага) предприятия, перерабатывающие ТБО, полностью удовлетворяют собственные потребности в электроэнергии и поставляют свою продукцию на рынки тепла, электроэнергии и газа. Из биоотходов выпускается качественный компост для сельскохозяйственных нужд.

Возможен вариант общего комплекса по переработке ТБО с выращиванием в теплицах зелени, овощей или цветов.

Есть ли в России опыт организации предприятий по переработке ТБО, предоставляющих ресурсы для получения энергии? С какими проблемами они столкнулись?

Потенциал ТБО в России – около 60 млн. т в го. В одном только Московском регионе захоранивается на полигонах ежегодно около 6 млн. т ТБО. После разложения органической части отходов на полигонах производится биогаз. Ключевыми составляющими биогаза являются парниковые газы: углекислый газ (30-45%) и метан (40-70%).

По подсчетам специалистов, на полигоне, площадь которого около 12 га, с объемом захоронения 2 млн. м 3 ТБО можно получить примерно 150-250 млн. м 3 биогаза в год и получить примерно 150-300 тыс. МВт электрической энергии. Этот полигон можно использовать в течение нескольких лет, не меняя оборудование и не вкладывая дополнительных финансовых средств. К сожалению, осуществленные проекты по данной технологии в РФ нам не известны.

Одной из причин, почему в России нет до сих пор инновационных технологий по переработке ТБО – это неиспользование Киотского протокола. В Израиле, например, за сбор парниковых газов на полигоне объемом 2 млн. м 3 можно привлечь по механизму Киото 5-10 млн. евро в год. Мы почти не используем имеющиеся свалки и полигоны, а отсортировываем мусор после его сбора. Перерабатываем органические отходы для получения боигаза и компоста сразу после мусорных баков. Так нам удается предотвратить ненужное захоронение.

Алексей Степанов, Руководитель компании «Свеза Новатор», поселок Новатор (Великоустюгский район, Вологодская область)

Как предприятию самому вырабатывать 70% электроэнергии из отходов

Сегодня выгоднее вырабатывать электроэнергию из отходов. На кубометр готовой фанеры приходится кубометр отходов. В советское время отходы можно было захоронить. Из-за ужесточения природоохранного законодательства утилизация сегодня стоит дорого.

Компании собирают обширный массив данных о клиентах, который в итоге оказывается бесполезным. Сведения разрозненные, часто устаревшие или искаженные - на такой основе невозможно сделать покупателю уникальное торговое предложение и спрогнозировать продажи. В нашей статье описаны инструменты сбора и анализа информации, использование которых:

оптимизирует расходы компании на маркетинг;
поможет выстроить стратегию продаж;
снизит отток покупателей благодаря повышению качества обслуживания.

В течение многих лет наш комбинат вырабатывает из отходов электроэнергию, которую использует в производстве. Комбинат работает круглые сутки и образует 500 кубометров отходов (кора, щепа, карандаш и шлифовальная пыль). Вот что мы делаем с отходами.

1. Сжигаем кору и щепу. При сжигании отходов образуется тепловая энергия. Ее используем для сушки шпона и склеивания фанеры. Задействуем термомасляные и энергетические установки. Первые нагревают теплоноситель, вторые – воду, получая пар. На сушку шпона идет 21% отходов, на склейку фанеры – 7%. Отходы используем и для генерации электроэнергии на собственной теплоэлектростанции. Топливо подается в котельную, вырабатывающую пар. Пар по трубам поступает в зал, где стоят две турбины калужского завода по 1,5 МВт выработки каждая. Турбины раскручиваются паром. К каждой из них подключен генератор, вырабатывающий электричество. На процесс идет четверть коры и щепы.

2. Продаем карандаш. Карандаш – это остаток чурки (на профессиональном языке называется чурак). При лущении чурак вращается вокруг своей оси. Перпендикулярно к оси вращения чурака перемещается лущильный нож, равномерно снимающий ленту древесины толщиной 1,6 мм. Чурак «разматывается» до цилиндра толщиной 50 мм – получается карандаш, на который приходится 13% отходов. Мы продаем его в розницу работникам комбината и местным жителям: из карандаша получаются дрова. Местные бизнесмены используют карандаш в производстве угля. Кубометр карандаша стоит 200 руб.

3. Делаем новый продукт из шлифовальной пыли (доля отходов – 3%). Раньше мы сжигали пыль, но затем нашли выгодный вариант переработки. Вместе с партнером делаем из пыли топливные брикеты. В одном брикете – 3 кг дров. Когда их сжигают, зола почти не образуется (процент образования золы из пыли низкий, так как пыль получается при шлифовании лицевой стороны фанеры, где нет частиц коры).

Отходы промышленного производства: 9 идей, как на них заработать

Организация сбора, хранения и перераспределения отходов

Отходы доставляем на склад с помощью транспортеров. Ручного труда нет: процесс регулируют операторы за панелью управления, работают тракторы-погрузчики. По дороге отходы отгружаются в печи участков сушки и склеивания. Загрузочное устройство печей открыто до тех пор, пока емкость не наполнится, затем оператор нажатием кнопки закрывает задвижку. Если задвижка закрыта, отходы едут дальше по транспортеру на склад. На складе отходы ссыпают с ленты, часть из них фронтальные погрузчики распределяют на кучи, а часть – разравнивают. Вокруг и среди куч с отходами идет дорога, она нужна для проезда и противопожарных целей.

Со склада на электростанцию отходы доставляют транспортеры. Фронтальный погрузчик загребает ковшом 10 кубов, подвозит к нужной ленте (подвижному полу, который доставляет отходы в скребковый транспортер) и высыпает. По транспортеру отходы едут в печь электростанции.

В итоге

Мы вырабатываем 70–80% электроэнергии из отходов производства. В дни ремонта, когда станки (60% парка) отдыхают, обходимся собственными ресурсами. Лишь однажды в сильные морозы нам не хватило отходов для выработки электричества, тогда мы бесплатно взяли щепу на соседней лесопилке. В планах – увеличить число турбин, чтобы полностью отказаться от покупной энергии.

Как создать безотходное производство, чтобы сделать прибыль максимальной

Большинство привычных источников энергии относятся к невосполняемым (нефть, газ). Получение энергии из отходов сельского хозяйства позволяет решить две проблемы сразу - избавиться от некоторой части мусора и разгрузить добывающую отрасль.

Отходы для выработки энергии можно разделить на несколько видов.

: навоз и навозные стоки на животноводческих фермах, куриный помет. Энергоемкость навоза находится на одном уровне с торфом (21,0 МДж/кг) и значительно выше, чем у бурого угля и древесины (14,7 и 18,7 МДж/кг соответственно).
Отходы культур:
- полевые отходы: солома, злаки, стебли подсолнуха и кукурузы, ботва овощных культур и т.п.;
- отходы обработки: шелуха, мякина и проч.
Побочные продукты промышленной обработки сельскохозяйственной продукции: багасса, получаемая в сахарной промышленности, жмых при производстве масла, отходы пищевой промышленности.

Существует возможность прямого сжигания подобных отходов и вторичного использования их в качестве удобрений или для побочных нужд на предприятиях (например, соломенные подстилки в животноводстве). Однако их применяют и как сырьё для создания биотоплива, которое обычно разделяют на три группы:

Жидкое – биодизель (в производстве используют жиросодержащие отходы) и биоэтанол (можно использовать пшеничную и рисовую солому, багассу сахарного тростника).
Твёрдое – биомасса, топливные пеллеты и брикеты из отходов разных типов (кукурузные стержни, солома, отруби, шелуха семян подсолнечника, лузга гречихи, куриный помёт, навоз).
Газообразное. Биогаз можно производить из навоза, птичьего помёта и других подобных отходов сельского хозяйства.

Получение энергии из отходов сводится по большому счёту к выработке тепловой энергии. Её, в свою очередь, преобразуют в другие виды энергии – механическую и электрическую.

Топливные брикеты и другую твёрдую биомассу сжигают, теплотворность брикетов колеблется от 19 до 20,5 МДж/кг. Биодизель служит топливом для двигателей внутреннего сгорания, биоэтанол – моторное топливо, а биогаз используется в самых разных целях: получение электричества, тепла, пара, а также в качестве автомобильного топлива.

В Дании в 1970-е гг. произошёл нефтяной кризис, после которого фермеры впервые стали использовать как топливо солому. С 1995 г. государство компенсирует 30% стоимости оборудования владельцам котлов на соломе мощностью до 200-400 КВт, если их КПД и уровень высвобождения вредных веществ отвечают требованиям. Сейчас в Дании на соломе работают более 55 котельных центрального теплоснабжения, более 10 000 тепловых котлов, а также несколько ТЭЦ и электростанций, на которых используются, кроме соломы, другие типы отходов.

Что для этого необходимо

Многие предприниматели, занятые в сфере переработки шин или пластика, интересуются, можно ли получить биогаз при сжигании отходов сельского хозяйства, но получение этого вида топлива происходит по другой технологии. Его вырабатывают путём водородного или метанового брожения. Сырьё закачивается или загружается в реактор, где перемешивается, а бактерии, находящиеся в аппарате, перерабатывают продукты и производят топливо. Готовый биогаз поднимается в газгольдер, затем очищается и доставляется к потребителю.

Биоэтанол из отходов получают путём брожения соломы или других отходов, содержащих целлюлозу. Эта технология не слишком популярна в мире, но в СССР она была достаточно развита, в России её также используют. Для начала сырьё гидролизуют, чтобы получить смесь пентоз и гексоз, а затем эту массу подвергают спиртовому брожению.

Для производства биодизеля из жиросодержащих отходов сельского хозяйства понадобится установка для переработки, насосы, соединительные линии (шланги, трубы) и контейнеры для выработанного топлива. Биодизель в установке переэтерифицируется из триглицеридов в реакции с одноатомными спиртами, а после подвергается разным типам очистки (от метанола и продуктов омыления) и дегидрируется (вода может привести к ржавчине).

Дополнительно можно приобрести фильтры для получения продукта более высокого качества или генератор, позволяющий системе работать на произведенном топливе. Чтобы обустроить небольшой перерабатывающий цех, нужно минимум 15 квадратных метров площади. Цены установок зависят от производительности и мощности - от нескольких десятков тысяч рублей до нескольких миллионов.

Твёрдое топливо в брикетах потребует другой аппаратуры. В первую очередь - пресс, который будет придавать форму мусорной массе. В зависимости от типа исходного сырья может понадобиться также сушилка, измельчитель и вещества, повышающие вязкость сырья, своего рода клей.

При больших объёмах производства имеет смысл установить ленточный транспортер (конвейер). Средняя цена оборудования для небольшого цеха - 1,5–2 миллиона рублей, плюс затраты на энергию, персонал и помещение. Если сырье достается производителю бесплатно, или за его вывоз доплачивают, производство окупится примерно через полгода.

Для производства пеллетов отходы сельского хозяйства измельчают и сжимают в прессе-грануляторе: лигнин, содержащийся в сырье, под воздействием высокой температуры склеивает их в мелкие гранулы.

Важно! Развитие сферы энергоёмкой утилизации в сельском хозяйстве требует достаточно больших государственных затрат и компенсаций, спонсирования научных проектов – словом, финансовой поддержки. Поэтому многие государства создают программы поддержки и развития этой области.

Программа «Горизонт 2020» стран ЕС, например, основана на ряде приоритетов, один из которых, «Социальные вызовы» (бюджет – 31,7 млрд. евро), включает поддержку проектов в сельскохозяйственной отрасли и биоэкономике, а значит и энергоёмкой утилизации.

Есть ли выгода, опыт России и других стран

Вопрос выгоды использования энергии из отходов не является однозначным. Многие виды аграрных отходов используются в качестве ресурсов для решения других задач внутри отрасли (удобрения, подстилки и проч.), другими словами, энергия при утилизации может не окупить, например, потерь в урожае, это требует грамотных расчётов. Кроме того, вопрос экологической целесообразности переработки до сих пор не закрыт.

Тем не менее, получение энергии из отходов сельского хозяйства может быть достаточно перспективным направлением.

Твёрдое биотопливо пользуется большим спросом: такие государства, как Нидерланды, Великобритания, Бельгия, Швеция, Дания постоянно включают программы финансовой поддержки потребителям пеллет. Вводятся новые стандарты качества для этого вида продукции из других стран, что говорит о планах увеличения импорта.

Поставщиком для этих стран, в числе прочих государств, может стать и Россия, наиболее удобным рынком сбыта являются скандинавские страны. Но для того, чтобы это стало возможным, должен измениться внутренний рынок страны. Ежегодно в России производят 440 млн. т отходов лигноцеллюлозной биомассы, немалую часть предприятий составляют сельскохозяйственные. Переработка этих отходов, как правило, не производится.

Производство биогаза - сравнительно дорогое предприятие, минимальная цена одной установки 800 тыс. евро, хотя в последнее время намечаются тенденции к удешевлению производства. В современной Европе государственные компенсации за использование подобных установок достигают 90%.

Однако такие затраты во многом оправдываются получаемой энергетической автономией предприятий. Кроме того, предприниматель, использующий биогаз для производства электроэнергии в Европе, продаёт её по повышенному тарифу, очень выгодному. Это способствует увеличению числа предприятий, использующих биогаз.

Во многих странах Европы популярны домашние установки по производству биогаза. Такое производство может быть выгодно для фермерских хозяйств, где сырьё для переработки находится под рукой и нет нужды где-то его закупать.

В нашей стране, достаточно поздно включившейся в освоение энергоёмкой утилизации, биогазовое топливо не слишком распространено, в том числе и по причине отсутствия федеральной государственной поддержки. Однако существуют региональные инициативы, например, проект в Белгородской области, и они приводят к неплохим результатам.

Энергоёмкая утилизация в сельском хозяйстве необходима, она может помочь решить мировые проблемы и экономического, и экологического характера. Однако для того, чтобы добиться положительных результатов в этой области, предпринимателям и государству следует грамотно рассчитывать риски.

Потребность в решении проблемы утилизации твердых бытовых отходов и очистке жидких стоков городов и сел назрела давно, однако, технологий, решающих ее в комплексе до сих пор не было. Все, что предлагалось человечеству, являлось дорогостоящим или малоэффективным.

Предлагаемая технология, на наш взгляд, лишена этих критических недостатков и имеет одно главное и принципиальное достоинство.

Технология Эмакс (имеется патентная заявка) представляет комплекс взаимосвязанных технологических участков, обеспечивающих переработку твердых и жидких бытовых, сельскохозяйственных и производственных отходов различными методами:

1. Участок переработки ТБО

Система сбора мусора (возможно с предварительной грубой сортировкой)

2. Участок переработки жидких стоков состоит из

Бассейнов для накопления стоков и фильтрации печных газов;

Системы пластиковых боксов-ванн с системами поддержки интенсивного роста спецрастений;

3. Участок сбора и переработки зеленой массы:

Емкости-накопители;

Аппарат по измельчению биомассы;

3. Энергоучасток:

Биогазовый ректор непрерывной подачи;

Газгольдеры;

Каждый из модулей, из которых состоит система, достаточно широко известен в производстве, однако в таком сочетании они не используются.

Кроме этого, есть принципиально новые разработки, реализация которых и позволяет объединить эти четыре участка в единый цикл на входе которого мусор и канализационные стоки, а на выходе:

Ценнаязеленая масса, которую можно использовать для производства кормов, бумаги, мебели, а также для наполнения биогазовых реакторов.

Электро- и теплоэнергия

Кислород.

Экономическая рентабельность обеспечивается практически на каждом участке техногологии - сборами за утилизацию ТБО, за прием канализационных стоков, продажей излишков биогаза, электро- и тепловой энергии, продажей излишков биомассы.

Варианты применения технологии Эмакс.

Действующее тепличное хозяйство.

Устанавливается биомодуль Эмакс стандартной комплектации, размер рассчитывается в зависимости от потребности в электро и теплоэнергии. Заключаются договоры с компаниями, осуществляющими сбор и вывоз мусора и компаниями, занимающимися очисткой септиков. Биогумус и жидкие биоудобрения идут на нужды теплицы. Затраты на возведение могут быть относительно незначительными, особенно если частично использовать уже имеющиеся здания. Прибыль поступает от утилизации отходов и экономии на энергообеспечении объекта.

Действующий животноводческий комплекс

Биомодуль Эмакс стандартной комплектации, размер рассчитывается исходя от объема отходов. В данном случае необходимо разбавлять излишне концентрированный питательный раствор (навоз). В связи с чем очищенная вода возвращается в бассейны накопления и используется в процессе ухода за животными. Выход биогаза по сравнению со стандартным биогазовым реактором, использующим отходы фермы напрямую больше 10 раз. В данном случае извне можно завозить только ТБО, но их объем вследствие повышенной концентрации раствора увеличивается. Производство электроэнергии будет избыточным, необходим рынок сбыта. Решить можно за счет частичного использования биомассы на корм скоту. На наш взгляд наиболее выгодный экономически вариант использования технологии.

Городские очистные сооружения

Имеет смысл делать биомодуль Эмакс с вертикальным расположением здания. Высотность и в целомразмер рассчитывается исходя от объема жидких отходов. Необходима дополнительно система сбора и хранения СО2, так как в ночное время газ не подаётся в бокс-ванны. ТБО завозится городскими предприятиями, необходимо строительство значительной по объему печи с турбиной. Фактически комплекс будет представлять из себя городскую теплоэнергоцентраль с системой очистки выбросов и ТБО в качестве теплоносителя. В системе производится большое количество тепло- и электроэнергии. Необходим объемный рынок сбыта. Возникает вопрос сброса чистой воды, биогумуса. Становится значительными объемы печных шламов. Затраты на проектирование, строительство, эксплуатацию значительные. Но и прибыль очень высока.

Городской квартал или небольшой населенный пункт

В случае использования Эмакс в качестве источника энергоснабжения отдельно возводимого населенного пункта или жилого квартала расположение биомодуль Эмакс может быть как вертикальным, так и горизонтальным, в зависимости от многих факторов – стоимости земли, доступности денежных средств, эстетических предпочтений застройщика. Необходимо во вновь возводимых жилых домах проводить дополнительную линию водоснабжения, в которую будут подключены санузлы квартир, батареи, пункты полива газонов и тд. Возможно, возникнет нехватка мощностей системы в зимний период. Решить ее можно за счет накопления биогаза летом или завоза дополнительных объёмов топлива зимой. Компания, обслуживающая населенный пункт может получать существенную прибыль вследствие реализации электро и теплоэнергии не по оптовым, а по розничным ценам или снизить тарифы на комуслуги и сделать жилье более доступным для граждан.

Частное домостроение

Для дома площадью 120-150 м2 необходимы стоки и ТБО минимум четырех человек. Система обеспечивает достаточное производство либо электроэнергии и частично тепла, либо тепла и частично электроэнергии. Здесь также целесообразно очищенную воду отправлять в санузлы дома и систему отопления. В случае наличия в усадьбе домашних сельхозживотных возможно полное энергосамообеспечение.

Отдельно стоящий городской коммерческий объект

Целесообразно строительство биомодуля Эмакс только в том случае, если имеется большое количество людей, посещающих строение. В этом случае возможно частичное обеспечение строения тем или другим видом энергии за счет собственных отходов. Однако, возможно несколько снизить затраты на комуслуги за счет прекращения вывоза мусора и использования в туалетах воды после рециклинга.

Обеспечение кормами животноводческих комплексов в условиях геоклиматической катастрофы

Биомодуль Эмакс являются производителями не зависящих от солнечной активности высокопитательных кормов, выращивание которых не требует дополнительных затрат на обогрев и подсветку. Экономические показатели не являются значимым фактором.

Автотранспорт (в качестве безумия)

В композитный бак загружается перемолотая биомасса и двигатель работает на биогазе, который образуется непосредственно во время движения автомобиля.

Возможные производства, связанные с технологией

Изготовление метантенков Дианова;

Изготовление бокс-ванн и мобильных линий по формовке бокс-ванн;

Изготовление линий Эмакс для индивидуальных домостроений;

Изготовление котлов для ТБО;

Изготовление газовых электрогенераторов;

Примерный расчет производстванекоторых продуктов на стоки населенного пункта в 1000 человек, в сутки.

В случае успеха имеется вероятность создания экосистем, обеспечивающих функционирование любых населенных пунктов, от минимальных – хуторов, поселений, до крупнейших городских агломератов типа Москвы и Нью-Йорка, которые будет «питаться» всем, что эти города вырабатывают, а взамен выдавать энергию, чистую воду и кислород.

Город, обеспеченный такими вписанными в его структуру экосистемами с замкнутым циклом сам собой представляет живущую экосистему, обеспечивая горожан энергией, чистой водой, чистым воздухом и забирая все виды загрязнений. Подобные экосистемы начинают разрабатываться в мире, но производительность существующих вариантов пока ничтожна, так как не имеет той уникальной скорости роста биомассы, а значит, и переработки отходов, а значит и выработки прибыли на единицу затрат, как предлагаемый комплекс.

М инистерство образования Республики Беларусь

УО «Белорусский национальный технический университет»

Контрольная работа по дисциплине

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

ТЕМА: « Способы получения энергии из отходов»

Выполнил

Алехно О.Н.

Проверил

Лащук Е.Г.

М инск 2008

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Топливное использование твердых бытовых отходов (ТБО)………………4

2. Биогазовая технология переработки отходов животноводства……..……..9

3. Энергетическое использование отходов водоочистки в соединении с ископаемым топливом…………………………………………………………..16

Заключение………………………………………………………………….……19

Список литературы………………………………………………………….......20

ВВЕДЕНИЕ

В последнее время в разных странах активно ведется поиск источников энергии, альтернативных ископаемому топливу. Для Беларуси эта проблема не стоит остро, однако стоит заметить, что и в странах с высокоразвитой энергетикой, имеющих собственные ресурсы, специалисты проводят такие изыскания. Среди эффективных способов получения энергии может стать получение энергии из отходов.

В целом, надо отметить многоаспектность данной проблемы, ведь отходов насчитывается огромное множество и все они различны. Именно поэтому в одной работе нельзя охватить всё. С целью раскрытия темы способов получения энергии из отходов я попытаюсь охватить только некоторые из них:

Во-первых, возможности использования в качестве топлива твёрдых бытовых отходов;

Во-вторых, возможности биогазовой технологии переработки отходов животноводства;

В-третьих, энергетическое использование отходов водоочистки в соединении с ископаемым топливом.

1. Топливное использование твердых бытовых отходов (ТБО).

Одним из эффективных способов получения энергии в будущем может стать использование в качестве топлива твердых бытовых отходов (ТБО). Преимущество бытовых отходов заключается в том, что их не надо искать, не надо добывать, однако в любом случае они должны быть уничтожены – что требует больших денежных средств. Поэтому рациональный подход здесь позволяет не только получить дешевую энергию, но и избежать лишних затрат.

Целенаправленное промышленное использование твердых бытовых отходов как топлива началось со строительством первого «мусоросжигательного заведения» близ Лондона в 1870 году. Однако активное применение ТБО как энергетического сырья началось только в середине 1970‑х годов в связи с углублением энергетического кризиса. Было подсчитано, что при сжигании одной тонны отходов можно получить 1300‑1700 кВт/ч тепловой энергии или 300‑550 кВт/ч электроэнергии.

Именно в этот период началось строительство крупных мусоросжигательных заводов в Мадриде, Берлине, Лондоне, а также в странах с относительно малой площадью и высокой плотностью населения. К 1992 году в мире действовало около 400 заводов, на которых применялось сжигание ТБО с производством пара и выработкой электроэнергии. К 1996 году их количество достигло 2400.

В нашей стране термическая переработка ТБО началась с 1972 года, когда в восьми городах СССР было установлено 10 мусоросжигательных заводов первого поколения. Эти заводы были практически без газоочистки и почти не использовали вырабатываемое тепло. В настоящее время они морально устарели и не отвечают современным требованиям по экологическим показателям. В связи с этим большая часть этих заводов закрыта, а остальные подлежат реконструкции.

В Москве было построено три таких предприятия. Мусоросжигательный завод № 2 (МСЗ-2) был построен в 1974 году для сжигания несортированных твердых бытовых отходов в объеме 73 тыс. тонн в год. Он имел две технологические линии, включающие в себя котлы французской фирмы «КНИМ» и электрофильтры.

Решением правительства Москвы о реконструкции МСЗ-2 предписывалось увеличение мощности завода до 130 тыс. тонн отходов в год с одновременным уменьшением количества вредных выбросов в окружающую среду и, тем самым, улучшением экологической обстановки в районе предприятия. Для выполнения указанной задачи была опять привлечена французская фирма «КНИМ», которая должна была разработать и поставить три модернизированные технологические линии производительностью по сжигаемым ТБО в 8,33 т/ч каждая.

Кроме того, предусматривалось использование тепла, получаемого при сжигании твердых бытовых отходов, для выработки электроэнергии .

По результатам эксплуатации реконструированной первой очереди завода, состоящей из двух технологических линий, можно констатировать, что все указанные выше требования выполнены, а именно:

1. Производительность МСЗ увеличена до 80 тыс. тонн ТБО в год, а с пуском в эксплуатацию третьей технологической линии – до 130 тыс. тонн в год.

2. Снижены до европейских нормативов (0,1 нг/нм3) выбросы диоксинов и фуранов: во‑первых, за счет оптимизации горения отходов на колосниковой решетке «Мартин»; во‑вторых, за счет увеличения высоты топки котла, что обеспечивает необходимое двухсекундное пребывание дымовых газов при температуре выше 850°C для разложения диоксинов на фураны, образующиеся при горении; и в‑третьих, за счет ввода в дымовые газы активированного угля, абсорбирующего вторично образованные диоксины.

3. Обеспечены европейские нормативы по очистке дымовых газов от S02, НСl, НF благодаря установке в технологической схеме сжигания ТБО «полусухого» реактора и ввода в него через распылительную турбину известкового молока, приготовленного из пушонки высокого качества.

4. Достигнута за счет установки рукавного фильтра высокая степень очистки дымовых газов от летучей золы и продуктов газоочистки: концентрация пыли составляет менее 10 мг/нм3.

5. Благодаря применению технологии по подавлению оксидов азота (NOx), разработанной Государственной академией нефти и газа им. И. М. Губкина, полученные показатели по их выбросам находятся на уровне лучших зарубежных образцов (менее 80 мг/нм3).

6. При выполнении реконструкции завода произведена установка трех турбогенераторов мощностью по 1,2 МВт каждый, что обеспечило его функционирование без внешнего электроснабжения, с передачей излишков энергии в городскую сеть.

7. Управление технологическим процессом мусоросжигания осуществляется оператором с автоматизированного рабочего места. АСУ ТП представляет собой единую систему контроля и управления как основным, так и вспомогательным оборудованием завода.

Принципиально новый для России мусоросжигательный завод производительностью 300 тыс. тонн ТБО в год был построен в Москве в начале 2000‑х. Завод состоит из отделений подготовки и сортировки отходов, сжигания неутилизируемой части ТБО, очистки дымовых газов от вредных примесей, переработки золы и шлака, энергоблока и других вспомогательных отделений. Технологическая схема завода по переработке неутилизируемой части отходов включает в себя три технологические линии с печами кипящего слоя, котлами производительностью 22‑25 т/ч, газоочистным оборудованием и двумя турбинами по 6 МВт каждая.

На заводе внедрены ручная и механическая сортировка ТБО и их дробление. Технология позволяет, во‑первых, отобрать ценное сырье для его вторичной переработки, во‑вторых, отобрать пищевую фракцию отходов для последующего компостирования; в‑третьих, отобрать сырье, представляющее экологическую опасность при сжигании; и наконец, повысить теплотехнические и экологические показатели сырья, предназначенного для сжигания. Благодаря такой подготовке низшая теплота сгорания ТБО достигает 9 МДж/кг, а по содержанию золы, влаги, серы и азота характеристики практически соответствуют характеристикам подмосковных бурых углей.

Однако следует отметить, что низкие параметры пара, применяемые на отечественных мусоросжигательных заводах, существенно снижают удельные показатели по выработке электроэнергии по сравнению с паросиловыми электростанциями. Применение аналогичных мощностей и параметров пара на мусоросжигательных заводах ограничено свойствами сырья: кусковым топливом, низкой температурой плавления золы и коррозионными свойствами дымовых газов, получаемых при сжигании.

Существенного повышения эффективности применения ТБО как топлива для выработки электроэнергии и достижения удельных показателей, близких к серийно применяемым ТЭС, по всей видимости, можно достигнуть за счет частичного замещения энергетического топлива бытовыми отходами.

В этом случае при сжигании на ТЭС бурого угля целесообразно использование предтопок для сжигания твердых бытовых отходов с направлением дымовых газов, получаемых в предтопке, в топочное пространство существующего котельного агрегата. При сжигании на ТЭС природного газа целесообразно использовать установку для газификации ТБО с последующей очисткой полученного продукта – газа и сжиганием его в топках котлов, работающих на природном газе. Годами отработанная паросиловая установка, применяемая на ТЭС, сохраняется при этом в первозданном виде.

То есть предлагается разработка совмещенной (интегральной) компоновки ТЭС для сжигания природного топлива и твердых бытовых отходов. Доля ТБО по количеству тепла может составлять примерно 10% от тепловой мощности котла. В этом случае только за счет повышенных параметров пара и увеличенной мощности котлов и турбин эффективность использования бытовых отходов повысится в 2‑3 раза.

Существенный экономический эффект может быть получен за счет снижения капитальных вложений благодаря использованию существующей на ТЭС инфраструктуры и сокращению расходов на газоочистное оборудование .

Немаловажным экономическим фактором является и то, что энергетическое топливо, в том числе и бурый уголь, имеющий практически равноценные энергетические показатели с твердыми бытовыми отходами, надо покупать, а ТБО, напротив, принимается с денежной доплатой.