Сжигание ТБО в специальных мусоросжигательных установках
Сжигание ТБО в специальных мусоросжигательных установках - Конспект Лекций, раздел Энергетика, Конспект лекций по курсу НиВИЭ Грибанов А.И. 1 ЗАПАСЫ И РЕСУРСЫ ТРАДИЦИОННЫХ И НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ3 В Экономически Развитых Странах Все Больше Количество Тбо Перерабатывается Пр...
В экономически развитых странах все больше количество ТБО перерабатывается промышленными способами. Наиболее эффективным из них является термический. Он позволяет почти в 10 раз снизить объем отходов, вывозимых на свалку. Не сгоревший остаток уже не содержит органических веществ. В настоящее время отдается предпочтение мусоросжигающим установкам, которые не только сжигают отходы, но и вырабатывают энергию. Согласно концепции «энергетического баланса», которая предложена рабочей группой Всемирного энергетического совета, полученная энергия должна покрывать энергетические затраты на переработку ТБО.
По мнению специалистов, уже в ближайшее время, сжигание ТБО с выработкой тепловой и электрической энергии будет основным способом переработки отходов. Это, прежде всего, касается тех стран, которые имеют небольшую территорию и где введены ограничения на захоронение отходов.
В мировой практике применяется больше десятка технологий сжигания ТБО. По оценке Всероссийского теплотехнического института (ВТИ), вырабатываемая при их реализации тепловая энергия может быть эффективно использована в трёх случаях: 1) при сжигании ТБО на колосниковых решетках; 2) при сжигании в топках с псевдосжиженным (кипящем) слоем; 3) в процессе высокотемпературного сжигания [1].
Самой распространенной технологией является сжигание на колосниках в слоевой топке. По этой технологии работают большинство зарубежных мусоросжигательных заводов, в том числе и отечественные мусоросжигательные заводы.
Сжигание отходов в топках с псевдосжиженным слоем широко применяется в Японии. В Европе такие заводы используют в Испании, Германии и Франции. В США работают заводы по сжиганию отходов в циркулирующем псевдосжиженном слое.
Но эти технологии не решают проблему утилизации твердых остатков (шлаков и летучей золы). Если шлак можно использовать в строительстве, то золу требуется захоранивать на специально оборудованных полигонах, так как она адсорбирует тяжелые металлы и различные токсичные вещества.
Комбинированные технологии сжигания отходов при высокой температуре дают возможность обезвредить золу и шлак. Например, комбинированная технология немецкой фирмы «Сименс» под названием «Пиролиз – высокотемпературное сжигание», является практически безвредной и почти полностью безотходной.
Первый крупномасштабный завод, работающий по такой технологии, был построен в городе Вюрте (Германия). Эта технология сочетает в себе низкотемпературный пиролиз (обработку отходов без доступа кислорода) с их последующем сжиганием при высокой температуре.
Комбинированная технология фирмы «Сименс» имеет следующие преимущества: 1) из ТБО получают материалы, которые можно использовать без дальнейшей обработки; 2) выходящие из установки газы имеют высокую степень очистки; 3) выделяемое при сжигании тепло можно использовать для производства электроэнергии и централизованного теплоснабжения или направлять на технологические нужды.
Технология высокотемпературной переработки ТБО, не имеющая аналогов в мировой практике, разработана группой российских ученых – металлургов «Алгон». Технологический процесс отличается высоким температурным режимом. Основной агрегат этой технологии – барботажная печь со шлаковой ванной, в которой в шламовом расплаве, продуваемом кислородосодержащим дутьем, сжигаются отходы.
Отходы загружают в печь без предварительной сортировки и подготовки. Процесс сжигания происходит в шлаковой ванне при температуре 1450…1550 ºС. Выделяющееся из ванны газы дожигаются над поверхностью расплава воздухом или кислородосодержащим дутьем. После полного дожигания они поступают в котел – утилизатор. Крупная пыль, уловленная газоочисткой, возвращается в печь. Мелкая уловленная пыль представляет собой концентрат тяжелых металлов, которые можно извлечь на предприятиях цветной металлургии. Шлак из печи поступает на переработку. Он экологически безопасен и может быть использован для производства строительных материалов, минеральных волокон, наполнителя для дорожных покрытий.
В мире разрабатывается плазменный метод сжигания ТБО. Технологическая схема этого метода включает в себя плазмогенератор (агрегат для газификации) и другое вспомогательное оборудование. Тепловая энергия в газогенератор подводится с помощью дуговых плазмотронов струйного типа плазмоэлектродной системы, обеспечивающих расплавление непиролизуемых компонентов и жидкое удаление шлака. По мнению разработчиков, этот метод дает возможность проводить глубокую переработку ТБО с получением синтез газа, имеющего теплоту сгорания 11…13 тыс. кДж/м3. Шлак может гранулироваться и использоваться в строительстве.
Осуществление процесса плазменной газификации требует определенной подготовки бытового мусора. Способ плазменного сжигания является очень дорогостоящим по капитальным затратам и эксплуатационным расходам. Он энергоёмок и технически сложен. Пока данная технология существует в виде опытного научного оборудования.
Экологическое воздействие мусоросжигательных заводов в основном связаны с загрязнением атмосферы мелкодисперсной пылью – оксидами серы и азота, фуранами и диоксинами, которые образуются при сжигании полимерных материалов, содержащих хлор, и являются токсичными. Серьезные проблемы также связаны с захоронением золы, которая по весу составляет до 30 % от исходного веса отходов. Для безопасного захоронения золы используют специальные хранилища.
На мусоросжигательных заводах применяют многоступенчатую систему газоочистки с использованием карбамида, щелочного реагента и активированного угля. Дополнительно, дымовые газы очищаются от золы и газообразных компонентов в рукавном фильтре. Очищенные дымовые газы направляются дымососом в дымовую трубу [12]. Схема технологической линии по термической переработке ТБО представлена на рис. 9.1.
Кроме топочного устройства в состав каждой технологической линии входят: котел – утилизатор, циклон, распылительный абсорбер, узел подачи реагентов для улавливания диоксинов, фуранов и ртути, рукавный фильтр и дымосос.
К недостаткам мусоросжигательных заводов следует отнести низкие параметры пара. На отечественных мусоросжигательных заводах они равны р=16 ата, t=240 °С, при паропроизводительности 15…35 т/ч. Удельные показатели по выработке электроэнергии существенно ниже по сравнению с ТЭС. Это объясняется следующими свойствами ТБО: кусковое топливо, низкая температура плавления золы и коррозионные свойства дымовых газов.
Одним из способов решения проблемы сбыта низко потенциального пара, полученного при сжигании ТБО, является совместная работа мусоросжигательного завода в единой системе теплоснабжения. Основным источником тепла в этой системе являются установки, работающие на энергетическом топливе и подключенные к крупным потребителям тепла. В этом случае установки, сжигающие ТБО, подают пар или тепловую воду в общую сеть, а основное количество тепла производят паровые котлы, работающие на энергетическом топливе [12].
В России впервые такую схему предполагалось реализовать в г. Челябинске. Предусматривалась работа завода, сжигающего ТБО в единой системе с Челябинской ТЭЦ-2. Предполагалось, что потребителями низкопотенциального пара будут предприятия Тракторозаводского района. При необходимости излишки пара будут направляться на ТЭЦ-2 для собственных нужд.
Как показывает зарубежный опыт, реализация такой схемы не везде возможна. Поэтому большее распространение находят установки, сжигающие ТБО, с выработкой электроэнергии. Она является более востребованной по сравнению с тепловой.
Эффективность выработки электроэнергии существенно зависит от начальных параметров пара. Поэтому, для эффективного преобразования энергии ТБО в электрическую, прежде всего, необходимо повысить параметры пара. Следует отметить, что большая часть мусоросжигательных заводов из-за низкой надежности оборудования и несбалансированности цен на отпускаемую энергию и себестоимость ее производства пока убыточны и используются всего на 20…50 % проектной мощности.
Энергоресурсы планеты
Энергоресурсы – материальные объекты, в которых сосредоточена энергия. Энергию условно можно разделить на виды: химическую, механическую, тепловую, электрическую и т.д. К основным энергоресурсам от
Возможности использования энергоресурсов
Термоядерная энергия
Термоядерная энергия – это энергия синтеза гелия из дейтерия. Дейтерий – атом водорода, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтро
Энергоресурсы России
Россия имеет огромные запасы энергоресурсов и, особенно, угля.
Теоретический потенциал – это запасы топлива, которые конкретно не подверждены.
Технический потенциа
Получение энергии на ТЭС
Как и в большинстве стран мира большая часть электроэнергии в России вырабатывается на ТЭС, сжигающих органическое топливо. В качестве топлива на ТЭС используют твердое, жидкое и газообразное топли
Переменный график электропотребления
В течении суток потребление электроэнергии не одинаково. В часы пик оно резко возрастает, а ночью значительно уменьшается. Следовательно, энергосистема должна иметь базовые мощности, работающие в п
Проблемы передачи электроэнергии
Передача электрической энергии на большие расстояния связана с потерями в ЛЭП. Теряется электрическая энергия равная произведению силы тока на эл. сопротивление провода. Передаваемая по проводам мо
Газотурбинные и парогазовые установки (ГТУ и ПГУ)
В настоящее время газотурбинные и парогазовые установки являютсяся самыми перспективными из всех установок для пр-ва тепловой и электрической энергии. Применение этих установок во многих странах ми
Магнитно-гидродинамические установки (МГДУ)
Перспективным также является использование электростанций на базе магнитогидродинамического генератора. Цикл МГДУ такой же как ГТУ, т.е адиабатное сжатие и расширение рабочего тела, изобарный подво
Топливные элементы
В настоящее время для выработки электрической энергии для выработки электроэнергии используют топливные элементы. Эти элементы преобразуют энергию химических реакций в электрическую энергию. Химиче
Тепловые насосы
ТН называют устройства, работающие по обратному термодинамическому циклу и предназначены для передачи тепла от низкопотенциального источника энергии к высокопотенциальному.
Второй закон
Место малой энергетики в энергетике России
К нетрадиционным источникам энергии можно отнести малые гидроэлектростанции, дизельные электростанции, газо-поршневые электростанции, малые АЭС.
Гарантом надежного электроснабжения, теплос
Газотурбинные и парогазовые малые электростанции
Газотурбинные электростанции малой мощности – компактные установки, изготовленные по блочно-контейнерному принципу. Составные части ГТЭС дают возможность вырабатывать не только электроэнергию, но и
Мини ТЭЦ
В настоящее время повысился интерес к комбинированной выработке тепла и электроэнергии с помощью небольших установок с помощью небольших установок с мощностью от нескольких десятков кВт до нескольк
Дизельные электростанции
В отдельных труднодоступных районах России куда невыгодно проводить ЛЭП для энергоснабжения населения этих районов используют бензиновые и дизельные электростанции. В районах крайнего севера число
Газопоршневые электростанции
Т.к. цены на дизельное топливо постоянно растут, то использование дизельных электростанций на дизельном топливе становятся дорогостоящим, поэтому в настоящее время в мире большой интерес проявляют
Малые гибридные электростанции
Для повышения надежности и эффективности систем электроснабжения требуется создание многофункциональной энергетических комплексов (МЭК). Также комплексы могут быть созданы на базе малых гибридных э
Малые АЭС
В последнее время значительный интерес проявляют к АЭС малой мощности. Это станции блочного испонения, они позволяют унифицировать оборудование и работу автономно. Такие станции могут быть надежные
Малая гидроэнергетика
Лидером в развитии малой гидроэнергетики является Китай. Мощность малых ГЭС (МГЭС) в Китае превышает 20 тыс. МВт. В индии установленная мощность МГЭС превышает 200 МВт. Широкое распространение МГЭС
Проблемы использования возобновляемых источников энергии
Основные невозобновляемые энергоресурсы рано или поздно будут исчерпаны. Сейчас около 80% энергопотребления на планете обеспечивается за счет органического топлива. При таком использовании органиче
Гидроэнергетика
ГЭС в качестве источника энергии использует энергию водного потока. ГЭС строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективного производства энергии на ГЭС необходимы 2 основных фактора
Солнечная энергия
Солнечная энергия является результатом реакции синтеза ядер легких элементов дейтерия, трития и гелия, которые сопровождаются огромным количеством энергии. Источником всей энергии, за исключением т
Преобразование солнечной энергии в тепловую энергию
Солнечную энергию можно превратить в тепловую с помощью коллектора. Все солнечные коллекторы имеют поверхностный или объемный поглотитель тепла. Тепло может отводится из коллектора или аккумулирова
Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии
Фотоэлектрический метод преобразования солнечной энергии в электрическую основан на явлении фотоэлектрического эффекта – освобождения электронов проводимости в приемнике излучения под действием ква
Перспективы развития солнечной энергетики в России
В 1985 г. в п. Щелкино Крымской области была введена в эксплуатацию первая в СССР солнечная электростанция башенного типа СЭС-5 электрической мощностью 5 МВт.
1600 гелиостатов (плоских зер
Особенности использования энергии ветра
Основной причиной возникновения ветра является неравномерное нагревание солнцем земной поверхности. Энергия ветра очень велика. По оценкам Всемирной метеорологической организации запасы энергии вет
Производство электроэнергии с помощью ВЭУ
Использование ветроустановок для производства электроэнергии является наиболее эффективным способом преобразования энергии ветра. При проектировании ВЭУ необходимо учитывать их следующие особенност
Ветроэнергетика России
Энергетический ветропотенциал России оценивается в 40 млрд. кВт. ч электроэнергии в год, то есть около 20000 МВт [1].
ВЭС мощностью 1 МВт при среднегодовой скорости ветра 6 м/с экономит 1
Происхождение геотермальной энергии
В ядре Земли температура достигает 4000 °C. Выход тепла через твердые породы суши и океанского дна происходит в основном за счет теплопроводности и реже – в виде конвективных потоков расплавленной
Техника извлечения геотермального тепла
Источники геотермальной энергии можно разделить на пять типов.
1. Источники геотермального сухого пара. Они довольно редки, но наиболее удобны для строительства ГеоТЭС.
2. Источни
Электроэнергии
Превращение геотермальной энергии в электрическую осуществляется на основе использования машинного способа с помощью термодинамического цикла на ГеоТЭС.
Для строительства ГеоТЭС наиболее б
Использование геотермальных источников для теплоснабжения
Более значительны масштабы использования геотермальной теплоты для отопления и горячего водоснабжения. В зависимости от качества и температуры термальной воды существуют различные схемы геотермальн
Влияние геотермальной энергетики на окружающую среду
Основное воздействие на окружающую среду ГеоТЭС связано с разработкой месторождения, строительством зданий и паропроводов. Для обеспечения ГеоТЭС необходимым количеством пара или горячей воды требу
Геотермальная энергетика России
В России разведано 47 геотермальных месторождений с запасами термальных вод, которые позволяют получить более 240×103 м3/сут. термальных вод, и парогидротерм производите
Причины возникновения приливов
Приливы – это результат гравитационного взаимодействия Земли с Луной и Солнцем. Приливообразующая сила Луны в данной точке земной поверхности определяется как разность местного значения силы притяж
Приливные электростанции (ПЭС)
Поднятую во время прилива на максимальную высоту воду можно отделить от моря плотиной. В результате образуется приливный бассейн.
Максимальная мощность, которую можно получить, пропуская в
Влияние ПЭС на окружающую среду
Возможное воздействие приливных электростанций на окружающую среду может быть связано с увеличением амплитуды приливов на океанской стороне плотины. Это может приводить к затоплению суши и сооружен
Приливная энергетика России
В России использование приливной энергии в прибрежных зонах морей Северного Ледовитого и Тихого океанов связано с большими капиталовложениями.
Первая в нашей стране Кислогубская ПЭС мощнос
Энергия волн
От морских волн можно получить огромное количество энергии. Мощность, переносимая волнами по глубокой воде, пропорциональна квадрату их амплитуды и периоду. Наибольший интерес представляют длиннопе
Энергия океанических течений
Всю акваторию Мирового океана пересекают поверхностные и глубинные течения. Запас кинетической энергии этих течений составляет порядка 7,2∙1012 кВт∙ч/год. Эту энергию с помощ
Ресурсы тепловой энергии океана
Мировой океан является естественным аккумулятором солнечной энергии. В тропических морях верхний слой воды толщиной несколько метров имеет температуру 25…30 °С. На глубине 1000 м температура воды н
Океанические тепловые электростанции
Для преобразования энергии перепада температур в океане предлагается несколько типов устройств. Наибольший интерес представляет преобразование тепловой энергии в электрическую с помощью термодинами
Ресурсы биомассы
Под термином «биомасса» понимается органическое вещество растительного или животного происхождения, которое может быть использовано для получения энергии или технически удобных видов топлива путем
Биотехнологическая конверсия биомассы
При биотехнологической конверсии используются различные органические отходы с влажностью не менее 75 %. Биологическая конверсия биомассы развивается по двум основным направлениям:
1) ферме
Экологические проблемы биоэнергетики
Биоэнергетические установки способствуют снижению загрязнения окружающей среды всевозможными отходами. Анаэробная ферментация является не только эффективным средством использования отходов животнов
Характеристика твердых бытовых отходов (ТБО)
На городских свалках ежегодно скапливаются сотни тысяч тонн бытовых отходов. Удельный годовой выход ТБО на одного жителя современного города составляет 250…700 кг. В развитых странах эта величина е
Переработка ТБО на полигонах
В настоящее время ТБО городов как правило вывозятся на полигоны для захоронения с расчетом на их последующую минерализацию. Желательно, чтобы перед захоронением ТБО прессовали. Это не только снижае
Компостирование ТБО
Вторым направлением утилизации ТБО является переработка в органическое удобрение (компост). Можно компостировать до 60 % общей массы бытовых отходов. Процесс компостирования осуществляется во враща
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов