+7 (495) 205-69-29

Прием заявок: пн-пт 08.00 - 20.00

+7 (926) 806-15-47

Работаем круглосуточно без выходных

+7 (495) 205-69-29

Прием заявок: пн-пт 08.00 - 20.00

+7 (926) 806-15-47

Работаем круглосуточно без выходных

Мусоросжигательные заводы

Содержание:

  1. Основные способы утилизации отходов
  2. Из истории мусоросжигательных заводов
  3. Принцип работы МСЗ
  4. Получение энергии путем мусоросжигания
  5. Технологии сжигания мусора
  6. Современные способы сжигания мусора
  7. Продукты, получаемые при сжигании мусора
  8. Системы очистки дымовых газов
  9. Сжигание мусора — за и против
  10. Действующие столичные заводы
  11. Перспективы технологии мусоросжигания

Мусоросжигание — один из основных способов утилизации отходов. Что представляет собой этот метод, в чем его плюсы и минусы, каковы его перспективы? Об этом речь в данной статье.

Основные способы утилизации отходов

Способ

Описание

Захоронение (депонирование)

Исторически это самый старый способ утилизации. Отходы, которые не подлежат переработке на вторсырье, а также нетоксичный и негорючий мусор захораниваются на полигонах. В России в настоящее время так утилизируется более 90% отходов. Мусор закапывается в верхнем слое почвы. Его органическая часть со временем саморазлагается.

Метод полигонной утилизации настолько же стар, насколько и не совершенен. Из-за скопления миллионов тонн отходов серьезно страдает экологическая среда: загрязняющие вещества проникают в грунтовые воды, а свалочные газы выходят в атмосферу. Кроме того, из-за роста отходов их масса на полигонах приобретает критические объемы. «Мусорная реформа», которая началась в России в 2019 году, предусматривает постепенное закрытие полигонов и строительство новых мусоросжигательных заводов и предприятий переработки, которые должны принять на себя основную часть отходов.

Компостирование Метод позволяет перерабатывать только органические отходы. Под воздействием микроорганизмов — микро- и макрофлоры и микрофауны — они проходят несколько стадий переработки. В результате получают смеси, напоминающие гумус, — ими обогащают почву для выращивания различных сельхозкультур. Процесс достаточно трудоемок, поскольку он должен находиться под постоянным контролем. Должны соблюдаться соотношение углерода и азота, кислотность, влажность, аэрация, нужная температура. Помимо этого, сам метод утилизации связан лишь с органикой и не затрагивает огромные массы других отходов, поэтому он используется весьма ограниченно. 
Термообработка Термическая обработка считается наиболее эффективным способом утилизации отходов, не подлежащих захоронению. Мусор сжигается, в результате на выходе образуются переработанные отходы в виде твердых и газообразных веществ. Их масса в 10 и более раз меньше исходной. Термообработка мусора осуществляется на мусоросжигательных заводах.

На современных предприятиях возможно сжигание как нетоксичных, так и медицинских, а также особо опасных отходов.

Из истории мусоросжигательных заводов

Мусоросжигание как технология уничтожения отходов появилось во второй половине XIX века на родине «промышленной революции» — в Англии. В 1870 году в одном из районов Лондона — Паддингтоне — заработало первое профильное предприятие. В 1874 году еще один завод появился на севере страны — в Ноттингеме. В 1880 году первое предприятие заработало в США, с 90-х годов заводы стали появляться в Нидерландах, Франции, Швейцарии.

Первые заводы работали на каменном угле или мазуте. Однако в первой трети XX века технология была усовершенствована — специалисты швейцарской компании Von Roll изобрели для сжигания мусора специальные печи с грилем. Они же создали и первую систему очистки дымовых газов. Примечательно, что в основу системы был заложен принцип работы противогаза с активированным углем, разработанного русским химиком Н. Д. Зелинским.

Тем не менее, мусоросжигательные заводы в то время не получили массового распространения. Ситуация стала меняться только к 80 годам прошлого века. Импульсом стали две причины. Первая — в десятки раз увеличившиеся объемы отходов и, соответственно, — динамичный рост свалок и полигонов. Вторая — серьезное ухудшение экологической ситуации, особенно в развитых странах. Лидерами в строительстве МСЗ стали Западная Европа и Япония. В СССР первое предприятие было построено в 1975 году в Москве. Длительное время завод был крупнейшим в СССР и России. В настоящее время он законсервирован (об этом — ниже).

Современные страны — лидеры в мусоросжигании: Финляндия (отправляет на МСЗ 58% отходов), Норвегия, Швеция, Дания (до 53%), Швейцария (до 47%).

Принцип работы МСЗ

Отходы доставляются на предприятие мусоровозами (ТБО), бункеровозами (бункеры 8 м³) или контейнеровозами (накопители от 20 до 36 м³).

  • Каждая партия отходов проходит проверку на наличие радиационного излучения. Если обнаружена радиация, уровень которой превышает предельно допустимые нормы, автомобиль с таким контейнером перемещается на специальную площадку.
  • Мусор подлежит обязательной сортировке. Из общего объема удаляются опасные отходы, например, токсичные и взрывоопасные. Они утилизируются специальным способом.
  • Прошедший сортировку мусор подвергается измельчению до фракций определенного размера. Далее он подается в мусоросжигательные печи.
  • Сжигание твердых коммунальных отходов происходит при температуре до 1 тысячи градусов.

Отходы высоких классов опасности требуют более высокой температуры сжигания. Они поступают в роторные печи. В них температура сжигания до 1500 °C.

Получение энергии путем мусоросжигания

Термическая утилизация отходов позволяет получить значительную массу тепловой и электрической энергии, которая используется на самом предприятии, а также может применяться для обслуживания близлежащей городской инфраструктуры. Процесс получения энергии путем сжигания осуществляется следующим образом.

Поскольку утилизация осуществляется при очень высоких температурах, мусорное топливо получает мощную тепловую энергию. В трубопроводной системе котла-утилизатора оно передает тепловую энергию находящейся там воде. В условиях высокого давления в трубопроводе образуется пар. Пар переходит во вращающуюся турбину, которая запускает генератор переменного тока. Генератор вырабатывает электричество.

КПД при выработке электроэнергии на мусоросжигательных заводах значительно ниже, чем КПД ее выработки на электростанциях. Максимальный показатель составляет всего 27% от второго КПД. Это связано с тем, что на предприятиях используется разное сырье. На электростанциях это горючий сланец, газ, уголь, нефть и другое ископаемое топливо, обладающее высокой теплоотдачей. Теплоотдача отходов при сжигании значительно ниже — в среднем она составляет 2200 ккал/кг.

Технологии сжигания мусора

Методы мусоросжигания постоянно совершенствуются. Сейчас различают классический способ, все еще работающий на многих предприятиях, и несколько более современных и совершенных.

Классические сжигательные установки

  1. Мусор сжигается на статичной, неподвижной решетке. Плюс технологии в том, что она допускает сжигание отходов без предварительного измельчения на фракции. Колосниковая решетка имеет наклонную конструкцию, напоминающую каскад или уклон крыши. Сжигаемые отходы непрерывно перемещаются вниз и смешиваются. Полное сжигание происходит примерно на 2/3 участков решетки. На последнюю нижнюю 1/3 уже поступает полученный шлак. В топку подается воздух, и шлак постепенно остывает и охлаждается.
  2. Сжигание отходов на подвижной решетке. Плюс метода в том, что исключен недожог — мусор равномерно сжигается полностью за счет постоянного движения решетки и, соответственно, отходов. Для поддержания огня необходимо достаточное количество кислорода, поэтому в топку нагнетается нужный объем воздуха. Также в печь может подаваться метан — газ необходим, если сжигаемое сырье имеет достаточно низкую теплоотдачу.
  3. Сжигание мусора в кипящем (псевдоожиженном) слое. Измельченный мусор подается на под — перегородку с перфорацией. Вместе с ним подается инертный материал — тяжелая зола, песок или шлак. Материал служит тепловым аккумулятором и обеспечивает более равномерное распределение мусора на поде. Через перфорацию на под снизу подается раскаленный воздух под давлением. Температура сжигания может достигать 800 градусов. В процессе продувания смесь мусора и песка приобретает взвешенное состояние (отсюда и название метода), отходы полностью сжигаются. В ряду минусов технологии — высокая затратность и образование больших объемов пыли.

Во всех трех технологиях рядом с топкой, как правило, находится отсек дожигания. В нем при высокой температуре обрабатываются летучие пары, благодаря чему уменьшается объем выходящих в воздух диоксинов.

Современные способы сжигания мусора

Альтернативой классическим установкам на МСЗ являются технологии плазменного и пиролизного сжигания отходов.

Пиролиз

Метод предусматривает температурную обработку отходов до состояния их полной деструкции и образования простых молекул. Термообработка осуществляется без доступа кислорода. В результате образуются шлам, зола и смолы, а также газы. При низкотемпературном пиролизе (до 900 °C) образуется максимально количество твердых остатков, при высокотемпературном (свыше 900 °C) — газов. Принцип метода:

  • мусор поступает в верхнюю часть реактора, где отходы подсушиваются;
  • далее под действием собственной массы они перемещаются в среднюю часть, где и сжигаются: мусор коксуется и разлагается в бескислородной среде;
  • получаемые дымовые газы проходят котел-утилизатор, распылительную сушилку и абсорбер. Очищенные газы идут в атмосферу или на дальнейшую переработку;
  • твердые вещества (зола, смолы, шлам) скапливаются в нижней части реактора и далее выводятся наружу.

Шлам может использоваться в строительных работах, а получаемый сигаз — для производства этилового спирта, метанола и других соединений. Важный плюс пиролиза — минимальное количество вредных газовых выбросов.

Плазменная газификация

Метод обеспечивает сжигание отходов с неполным окислением под воздействием высокого давления, кислорода и пара. Установка состоит из 4 главных элементов. Это:

  • плазмотрон — генератор плазмы;
  • реактор-газификатор;
  • дожигатель;
  • система очистки.

Плазмотрон в реакторе может быть центральным или кольцевым. В первом случае поток плазмы образуется по периметру реактора, во втором — поток идет из одной, центральной, точки. Принцип технологии:

  • плазматрон образует плазму при взаимодействии мощной (до 50 тыс. вольт) электродуги и воздушной среды;
  • воздух и водяной пар под давлением подаются через высокий электроразряд и нагреваются до необходимой температуры;
  • далее воздушная плазма поступает в камеру сгорания с мусором.

Несгораемые элементы (например, шлак) проходят через колосниковую решетку и опадают на дно специального водного резервуара. В дальнейшем их можно использовать в качестве строительного материала. Остальные отходы разрушаются на молекулярном уровне, образуя собой синтетический газ (сигаз) — газовую смесь, в основе которой Н2 и СО. Сигаз идет на получение электроэнергии, а также используется для производства пропанола, этанола, этилового спирта, дизельного топлива.

Важный момент при плазменной газификации — температура. Она должна быть не ниже 1200 градусов. В этом случае исключено образование диоксинов и смол.

Продукты, получаемые при сжигании мусора

В результате сжигания мусора образуются как твердые, так и газообразные продукты сгорания. Их состав и объемы зависят от используемого способа сжигания и технологий фильтрации и очистки.

  1. Твердые тяжелые частицы — остатки несгоревшего мусора. Это тяжелый шлак от стекла и металлов. Он может быть захоронен или пойти на вторичную переработку.
  2. Легкие твердые частицы — пыль и летучая зола. Они перехватываются системой дымоочистки. Обладают высокой токсичностью, поскольку в них содержится множество загрязняющих веществ. Захораниваются на специальных полигонах.
  3. Вредные вещества. Это:
    • токсичная горючая жидкость фуран (C4H4O);
    • опаснейшие яды — диоксины (C12H4Cl4O2), способные накапливаться в организме человека и в биосфере;
    • углекислый газ;
    • тяжелые металлы, соляная кислота, диоксид серы.

После того как отходы прогорят, пары попадают в многоступенчатую систему фильтрации для снижения содержания в них химических газообразных и твердых загрязняющих веществ. Затем они охлаждаются и выделяются в атмосферу при температуре 140 °C.

Объемы выбросов в атмосферу вредных веществ напрямую зависят от того, насколько совершенны технологии фильтрации и очистки. К сожалению, МСЗ являются одним из основных источников выбросов диоксинов. В настоящее время в странах Евросоюза на законодательном уровне принята концепция, в соответствии с которой выбросы диоксинов исключаются полностью. Предприятия-нарушители мгновенно закрываются.

Тенденцию поддержали и в России — часть заводов уже модернизирована. Они оснащены передовыми системами очистки по швейцарским и японским технологиям, что позволяет свести объемы выбросов практически к нулю.

Системы очистки дымовых газов

На современных МСЗ устанавливаются сразу несколько систем очистки дымовых газов.

  • Электростатические осадители применяются для фильтрации — фильтры позволяют задерживать мельчайшие взвешенные частицы.
  • Скрубберы (мокрые пылеуловители) — с помощью распыленной в дымовом газе жидкости улавливаются частицы тяжелых металлов, кислот, солей, ртути и т. д.
  • Инжекторы активного угля — удаляют частицы тяжелых металлов.
  • Для удаления диоксида серы применяется метод десульфурации. В газ впрыскивается известковая суспензия. В результате диоксид превращается в шлак.
  • Термокаталитическое восстановление. С помощью металлов и минералов, выступающих в качестве катализаторов, оно позволяет удалить из газа опасные нитрозные соединения.

Сжигание мусора — за и против

Дискуссии о пользе и вреде технологии мусоросжигания продолжаются не одно десятилетие. Очевидны свои плюсы и минусы. В ряду аргументов, приводимых в пользу сжигания:

  • Преимущество перед полигонами: меньшее воздействие на экологическую среду (что спорно — это зависит от оснащенности предприятия), заводы не занимают таких огромных площадей, как полигоны.
  • Постоянное совершенствование технологий очистки, сведение вредных выбросов на современных предприятиях к нулю.
  • Возможность получения значительных объемов электроэнергии.

У противников МСЗ — также свои весомые аргументы:

  • Дорогостоящее производство — сроки самоокупаемости инвестиций в проект находятся в дальней перспективе. Затратны и технологии обезвреживания отходов.
  • Проблемы с выбросами диоксинов, фуранов и тяжелых металлов сохраняются на огромном количестве предприятий, что вредит эко-среде и здоровью.
  • Как правило, негативное отношение к мусоросжигательным заводам испытывает проживающее рядом население, и в широком ряде случаев — вполне небезосновательно.

В качестве альтернативы росту количества МСЗ выдвигается концепция значительного увеличения объема отходов, которые должны идти на переработку.

Действующие столичные заводы

В настоящее время в России работают 7 мусоросжигательных предприятий. Они находятся в Мурманске, Владивостоке, Пятигорске, Сочи. В Москве расположены 3 МСЗ, однако фактически сегодня действуют лишь 2 предприятия. В совокупности они ежегодно перерабатывают более 1 млн тонн отходов.

ГУП «Спецзавод № 3». Построен в 1983 г., в 2007 г. реконструирован и модернизирован. Расположен в Южном округе столицы. На предприятии ежегодно сжигается до 360 тыс. тонн отходов.

ГУП «Спецзавод № 4». Сооружен в 2003 году в Южном административном округе. Крупнейший МЗС в Московском регионе — утилизирует и перерабатывает до 750 тыс. тонн отходов в года. На предприятии работают современные технологии дымоочистки, соответствующие европейским стандартам. Предприятие также осуществляет переработку утиля, в результате чего получают макулатурную бумагу, пластик, стекло и металлы. 

До недавнего времени работал ГУП «Спецзавод № 2». Первый мусоросжигательный завод в России, построенный еще в 1975 году. Расположен на северо-востоке столицы (Алтуфьево). Ежегодный объем утилизируемых отходов — около 160 тысяч тонн. Из получаемого шлака на предприятии выделяли до 1,5 тыс тонн металла в год, который используется, в основном, в строительстве. В настоящее время завод законсервирован, вопрос о возможностях и сроках расконсервации остается открытым. На территории предприятия действует мусоросортировочная площадка.

В ближайшей перспективе запланировано строительство МСЗ по сжиганию медицинских и особо опасных отходов. По своим функциям завод призван заменить бывшее предприятие «Эколог», которое располагалось в Люберцах.

Также в ближайшие годы планируется возведение 4 МСЗ в Подмосковье — в Наро-Фоминске, Ногинске, Воскресенске и Светлогорске. На каждом из предприятий будет утилизироваться до 700 тысяч тонн отходов год. Сюда же значительная часть мусора (до 1,7 млн т) будет поступать из столицы.

Перспективы технологии мусоросжигания

В настоящее время в странах мира работают более 2000 мусоросжигательных предприятий. Ежегодно они перерабатывают более 280 миллионов тонн отходов. Наиболее высокотехнологичные и безопасные производства располагаются в Западной Европе и Японии.

Безусловным лидером по количеству МСЗ является Китай. В Поднебесной — более 200 предприятий. Крупнейшее из них располагается в мегаполисе Шеньчжень. Ежегодно оно утилизирует более 5 млн тонн мусора. Ведущей страной в Европе является Франция — здесь более 130 предприятий. Большое количество их в Скандинавии, Швейцарии, Великобритании. Отрасль активно развивается в странах Восточной Европы, а также в Индии.

В перспективе эта сфера утилизации будет интенсивно развиваться и дальше. Основная причина — необходимость замены ею многочисленных огромных полигонов как давно устаревшего способа утилизации, приносящего значительный вред окружающей среде. В течение следующих 10 лет запланировано строительство еще 550 предприятий.

В ряду условных препятствий развития отрасли — дороговизна производства. Затраты на строительство МСЗ будут неизменно расти и дальше. Это напрямую связано с тем, что к предприятиям постоянно повышаются требования экологичности и безопасности. Это обязывает инвесторов вкладывать более значительные средства для оснащения МСЗ новейшими дорогими технологиями при строительстве или модернизации заводов.

Станислав
21.08.2022
Каковы перспективы развития мусоросжигания в России?
Ответ:
В связи с реализацией «мусорной реформы» в России в 2020 году было запланировано построить в ближайшие 10 лет 25 мусоросжигательных заводов. Ответственность за реализацию проекта была возложена на «РТ-Инвест», дочернюю компанию Ростеха. Вполне вероятно, что планы могут быть скорректированы в сторону уменьшения данного количества. В настоящее время «РТ-Инвест» ведет строительство 5 заводов: это указанные выше МСЗ в Подмосковье и один МСЗ в республике Татарстан.