Проект "Утилизация бытовых отходов"

Введение

Утилизация бытовых отходов, иловых осадков сточных вод, отработанных автомобильных шин, отходов деревообработки, нефтепереработки, сельскохозяйственных и медицинских отходов – острейшая проблема современности.

Применяемые до сих пор методы утилизации отходов – захоронение и сжигание – показали свою нежизнеспособность и привели ряд стран на грань экологической катастрофы.

Вместе с тем, решающее свойство указанных материалов – содержание углерода – основного источника энергии современной цивилизации, - однозначно определяет приемлемый способ их переработки.

За последние 20 лет, параллельно с ростом цен на ископаемые углеводороды, стремительное развитие получила технология газификации, позволяющая производить из отходов синтетический или генераторный газ – смесь СО и Н2 с теплотворной способностью 1200 Ккал – альтернатива природного газа, мазута и угля в паровых котлах, дизельного топлива в дизель-генераторах, универсальное сырье для производства продуктов органической химии, включая моторные топлива второго поколения.

Технология

Технология представляет идею взвешенного взаимодействия с природой при утилизации отходов и разработке полезных ископаемых, а также способ объединения нескольких производств в высокоэффективную технологическую линию в полностью безотходном цикле, в соответствии с самыми строгими требованиями природоохранного законодательства – Локальный энергетический комплекс (ЛЭК).

Применяемые уникальные технические решения позволили создать технологическую линию с нулевым выбросом, перерабатывающую широкий перечень материалов. Автономные, модульные, мобильные, в габаритах 6 и 12-ти метрового морского контейнера – установки не требуют подключения к инженерным сетям, сложных подготовительных строительных работ и пуско-наладки.

Модульность Мусороперерабатывающих заводов позволяет менять потребительские свойства изделия по желанию заказчика в момент её приобретения и наращивать, либо менять её возможности в процессе эксплуатации.

Отличие Мусороперерабатывающих комплексов от установок аналогичного назначения в том, что комплексы являются полностью конструкторской, а не проектной разработкой. Конструкторские решения позволили существенно уменьшить габариты, массу, и, соответственно понизить стоимость серийной установки.

Мусороперерабатывающие комплексы изготавливаются по принципу «полной технологии» как заводское изделие, проходят испытания в цехах производителя, имеют паспорт и инструкцию по эксплуатации и подлежат упрощенному порядку согласования в органах технического надзора.

Конструкция ЛЭК предусматривает трехкратную гарантию бесперебойности работы Комплекса: суточным запасом топлива, дублированием основных агрегатов с возможностью попеременного отключения для профилактики и оборудованием газгольдера или расходным ресивером для хранения резервного топлива опционально.

Описание технологического процесса

На рисунках приведены схемы компоновки Базового модуля ЛЭК-3000 мощностью 3,0 МВтэ и 5,0 МВтт, в габаритах девяти 12-ти метровых контейнеров, перерабатывающий 3,7 тонны несортированных отходов в час или 30 000 тонн в год. Узел измельчения, бункер подготовленного сырья и узел газификации являются двухъярусными (на рисунке второй ярус не показан). При работе Мусороперерабатывающего оборудования на предварительно сортированных ТБО, линия сортировки не предусматривается и комплекс размещается в восьми контейнерах. По желанию Заказчика, дополнительно предусматривается модуль приема и переработки крупно-габаритного мусора, автомобильных покрышек или медицинских отходов.

Самосвал-мусоровоз заезжает на весовую платформу (1), расположенную перед приемным люком. Система автоматически производит взвешивание. Муниципальные отходы с самосвала-мусоровоза выгружаются в приемный бункер отходов (2). Вид приемного бункера приведен на разрезе А-А. Высота приемного бункера регулируется оператором Комплекса в зависимости от марки автомашины. После загрузки сырья бункер закрывается герметично, подавая сырье на пластинчатый конвейер (3). Конвейер оборудован системами разрывания пакетов и ворошения мусора. Из приемного бункера сырье через герметичную перегородку поступает на полуавтоматическую линию сортировки (4). Линия сортировки оборудована пятью постами ручной сортировки и магнитным сепаратором (5). При сортировке отбираются негорючие материалы: камень, керамика, стекло, цветные черные металлы. Согласно усредненному морфологическому и гранулометрическому составу твердых бытовых отходов содержание негорючих компонентов в исходных ТБО составляет порядка 13 %, из них: черные металлы – 4%; цветные металлы – 0,7%; стекло – 7%; камни, керамика – 1,5%.

Усредненный морфологический и гранулометрический состав твердых бытовых отходов

По расчетным данным выход негорючей фракции составляет 15% (560 кг/час) от исходных ТБО, соответственно на дальнейшую переработку поступает 3,15 тонн отходов в час.

Отсортированные материалы через стенку модуля поступают в накопительные бункеры, прессуются и направляются на продажу. Конструкцией линии сортировки предусмотрены все требования по обеспечению безопасности труда и выполнения санитарных норм.

Отсортированные отходы поступают в шредер (6) для измельчения по классу -10±0 мм, после чего подаются на устройство электромагнитной активации (12), где отходы доизмельчаются, обеззараживаются и активируются. Далее, отходы попадают в бункер хранения готового сырья (7), состоящий из двух контейнеров, объемом 120 м3, который является суточным запасом сырья. В бункере (7) отходы пододвигаются к шнековому каналу (8), по которому измельченная масса поступает к реакторам термохимической конверсии (9) для выработки горючего газа. В бункерах и на линии сортировки создается разряжение воздуха для препятствия распространению запахов.

Из реакторов паро-газовая смесь поступает в аппарат вихревой газоочистки (10), где очищается от примесей пара, частиц золы и масел. Отобранные из газа примеси автоматически собираются и возвращаются в бункер готового сырья на дожиг. Очищенный газ поступает на теплообменный аппарат, где охлаждается со 140оС до 40оС. Далее охлажденный и очищенный газ поступает в дизель-генераторы (11) для производства электроэнергии. Выхлопные газы дизель-генератора с температурой 600оС собираются и частично направляются в реакторы (9), и частично на теплообменный аппарат.

Зола, образующаяся в процессе конверсии извлекается из реактора (9) автоматически при температуре 100-120оС и поступает в устройство электромагнитной активации (12) для выделения из состава золы примесей металлов. Разделенные зола и металлы поступают в накопительные бункеры объемом 1м3. В модулях предусмотрена звукоизоляция и вентиляция.

По желанию Заказчика, Мусороперерабатывающий комплекс может быть укомплектован узлом переработки золы, смеси стекла и минералов и производства строительных материалов.

Основные технические характеристики базового модуля ЛЭК-3000 электрической мощностью 3

МВт

Конструкция мусороперерабатывающего завода предусматривает полностью герметичную линию приема и подготовки сырья с момента поступления мусора на переработку, что исключает распространение неприятных запахов.

В состав линии не включены брикет-пресс для металлолома и дробилка для минералов и стекла.

Узел приема и подготовки сырья

Узел приема подготовки сырья размещается в первых двух контейнерах и включает:

 1. приемный люк выгрузки ТБО;

 2. линия сортировки на 5 постов;

 3. транспортер подачи сырья в шредер;

 4. шредер;

 5. бункер хранения готового сырья.

Конструкцией предусматривается полностью герметичная линия приема и подготовки сырья с момента поступления мусора на переработку, что исключает распространение неприятных запахов.

В состав линии не включены брикет-пресс для металлолома и дробилка для минералов и стекла.

Требования к сырью

Технология позволяет проводить минимальную сортировку ТБО и отказаться от идеи раздельного сбора мусора. Особенности конструкции реактора позволяют подавать на газификацию частицы сырья толщиной до 10 мм и длинной до 200 мм.

Реакторы конструкции позволяют перерабатывать одновременно несколько видов углеродсодержащего сырья в смеси, что положительно сказывается на энергетическом балансе установки.

Реактор высокотемпературной конверсии

Технология термохимической конверсии углеродсодержащего сырья занимает лидирующие позиции в сфере переработки отходов и получения энергоносителей по цене оборудования, выходу товарных энергоносителей, экологичности и компактности.

Основой технологической линии является реактор высокоскоростной высокотемпературной конверсии сырья с воздушным дутьем и обращенным отбором газа.

Основные конструктивные элементы реактора:

 1. Гидравлический пресс подачи сырья;

 2. Съемная крышка реактора;

 3. Дутьевые фурмы;

 4. Гидравлический пресс отбора золы;

 5. Корпус реактора;

 6. Проточный вентилятор;

 7. Аэродинамический преобразователь;

 8. Рама.

Основные преимущества при использовании реакторов:

* Реактор перерабатывает 500 кг сырья в час при влажности до 65%. При снижении влажности сырья производительность реактора может достигать 750 кг сырья в час.

* Модуль комплекса включает шесть реакторов общей производительностью 3150 кг сырья в час, вырабатывающий 6300 м3 горючего газа в час с тепловым эквивалентом 9450 кВт.

* Синтез-газ, производимый реакторами пригоден для сжигания в дизель-генераторе, модифицированном для работы на газе или для сжигания в паровом или водогрейном котле.

Состав синтез-газа:

 * Высокий КПД конверсии углерода - до 99%, позволяющий перерабатывать материалы с малым содержанием горючих составляющих (с зольностью до 40%) или с высокой влажностью (до 65%);

 * Высокий энергетический КПД;

 * Благодаря низкой температуре отбираемого газа и обращенному процессу газификации образование окислов азота, серы, хлора или фтора идет не активно, и содержание вредных веществ находится в пределах ПДК;

 * Сера присутствует в газе в восстановленных нелетучих формах (H2S, COS), которые проще поглотить, чем SO2;

 * При конверсии происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в безкислородной среде, что дает меньшее количество окислов азота в дымовых газах;

 * Зола, выгружаемая из реактора, имеет низкую температуру, не более 300 0С, и практически не содержит остатков углерода.

Реактор полностью герметичен. Подача сырья происходит в верхней части через пневмо-пресс, что позволяет исключить утечку газов из рабочей зоны реактора. Сырье проходит зоны подсушки и газификации.

Для подвода тепла в реактор используется воздушное дутьё. Теплоноситель в рабочую зону подводится радиальным вентилятором через ряды фурм, поддерживая автотермическую реакцию конверсии сырья при ограниченном количестве кислорода. На поддержание реакции расходуется не более 10% сырья.

Перед поступлением в реактор воздух проходит теплообменник и нагревается до температуры 400оС, что увеличивает скорость реакции и уменьшает образование диоксинов. Далее, воздух проходит через аэродинамический преобразователь, активирующий ионы воздуха, и поступает в реактор, способствуя качественной активизации параметров процессов.

Основная рабочая зона реактора имеет рабочую температуру 1300 – 1400оС, что позволяет полностью выделять углерод с эффективностью 98-99% и перерабатывать некоторые виды опасных отходов.

Характеристики газовых выбросов подтвердили высокую экологическую чистоту процесса при сжигании ТБО: концентрация диоксинов в дымовых газах даже без их очистки не превышает 0,1 нг/м3.

Когенерационная установка ЛЭК-100. Древесные и резинотехнические отходы. Санкт-Петербург, 2008

Реактор смонтирован в стальной раме или на колесном шасси, в габаритах морского контейнера, что позволяет транспортировать комплекс к новому месту производства и комплектовать установки, включающие от 2-х до 10-ти реакторов мощностью от 1000 до 7500 кг сырья в час.

Система воздухоподготовки и подачи воздуха

Реактор потребляет 1500 м3 воздуха в час. Подача воздуха осуществляется проточно радиальным вентилятором. Перед поступлением в реактор воздух проходит через теплообменный аппарат, нагревается до температуры 400оС и через аэродинамический преобразователь. Подготовленная воздушная смесь поступает в рабочую зону реактора через ряды фурм.

Узел кондиционирования синтез-газа

Требования к очистке синтез-газа различаются в зависимости от состава исходного сырья. Перед подачей синтез-газа в дизель-генератор, газ охлаждается с 150оС до 40оС. Для очистки газа используется вихревой скруббер, который отбирает пары, масла и сажу и массообменный аппарат, который очищает газ от кислотных соединений. Полученная водо-золо-масленная эмульсия возвращается в реактор на конверсию.

Технологией предусмотрено отведение сгоревших газов обратно в реактор, где горячие газы способствуют поддержанию рабочей температуры в зоне газификации и экономии сырья на собственное обеспечение.

Наиболее опасные подвижные формы тяжелых металлов, содержащиеся в отходах, при термохимической переработке топлива в реакторе превращаются в неопасные неподвижные окислы металлов, переходящие в золу.

При замене природного газа, мазута или дизельного топлива в тепловых котельных на синтез-газ очистка не применяется. Газ, используемый в водогрейном или паровом котле сгорает полностью, не оставляя следов загрязняющих веществ.

Проведенные исследования на наличие супертоксикантов (диоксинов, дибензофуранов, бенз(а)пирена) в газах показали, что при газификации и дальнейшем сжигании получаемого генераторного газа в горелке или ДВС, содержание этих супертоксикантов в дымовых газах на порядок меньше допустимых величин, принятых в Европе.

Узел генерации энергии

При выработке электроэнергии применяются дизель-генераторы и паровые машины. Их выбор или сочетание целиком зависит от потребностей заказчика в энергоресурсах.

Модуль ЛЭК-3000 имеет в составе восемь силовых агрегатов по 450 кВт каждый.

В когенерационном цикле ЛЭК комплектуются дизель-генераторами отечественного производства или импортными машинами, модифицированными для работы на газе. При переводе дизель-генераторов на синтез-газ показано уменьшение мощности двигателя на 10-15% и увеличение ресурса работы агрегата на 30-40%. Выбор генерирующего оборудования влияет на ресурс агрегата, цену и зависит от пожеланий заказчика.

Система управления и автоматика

Все основные производственные процессы Мусороперерабатывающих заводов автоматизированы и оснащены узлами учета и контроля входящего сырья – по весу, влажности и выходящей продукции по объему и температуре. Установка оборудуется системой GPS, четырьмя вэб-камерами и GSM-контроллером. Все данные передаются в режиме реального времени на центральный пульт управления диспетчерской службы, что позволяет контролировать основные производственные процессы и управлять работой установки. Через GSM-контроллер, в случае необходимости, данные передаются владельцу комплекса и операторам.

Комплектация

Персонал

Обслуживание Мусороперерабатывающего завода при работе в три смены, 24 часа в сутки производится коллективом в составе:

Обучение и сертификация

В цену Мусороперерабатывающего комплекса включено 10-ти дневное обучение трех операторов ЛЭК. Кандидатов для обучения предоставляет Заказчик. По результатам обучения операторы сдают экзамены на профессиональную пригодность и в случае успешной их сдачи сертифицируются для работы на комплексе. В случае, если обучающийся не показывает должного профессионального уровня при сдаче экзаменов, сертификат на выдается, а Заказчик предоставляет другого кандидата.

Гарантии и техническое обслуживание

Производитель предоставляет гарантию на работу Мусороперерабатывающего завода (ЛЭК) в течение двенадцати месяцев.

Гарантия на реактор термохимической конверсии предоставляется на срок 5 лет. Гарантии на узлы и механизмы сортировочного оборудования, дробилок и электрогенераторов определяются соответственно аналогичным обязательствам заводов-изготовителей и являются выбором Заказчика.

Техническое обслуживание (ТО) проводится один раз в 5000 часов работы Комплекса. В течении первого года работы ТО проводятся за счет производителя. В постгарантийный срок ТО проводиться на основе отдельного договора.

В качестве обеспечения исполнения Контракта производитель предоставляет полис страхования от первоклассной мировой страховой компании.

Экология

Технология является лидером рынка в части производства технологических линий, работающих в безотходном цикле и не наносящих вреда окружающей среде. Замеры выбросов, произведенных на действующих установках, показывают выбросы значительно ниже ПДК и самых строгих европейских норм. Все отфильтрованные фракции поступают в реактор конверсии на дожиг.

Химический состав зольного остатка, образующегося в процессе конверсии, зависит от состава сырья. Муниципальные, твердые бытовые отходы – самый сложный вид сырья, т.к. в мусоре встречаются ртутные лампы, батарейки и другие предметы, содержащие тяжелые металлы. В процессе исследования золы установлено, что летучие соединения, представляющие опасность для здоровья человека при конверсии образуют связанные формы солей. Также, установлено, что стекло, содержащееся в мусоре, способствует остекловыванию тяжелых металлов и их консервации.

По желанию заказчика, Мусороперерабатывающий комплекс может быть укомплектован линией по измельчению отсортированных стекла и минералов, что при добавлении золы и 5-7% цемента дает основу для качественного строительного материала, который может использоваться в благоустройстве и дорожном строительстве.

Если Вас интересует Мусороперерабатывающее оборудование для Мусороперерабатывающих Заводов, то Вы на правильном пути!

Будем рады сотрудничеству с Вами.