Авторы статьи - Осьмачко Н.А., Матлак Е.С., Лунева О.В. Статья вошла в Сборник V Межнародной научной конференции аспирантов та студентов.

Основным топливом для обеспечения работы энергогенерирующих мощностей в Украине является уголь: ТЭС, работающие на угле, вырабатывают около 36 млн. кВт энергии.

В настоящее время работа украинских ТЭС харктеризуется невысоким КПД оборудования (около 30%), низкой рентабельностью производства (чуть более 2%), высоким выбросом в атмосферу пыли и газообразных загрязняющих веществ. Основными причинами такого состояния являются физическое старение оборудования как основного, так и пыле-, газоочистного, низкое качество топлива, возросшая цена на топливо, низкие темпы повышения оптовых цен на рынке энергии.

Поэтому актуален поиск новых приоритетных путей развития энергетики. Достижение поставленной цели в условиях рыночной экономики возможно только на экономически выгодной коммерческой основе:

1. Использование доступного и дешевого топлива при условии наличия его стабильных запасов из расчета обеспечения ТЭЦ на 40-45 лет;

2. Применение новых и высокоэффективных и экономически выгодных технологий и оборудования как для получения энергии, так и обезвреживания выбросов в атмосферу и шлаков;

3. Применение новой организации процесса производства энергии.

Дешевое топливо, как правило, означает низкокачечственное топливо. В его качестве могут быть использованы:

1. Низкосортные угли украинских месторождений;

2. Отходы углеобогащения;

3. Твердые бытовые отходы (ТБО).

ТБО по своим теплотехническим показателям сопоставимы с бурыми углями, которые широко применяются в тепловой энергетике, а также близки к энергетической ценности горючих сланцев. Следовательно, сжигание ТБО возможно в автономном режиме, т.е. без применения других дополнительных видов топлива. Чрезвычайно важным является при этом то, что это касается не только свежеобразованных ТБО, но его можно распространить на так называемые «лежалые» ТБО, складированные в течение десятилетий на полигонах, запасы которых огромны.

Различают три основных метода термической переработки и утилизации ТБО: слоевое сжигание исходных (неподготовленных) отходов в мусоросжигательных котлоагрегатах; слоевое сжигание специально подготовленных отходов (освобожденных от балластных фракций) в энергетических котлах совместно с природным топливом или в цементных печах; пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.

Применение технологии пиролиза имеет определенные приемущества по сравнению с мусоросжиганием:

1. Существенное снижение загрязнения воздушной и водных сред;

2. Практически полная утилизация потенциальных энергетических и материальных ресурсов ТБО;

3. Произведенный пиролизный газ, кроме теплового потенциала, имеет высокую химическую ценность.

Сегодня в мире существует большое разнообразие вариантов технологического оформления процесса пиролиза: низко-, средне- и высокотемпературного.

Нами на основании выполненных исследований определены основные принципы экологически безопасного процесса высокотемпературного пиролиза. Их соблюдение обеспечивает максимальное предотвращение появления в пиролизном газе опасных (токсичных) вредных веществ при обязательной очистке этих газов от менее вредных (нетоксичных) газообразных и пылевых компонентов с помощью обычных и дешевых газоочистных устройств. К ним относятся:

1. Использование повышенных температур в интервале, обоснованном экологически и технологически. Для стабильного плавления шлаковых составляющих отходов целесообразно поддерживать температуру в диапазоне 1600-17000С. Такой уровень температуры обеспечит не только устойчивое плавление минеральных компонентов ТБО, но гарантированное разложение всех органических токсинов, в том числе и диоксиновой решетки.

2. Создание в реакторе восстановительной атмосферы избытком углерода, содержащегося во многих компанентах неразделенных ТБО. Восстановительная атмосфера реактора исключает возможность нового синтеза диоксинов.

3. Фильтрование пиролизного газа перед выпуском из реактора через слой раскаленного углерода.

4. «Закаливание» пиролизного газа на выпуске из реактора, под которым понимается его резкое охлаждение до температуры ниже 2000С, при которой исчезают условия соединения галогенов (хлора, брома) с кислородом, т.е. образования диоксиноподобных веществ.

Использование на практике изложенных принципов позволит сделать работу пиролизного реактора направленной на переработку неразделенного потока ТБО приозвольного химического состава. Это представляется важным, т.к. опыт эксплуатации сортировочных линий показывает, что степень извлечения определенных (конкретных) компонентов из потока ТБО весьма невелика, что сохраняет прежнюю (до сортировки) многокомпонентность отходов.

Разработка технологического регламента работы пиролизных установок на основе полученных результатов исследований резко разширяет возможности использования ТБО в качестве топлива. При этом должен рассматриваться еще один аспект, связанный с выбором типа вырабатываемой энергии: тепловрй или электрической.

Окончательный выбор определяется спросом на рынке сбыта энергии и зависит от периода года и конкуренции аналогичной продукции, вырабатываемой ТЭЦ, коммунальными котельными.

Очевидно, перспективным направлением использования ТБО в качестве топлива является их сжигание для получения на выходе электрической энергии или комбинированное производство электроэнергии и тепла. При этом должна обеспечиваться ритмичность работы энергогенерирующих мощностей путем создания стабильных запасов отходов и согласования мощности генерирующего оборудования объему запасов.

Несмотря на неприрывный рост объемов ТБО в городах, вероятно, не следует ориентироваться на огромные запасы собираемых ТБО. Поэтому энергоблоки электростанций, работающих на ТБО, не должны иметь значительную мощность, а представлять собой мини ТЭЦ. Для обеспечения эффективного менеджмента при работе таких мини ТЭЦ их рекомендуется жестко привязывать к главным поставщикам ТБО, входить в их инфраструктуру.