RU   EN
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Людина не може жити, не залишаючи після себе побутові відходи (ТПВ). Кількість їх залежить різних факторів. У середньому прийнято вважати, що на одного жителя в рік накопичується 250 кг сміття. Для Донецької області і, зокрема для міста Донецька, на сьогоднішній день проблема поводження з твердими побутовими відходами є найбільш екологічно і економічно актуальною.

Факт потрібності і важливості вторинної переробки відходів відомий всім, як і те, що це більш вигідно не тільки для навколишнього середовища, але і для економії коштів. Проблема утилізації відходів погіршується переважно тому, що велика частина товарів народного споживання приречена на дуже короткочасну службу людині. Вони куплені, спожиті і викинуті без належного ставлення до їх залишкової цінності. Вражають кількість енергії і витрати на відновлення навколишнього середовища при такій структурі споживання. Але необхідно не забувати про те, що відходи та побутове сміття часто є більш дешевим джерелом багатьох речовин і матеріалів, ніж природні, і можуть бути ефективно перероблені без екологічної шкоди. Питання лише в тому, як ефективніше все розробляти, з тим, щоб отримати максимальну віддачу від зібраних матеріалів.

1. Актуальность темы

Проблема твердих побутових відходів (ТПВ) є гостро актуальною, оскільки її рішення пов’язане з необхідністю забезпечення нормальної життєдіяльності населення, санітарної очистки міст, охорони навколишнього середовища та ресурсозбереження.

ТПВ включають різноманітні речовини органічного і мінерального походження: харчові відходи, використаний папір та картон, текстиль, деревину, кістки, шкіру, гуму, пластмасу, метал, скло, каміння та ін. Сміття є сприятливим середовищем для розвитку мікроорганізмів, що викликають деякі інфекційні захворювання. Тому незнешкоджені відходи можуть бути джерелом масового забруднення навколишнього середовища.

Саме тому використання відходів для виробництва вторинного палива є досить популярним методів переробки та утилізації ТПВ. Отримуючи енергію зі сміття, ми одночасно вирішуємо проблему утилізації ТПВ і отримуємо дешеву, можна сказати, практично безкоштовну теплову енергію, яку можна пустити на забезпечення комунальних теплоресурсів. Ну а застосування сучасних технологій утилізації сміття в процесі вирішення проблеми утилізації відходів дозволить знизити негативний вплив, який чинить полігон відходів на навколишнє середовище.

2. Мета і завдання дослідження, плановані результати

Метою дослідження є оцінка впливу відходів бензольних відділень коксохімічних виробництв на склад паливних сумішей і їх теплотехнічні характеристики.

Основні завдання дослідження:

  1. Аналіз стану проблеми утилізації твердих побутових відходів;
  2. Обгрунтування використання побічних продуктів коксохімічних заводів;
  3. Оцінка потенційної ресурсної бази промислових відходів;
  4. Визначення методів фізико-хімічних характеристик паливних брикетів;
  5. Планування експериментів при пошуку оптимальних умов;
  6. Розробка і аналіз експериментального плану;
  7. Опис технологічного процесу.

Об’єкт дослідження: вторинна переробка твердих побутових відходів

Предмет дослідження: склад паливних сумішей на основі компонетов твердих побутових відходів

3. Оцінка потенційної ресурсної бази промислових відходів

Очевидно, що світовий досвід виробництва вторинних палив на основі компонентів ТПВ повинно бути враховано нашою державою. При цьому слід пам’ятати, що, крім значних обсягів ТПВ, в нашому регіоні накопичені величезні кількості промислових відходів.

ТПВ містять багато цінних компонентів, які можуть і повинні бути використані для подальшої переробки.

Морфологічний склад відходів

Рисунок 1 — Морфологічний склад відходів
(анімація: 8 кадрів, 7 циклів повторення, 218 кілобайт)

Склад ТПВ відрізняється в різних країнах, містах. Він залежить від багатьох факторів, включаючи добробут населення, клімат і благоустрій. На склад сміття істотно впливає система збору в місті склотари, макулатури і т. Д. Він може змінюватися в залежності від сезону, погодних умов. Так на осінь припадає збільшення кількості харчових відходів, що пов’язано з великим вживанням овочів і фруктів в раціоні харчування. А взимку і навесні скорочується зміст дрібного відсіву.

З плином часу склад ТПВ дещо змінюється. Збільшується частка паперу і полімерних матеріалів. А з переходом на централізоване теплопостачання практично зникає в ТПВ вугілля і шлак.

Технології поховання, переробки та утилізації відходів:

  1. Роздільний збір;
  2. Поховання;
  3. Спалювання.

Роздільний збір різних категорій відходів визначає ефективність і вартість утилізації окремих компонентів. Найбільш незручні для утилізації змішані відходи, що містять суміш біоразлагающейся вологих харчових відходів, пластмас, металів, скла та інші компоненти.

Найдешевший спосіб позбутися відходів-провести їх поховання. Цей спосіб сходить до найпростішого шляху — викинути що-небудь з дому на звалище. Історія показала, що простим викиданням непридатних предметів з дому проблему вирішити не вдається. У XX столітті довелося перейти від стихійного створення звалищ до проектування і реалізації спеціальних інженерних об’єктів, полігонів для захоронення побутових відходів. Проектом передбачається мінімізація шкоди навколишньому середовищу, суворе дотримання санітарно-гігієнічних вимог.

Найбільш поширеним методом утилізації ТПВ є спалювання з наступним захороненням утворюється золи на спеціальному полігоні. Метод володіє серйозними недоліками, такими, як освіта сильно отруйних хімічних сполук, наприклад, діоксинів і фуранів. Для їх нейтралізації потрібно так зване дожигание (нагрів вихідних газів до температури вище 850 градусів і підтримання її протягом, як мінімум, двох секунд). Існує досить багато технологій спалювання сміття. Спалювання може бути камерне, шарове та в киплячому шарі. Сміття може спалюватися в суміші з природним паливом. Найбільш небезпечним з екологічної точки зору є низькотемпературне спалювання в котлах.

Значна частина ТПВ з успіхом утилізується в сучасних печах цементної промисловості. Існуючі технології дозволяють виробляти дану операцію без зниження якості готової продукції і без негативного впливу на навколишнє середовище. Сміття перед попаданням на цементний завод повинен пройти стадію дроблення і сортування. Наявність передових систем таких як By-pass і Hot Disc значно підвищує ефективність утилізації відходів в сучасних обертових печах [1].

Отже, певні види даних відходів необхідно розглядати як потенційних теплотворних добавок до вторинного палива на основі ТПВ. Спільна утилізація в такому випадку буде мати більш відчутний природоохоронний ефект.

Перспективним представляється виробництво вторинних палив на основі ТПВ з використанням окремих видів відходів КХЗ, здатних виступати не тільки як теплотворної добавки, але і в якості ефективного сполучного компонента. На особливу увагу заслуговують такі види смолистих відходів КХЗ, як кисла смолка, що утворюється в сатураторах сульфатних і бензольних відділень, і полімери, одержувані при охолодженні і очищення коксового газу.

Основними напрямками вторинного використання «свіжої» кислої смоли є зворотна подача в шихту у вигляді емульсії, використання в якості в’яжучого матеріалу при будівництві доріг, використання при виробництві рудоугольніх брикетів. Полімери є одним з основних вторинних продуктів, які утворюються в процесі уловлювання сирого бензолу. Основним напрямком вторинного використання «свежеобразующіх» полімерів є зворотна подача в суміші з деякими марками вугілля в шихту [2].

4. Перспективність виробництва вторинного палива на основі твердих побутових відходів

Досвід Європейського Союзу показує, що значну частину в паливному балансі окремих країн становить саме використання вторинної палива (RDF). Спалювання RDF має низку переваг перед шаровим спалюванням ТПВ на колосникових гратах.

Інтенсивність використання даного методу переробки ТПВ в країнах європейського союзу і США зростає з кожним роком. Кількість RDF, виробленого з однієї тонни муніципальних відходів визначається системою збору ТПВ, типом процесу отримання палива і ринкових вимог до кінцевого продукту. Значення даного показника в країнах ЄС коливається в межах 250-750 кг RDFпроізведенного з однієї тонни ТПВ [3].

Динаміка виробництва <abbr title=“Вторичне топливо”>RDF</abbr> в США і країнах ЄС

Рисунок 2 — Динаміка виробництва RDF в США і країнах ЄС

Спалювання RDF має низку переваг перед шаровим спалюванням ТПВ на колосникових гратах:

  1. RDF просте в експлуатації і не потребує будь-яких змін в конструкції котлоагрегатів паливо, на якому можуть працювати практично будь-які котли;
  2. Відбір ряду компонентів з ТПВ здійснюється в процесі виробництва RDF дозволяє істотно знизити потенційні ризики пов’язані з можливістю утворення в процесі спалювання стійких органічних забруднювачів таких як діоксини та фурани;
  3. Промислове використання технології виробництва RDF показує, що виробництво даного виду палива має малу енергоємністю, безвідхідністю, пожежо- та вибухобезпечність і може ґрунтуватися на використанні серійно випускається устаткування;
  4. Вартість палива в перерахунку на тонну умовного палива не перевищує 20–30% ціни вихідних компонентів [4, 8].

Існує кілька десятків варіантів композиційних складів палив, кожен з яких, як правило, є патентованої власністю фірми-виробника: приклади деяких з них наведені в таблиці 1. Слід особливо відзначити той факт, що в якості теплотворних добавок викопних палив досить часто виступають окремі види промислових відходів [5].


Таблиця 1 — Типові композиційні склади RDFв різних країнах ЄС
Компонент ТПВ,% мас. Країни ЄС
Бельгія Італія Великобританія
Пластик 31 23 10
Папір (картон) 13 44 70
Деревні залишки 12 4,5 5
Текстиль 14 12 -
нші компоненти ТПВ 30 14 -
не горючі компоненти - 2,5 -
Теплотворні добавки - - 10

Важливими є економічні аспекти впровадження даного методу переробки ТПВ. Середньоєвропейські показники вартості виробництва RDF для спалювання на електростанціях свідчать про меншу вартості процесу на відміну від спалювання потоку ТПВ на МСЗ за рахунок зниження вартості процесів очищення газів, що відходять. (Таблиця 2) [7].


Таблиця 2 — Співвідношення вартості термічної утилізації
паливних сумішей і ТПВ
Країна ЄС Виробництво та утилізація вторинного палива на основі ТПВ, евро/т Спалювання ТПВ на МСЗ, євро / т
Нідерланди 50-70 100-120
Швеція 50-60 100-120
Великобританія 40-60 90-100
Бельгія 50-70 80-95

5. Основні дослідження і результати

Найважливішим моментом, який впливає на весь хід подальших експериментальних досліджень, є вибір процентного співвідношення ТПВ та промислових відходів в сумішах. Тому в якості базового складу RDF в дослідженні розглядалася суміш складається з полімерних матеріалів, що містяться в ТПВ, паперу і полімерів бензольного відділення при наступному співвідношенні компонентів 40:40:20 % мас.

Дані технічного аналізу паливних композицій, виготовлених на основі полімерних матеріалів, паперу витягнутих з ТПВ та полімерів бензольних відділень дозволяють провести порівняння з показниками технічного аналізу встановлених як норматив стандартом України Побутові відходи. Технологія перероблений відходів пластмас, паперу та картону, что є у складі твердих побутових відходів СОУ ЖКГ 03.09-17: 2010 (таблиця 3) [6].


Таблиця 3 — Порівняння показників технічного аналізу паливної композиції з вимогами стандарту
Найменування показника Вихідна суміш Вимоги стандарту
Загальний вміст вологи Wa, % мас. 5,22 1-5
Зольність проби на суху масу Ad,% мас. 11,24 10-15
Вихід летких речовин на сухий беззольний паливо Vdaf,% мас) 78,40 70-80
Зміст вуглецю Сdaf,% мас. 47,26 40-50
Зміст водню Hdaf,% мас. 11,41 5-10
Зміст загальної сірки Sat,% мас.. 0,18 0,1-0,2
Нижча теплота згоряння зразка Q as, МДж / кг 26,11 17-20

Отримані дані крім того, що вказують на повну відповідність показників паливної композиції нормативам існуючого стандарту, дозволяють зробити висновок про перспективність використання даної паливної композиції в енергетичних процесах пов’язаних з переробкою ТПВ. Це обумовлюється такими показниками як: висока теплота згоряння — в разі ТПВ даний показник не перевищує 7–10 МДж / кг, висока реакційна здатність паливної композиції — дозволяє скоротити подачу додаткових енергоносіїв при спалюванні, малий вміст сірки — скорочує кількість токсикантів надходять в атмосферне повітря при спалюванні палива.

Висновки

Проведений аналіз літературних джерел дозволяє зробити наступні висновки:

  1. Однією з актуальних природоохоронних проблем, що стоять перед нашим регіоном, є проблема утилізації та знешкодження ТПВ, пов’язана зі значними обсягами утворення останніх.
  2. Існуюча практика поводження з такого роду відходами може бути оцінена як вкрай незадовільна, що, крім іншого, пояснюється відсутністю впровадження сучасних методів переробки та знешкодження ТПВ.
  3. Вивчення питання переробки ТПВ світі показує, що все більшого значення набувають термічні методи утилізації муніципальних відходів. Одним з таких методів є виробництво вторинних палив, одержуваних на основі компонентів побутових відходів.
  4. Аналіз і впровадження розглянутого методу використання відходів промислового походження є перспективним.
  5. Правом пріоритету в якості добавок такого роду повинні користуватися різновиди промислових відходів, введення яких в паливні суміші здатна була б поліпшити якісні характеристики останніх.
  6. Можливість використання добавок в обов’язковому порядку передбачає аналіз впливу продуктів термічної переробки паливних сумішей на навколишнє середовище.

Перелік посилань

  1. Сметанин, В. И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления / В.И. Сметанин — М.: Колос, 2003. — 410 с.
  2. Краснянский, М. Е. Изучение потоков вторичного сырья в твердых бытовых отходах г. Донецка / М.Е. Краснянский, А. Бельгасем, О.Н. Калинихин // Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов Сб. науч. статей, Одесса, ОЦНТЭИ. — 2004. — С. 219–222.
  3. Твердые бытовые отходы [учебное пособие / И.С. Кобозев науч. ред. и др.] — М.: Экорос, 2003. — 112 с.
  4. Беньямовский, Д. Н. Сжигание и пиролиз твердых бытовых отходов / Д.Н. Беньямовский // Жил. и коммун. хоз-во. — 1993. — № 6. — С. 28–29.
  5. Топливо твердое минеральное. Методы определения содержание влаги. ISО 561–81 ГОСТ 6381–91 — [Действителен от 01.01.93.]. — М.: Из-во стандартов, 1993. — 22 с.
  6. Стандарт житлово — комунального господарства України «Побутові відходи. технологія перероблення відходів пластмас, паперу та картону, що є у складі твердих побутових відходів» СОУ ЖКГ 03.09–17:2010 — К.: ЖКГ, 2011. — 16 с.
  7. Мирный, А. Н. Санитарная очистка и уборка населенных мест. [Справочник] / А. Н. Мирный. — М.: Стройиздат, 1985. — С. 12–40.
  8. Калинихин О. Н., Рекун В. В., Краснянский М. Е. Перспективы совместного использования тбо и отходов коксохимического производства/Калинихин О. Н., Рекун В. В., Краснянский М. Е.// Сб. науч. статей, Донецк, — 2005. — С. 107–110.