Аннотация
Одним из путей решения проблемы утилизации ТБО является переработка их во вторичное топливо. Использование данного метода имеет не только экологический эффект, но и экономический, например, по сравнению со сжиганием ТБО на мусоросжигающих заводах.
Содержание работы
Курс на укрепление энергетической независимости, провозглашенный энергетической стратегией Украины до 2030 г., предусматривает снижение доли импортируемых первичных энергоресурсов в топливно-энергетическом балансе страны более чем на 40 %. Такие показатели должны быть достигнуты во многом за счет структурного и технологического энергосбережения, широкого вовлечения в энергетические процессы энергии извлекаемой из вторичных источников.
Украина обладает достаточным потенциалом источников энергии извлекаемой из вторичных источников, одним из которых является получение вторичного топлива Refuse Derived Fuel (RDF) из отдельных компонентов твёрдых бытовых отходов (ТБО). Опыт Европейского Союза показывает, что по состоянию на 2013 год значительную часть в топливном балансе отдельных стран составляет именно использование RDF. Так доля используемых на тепловых электро-станциях RDF составляет: Швеция — 91 %, Дания — 72 %, Нидерланды — 40 %, Австрии — 29 %, Франция — 27 % Германия, Бельгия — 12 % [1].
Сжигание RDF обладает рядом преимуществ перед слоевым сжиганием ТБО на колосниковых решётках:
- RDF простое в эксплуатации и не требующее каких-либо изменений в конструкции котлоагрегатов топливо, на котором могут работать практически любые котлы;
- Отбор ряда компонентов из ТБО осуществляемый в процессе производства RDF позволяет существенно снизить потенциальные риски связанные с возможностью образования в процессе сжигания стойких органических загрязнителей таких как диоксины и фураны;
- Промышленное использование технологии производства RDF показывает, что производство данного вида топлива обладает малой энергоёмкостью, безотходностью, пожаро- и взрывобезопасностью и может основываться на использовании серийно выпускающегося оборудования;
- Стоимость топлива в пересчёте на тонну условного топлива не превышает 20–30 % цены исходных компонентов [1].
Интенсивность использования данного метода переработки ТБО в странах европейского союза и США возрастает с каждым годом (рис. 1).
Рисунок 1 — Динамика производства RDF в США и странах ЕС
Количество RDF, произведенного из одной тонны муниципальных отходов определяется системой сбора ТБО, типом процесса получения топлива и рыночными требованиями к конечному продукту. Значение данного показателя в странах ЕС колеблется в пределах 250–750 кг RDF произведенного из одной тонны ТБО.
Существует несколько десятков вариантов композиционных составов топлив, каждый из которых, как правило, является патентованной собственностью фирмы-производителя: примеры некоторых из них приведены в таблице 1. Следует особо отметить тот факт, что в качестве теплотворных добавок ископаемых топлив достаточно часто выступают отдельные виды промышленных отходов.
| Компонент ТБО, % масс. | Страны ЕС | Бельгия | Италия | Великобритания |
| Пластик | 31 | 23 | 10 |
| Бумага (картон) | 13 | 44 | 70 |
| Древесные остатки | 12 | 4,5 | 5 |
| Текстиль | 14 | 12 | - |
| Другие компоненты ТБО | 30 | 14 | - |
| Не горючие компоненты | - | 2,5 | - |
| Теплотворные добавки | - | - | 10 |
Перспективным в свете исследований, проведённых авторами [2], выглядит производство вторичного топлива на основе ТБО с использованием некоторых видов отходов коксохимических заводов (КХЗ), и частности полимеров бензольных отделений, способных выступать не только в качестве теплотворной добавки, но и в качестве эффективного связующего компонента топливной композиции.
Полимеры бензольных отделений образуются в процессе регенерации каменноугольного масла предназначенного для улавливания сырого бензола. Полимеры бензольных отделений являются одним из наиболее крупнотоннажных вторичных продуктов коксохимической промышленности. Количество данного вида отходов образующихся из одной тонны сухой шихты идущей на загрузку в коксовою батарею составляет порядка 0,50–0,70 кг/т.
Основными направлениями утилизации данного вида отходов до сегодня дня оставались: передача в шихту на повторное коксование, реализация в качестве вспомогательного материала при дорожном строительстве. При этом в первом случае наблюдалось ухудшение механических свойств получаемого кокса, а во втором трудности с реализацией связанные с отсутствием свободных сезонных оборотных средств у строительных организаций.
В качестве базового состава RDF в исследовании рассматривалась смесь состоящая из полимерных материалов содержащихся в ТБО, бумаги и полимеров бензольного отделения при следующем соотношении компонентов 40:40:20 % масс. Бумага и полимерные материалы содержащиеся в ТБО были измельчены до среднего размера 5 мм.
Данные технического анализа топливных композиций, изготовленных на основе полимерных материалов, бумаги извлечённых из ТБО и полимеров бензольных отделений позволяют провести сравнение с показателями технического анализа установленных в качестве норматива стандартом Украины Побутові відходи. технологія перероблення відходів пластмас, паперу та картону, що є у складі твердих побутових відходів
СОУ ЖКГ 03.09–17:2010 [3] (таблица 2).
| Наименование показателя | Исходная смесь | Требования стандарта |
| Общее содержание влаги Wa, % масс. | 5,22 | 1-5 |
| Зольность пробы на сухую массу Ad, % масс. | 11,24 | 10-15 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное топливо Vdaf, % масс) | 78,40 | 70-80 |
| Содержание углерода Сdaf, % масс. | 47,26 | 40-50 |
| Содержание водорода Hdaf, % масс. | 11,41 | 5-10 |
| Содержание общей серы Sat, % масс. | 0,18 | 0,1-0,2 |
| Низшая теплота сгорания образца Q as, МДж/кг | 26,11 | 17-20 |
Полученные данные помимо того, что указывают на полное соответствие показателей топливной композиции нормативам существующего стандарта, позволяют сделать вывод о перспективности использования данной топливной композиции в энергетических процессах связанных с переработкой ТБО. Это обуславливается такими показателями как: высокая теплота сгорания — в случае ТБО данный показатель не превышает 7–10 МДж/кг, высокая реакционная способность топливной композиции — позволяющая сократить подачу дополнительных энергоносителей при сжигании, малое содержание серы — сокращающее количество токсикантов поступающих в атмосферный воздух при сжигании топлива.
Перечень ссылок
Managing municipal solid waste a review of achievements in 32 European countries
, EEA Report 2013, no. 2, Eurostat, рp. 28–30
- Калинихин О.Н., Панасенко А.И. Разработка технологии переработки твёрдых бытовых отходов и отходов коксохимических заводов // науковий журнал — Екологічна безпека: Кременчук : КДПУ імені Михайла Остроградського. — 2008. — № 3, 4. — С. 23–29.
- 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.