CC BY
67
ш
нлты
ЫКРА1НИ «bJHTÜ» ,
»imiB
Науковий BicHMK Н/1ТУ УкраУни Scientific Bulletin of UNFU http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40280514 Article received 11.05.2018 р. Article accepted 31.05.2018 р.
УДК 628.474. [3+38] :66.074.3(430.127)
"ф~| ISSN 1994-7836 (print) ШЯ ISSN 2519-2477 (online)
@ El Correspondence author U. B. Bashutska [email protected]
У. Б. Башуцька
Нацюнальний лкотехтчний утверситет Украши, м. Львiв, Украта
ОТРИМАННЯ ЕНЕРГН СПАЛЮВАННЯМ В1ДСОРТОВАНОГО СМ1ТТЯ НА СПЕЦ1АЛ1ЗОВАНОМУ ШДПРИЕМСТВ1 (ДОСВ1Д Н1МЕЧЧИНИ)
Проанаизовано метод отримання тепдово! й едектрично! енергп з вiдсортованого смiття на спещ^зованому тд-приемстш у твденно-захдаш частинi Нiмеччини. Едектростанщя мiста Штутгарт отримуе енергiю i3 вiдходiв та вугшдя (смiттеспалювальний завод-тепдоедектроцентрадь у Мюнст^ й тепдоедектроцентрадь у Гайсбургу). Загадом "Штутгарт-Мюнстер" продукуе 183 МВт едектрично! потужноста й 450 МВт тепдово! потужност! Пропускна спроможнiсть спадюван-ня вiдходiв становить 420000 т/рж (теплогвiрна здагнiсть - 11000 КДж/кг). Здiйснено порiвняння викидiв основних забруд-нювадьних речовин у атмосферне повпря пiсдя застосування таких природоохоронних технодогш, як: каталiтичне очищен-ня вiд оксидiв Нiгрогену та руйнування дюксишв, видучення пиду едектростатичним фшьтром; чотиристадiйне скруберне очищення повiгря ввд HCl, HF, SO2, дуже дрiбнодисперсного пиду, важких металiв, подiхдорованих дибензофурашв. Ввдзна-чено важдивiсть спадювання непридатних ддя переробдення вiдходiв ддя виршення актуадьно! ддя Укра!ни пробдеми пере-повнення офiцiйних подiгонiв, а також необхiднiсть чiгкого дотримання таким тдприемством екодогiчних нормативiв, ви-користання найсучасшших систем очищення та захоронення продукта згоряння, побiчного виробництва енергп.
Krnuoei слова: ввдсортоване смгття; енерпя; спадювання; викид; природоохороннi технодоги.
Вступ. Зростання рiвня споживання населениям рiз-номаштних видiв продукцп супроводжуеться утворен-ням значно! кiлькостi вiдходiв. В Укра!ш збiльшуються обсяги нагромадження вiдходiв, юльшсть полiгонiв та звалищ для !х захоронення, погiршуеться санiтарний стан населених пункпв. Згiдно з даними (Maksymenko et а1., 2016), в Укра!ш нагромаджено 36 млрд т вiдходiв,
3 яких утилiзуеться лише 30 % промислових вiдходiв i
4 % побутових вiдходiв.
Тривалий час смггтя у Нiмеччинi не мало жодно! цiнностi - його спалювали, складували, закопували -поки уряд ФРН не спонукав пiдприемства до вторинно-го перероблення смiття, а громадян - сортувати вщхо-ди. У 1991 р. було розроблено приписи щодо пакуван-ня. Закон покладав на кожного виробника ввдповвдаль-нiсть за його продукт також тсля споживання. Промис-ловiсть тсля цього заснувала свою систему збирання та повторного перероблення смiття, яку назвали "дуальною системою". I! розтзнавальним знаком став символ кругооб^у - "зелена крапка". Його ставлять на вах продуктах, як1 беруть участь у системi ресайклiнгу (НшЫ zi smittia, 2017). У Шмеччит починають сортувати вiдходи, осшльки !х бiльшу частину можна випд-но утилiзовувати за умови сумлшного сортування без-посередньо у мгсщ утворення (подвiр'я житлових та ад-мiнiстративних будинк1в). З порядком сортування та умовами поводження iз выходами мешканцi Нiмеччини ознайомлюються на штернет-сайп районно! (мюько!) адшшстрацп (Froidenshtadt, 2018). Система роздшьного збирання вiдходiв забезпечуе вилучення корисних
складникiв (паперу, скла, пластику), перероблення ор-гашчних в1дход1в у метантенку (метанове зброджуван-ня за допомогою бактер1й-м1нерал1затор1в), перероблення садово! бюмаси в компост, безкоштовне здавання користованого одягу й взуття, а також великогабарит-них речей, вказуються адреси магазишв торг1вл1 вжива-ними речами. При цьому утворюеться частина вщсор-тованих в1дход1в, яка е непридатною m для вторинного використання, m для оргашчного розкладу. Цей зали-шок називають "рестмюль" (Restmüll) i спалюють його на спецiалiзованому пiдприемствi. Таку функцiю у тв-денно-захiднiй частинi Нiмеччини виконуе електрос-танцiя Штутгарта, отримуючи цшну енергiю iз вiдходiв та вуплля.
Рацiональне природокористування для сталого розвитку. Пiдприемство складаеться iз смитеспалю-вального заводу-теплоелектроцентралi у Мюнстерi та теплоелектроцентралi в Гайсбургу. Основним завдан-ням смiттеспалювального заводу е не виробництво електроенергп, а спалювання вiдходiв i забезпечення централiзованого теплопостачання. Для ефективного використання палива у Штутгарт-Мюнстерi одночасно здшснюеться виробництво електрично! та теплово! енергп. Виробничий процес забезпечують вугшьна електростанцiя iз трьома котлами, смитеспалювальна станцiя iз трьома котлами для спалювання смггтя (Restmüll), непридатного для шших видГв перероблення, трьох парових турбш i одше! газотурбшно! установки (рис.). Загалом "Штутгарт-Мюнстер" продукуе 183 МВт електрично! потужносп й 450 МВт теплово!
1нформащя про aBTopiB:
Башуцька Уляна Богдaнiвнa, канд. с.-г. наук, доцент, кафедра екологп. Email: [email protected]
Цитування за ДСТУ: Башуцька У. Б. Отримання енергп спалюванням вiдсортованого смiття на спецiалiзованому тдприемс™
(досвiд Нiмеччини) . Науковий вкник НЛТУ УкраТни. 2018, т. 28, № 5. С. 65-68. Citation APA: Bashutska, U. B. (2018). Producing of energy by burning sorted wastes on the specialized power plant (experience of Germany). Scientific Bulletin of UNFU, 28(5), 65-68. https://doi.org/10.15421/40280514
потужность У 2007 р. швестици у сумi 110 млн евро дали змогу ввести в експлуатащю два запасних котли для спалювання вiдходiв. Пропускна спроможнiсть спалю-вання вiдходiв становить 420000 т/рiк (теплотвiрна здатнiсть - 11000 КДж/кг). Отже, забезпечуеться еколо-гiчно вiдповiдальна й економiчно доцiльна утилiзацiя вiдходiв у Баден-Вюртемберг. З цiею метою мкто Штутгарт i райони Есслiнген i Ремс-Мур у квiтнi
2003 р. тдписали контракт i3 управлiння вiдходами з енергетичним концерном "Енергя Баден-Вюртемберг". B^noBi^o до угоди, мюто Штутгарт i два райони що-рiчнo доставляють на завод у Мюнcтерi 225000 т за-лишкового смггтя. Iншi 185000 т надходить в^ компа-нiй округу, з якими шдписано вiдпoвiднi договори (Primärenergie veredeln, 2010).
Рисунок. Функцюнальна схема см1ттеспалювального тдприемства (Primärenergie veredeln, 2010)
Енергетичний концерн EnBW дотримуеться у свош дiяльностi принципiв сталого розвитку, як передбача-ють екологiчну, економiчну, а також сустльну вщповь дальнiсть. Це е перший тмецький енергетичний концерн, який прийняв систему еколопчного менеджменту, сертифiковану ISO 14001, i розвинув ii у наступш роки. Впровадження цiеi сертифiкацii е добровшьним i показуе важливiсть питання захисту навколишнього се-редовища в^ надмiрних антропогенних навантажень. Центральним елементом ISO 14001 е неперервне покра-щення якостi навколишнього природного середовища, рацiональне природокористування. Для цього тд-приемство дотримуеться встановлених нормативiв на-вантаження на атмосферне повiтря i воду (EnBW, 2016; Dovkillia, 2015). За допомогою системи акумуляцii тепла вдащне тепло вiд генерування електроструму вико-ристовують для обiгрiву будiвель i як енергiю для ви-робничого процесу. Це дае змогу ращонально викорис-товувати природний ресурс та уникати надмiрних антропогенних навантажень на клшат (Gaisburg, 2018). Пiдприемство розташоване й функщонуе в околицi Штутгарта, забезпечуючи домогосподарства теплопос-тачанням вiдповiдно до принцитв рацiонального при-родокористування.
Функщонування системи "вщдаленого тепла". Електростанцii способом спалювання горючих копалин забезпечують вироблення електричного струму. Спещ-алiзоване на спалюваннi "залишкового" смiття тд-
приемство е теплоелектроцентраллю, продукуючи елек-трострум i теплову енерпю. Робота забезпечуеться такими станщями:
Станцш 1: Газов1 турбши. В^дшення газових тур-бiн забезпечуе додатковi потужностi енергетичних ре-зервiв, зокрема для гарантування безперебiйного поста-чання струму, для покриття тдвищених енергетичних потреб способом спалювання рдаого палива.
Станцш 2: Пункт управлшня. С "серцем" тепло-електростанцii. 1з нього керуються всi процеси вироб-ничих систем, а також здшснюеться iх вщеоспостере-ження. Усi етапи технолопчних процесiв е повнiстю ав-томатизованими. Спостерiгають за ними через велик монiтори. Додатковi монiтори призначено для спосте-реження за процесом спалювання смтя у котлi, оскль-ки смiття горить не завжди однаково. Для цього також у цен^ управлiння е встановлена додаткова спосте-режна башта.
Станцш 3: Бункер загального смгття, розванта-жувальне примщення. Бункер загального смтя мае емтсть 18000 м3. Багатошаровi ванни запобiгають ви-ходу iз смтя можливих шкiдливих речовин, що в ньому мютяться. Постачання смiття в^буваеться у спе-цiальне замкнене розвантажувальне примiщення для за-побiгання й уникнення запахiв, шуму та викидiв пилу.
Станцш 4: Пункт керування вантажотдйомним краном. За допомогою грейфера в^оди з розвантажу-вального примщення перемiшуються i постачаються до
роторного подрiбнювача. Подрiбнене смiтгя стрiчковим транспортером постачаеться у котел для спалювання. У цьому пунктi здiйснюеться керування краном та спосте-реження за подрiбненням i транспортуванням смiтгя.
Станця 5: Котел для спалювання. У котт тд час постачання повгтря вiдбуваеться спалювання вiдходiв на вогнестшкш решiтцi за температури мiж 900 i 1100 °С. Отримане тд час спалювання тепло викорис-товують для утворення нагрето! пари 500° С та тд тис-ком 60 бар. Вугшьний та смитевий котли постачають пару у спшьний парозбiрник. Звiдти пара направляеться до турбш i використовуеться для вироблення струму й тепла.
Станця 6: Очищення вiдхiдних газiв. Шд час спалювання смитя утворюються вiдхiднi гази, яш мiстять забруднювальнi речовини, що були характерними для смiтгя. Вщбуваеться !х очищення перед викидом iз 180-метрово! димово! труби. Пил, що метиться у газоповет-ряному потоцi, вилучаеться електрофiльтрами на вихо-дi з котла спалювання. За допомогою газопромивного обладнання, що складаеться iз апаратiв мокрого газо-очищення i каталiтичного очищення, забруднювальнi речовини вимиваються iз газоповiгряного потоку i ви-лучаються у виглядi сухих солей. Солi та вилучений пил щоденно утилiзуються.
Станця 7: Парова турбта i генератор. Енерпя пари у паровш турбiнi перетворюеться на обертову енерпю, у генераторi - в електричну. Пара вилучаеться iз турбiни пiд тиском 5,5 бар та 0,9 бар для продукци тепла. За допомогою такого об'еднаного утворення струму й тепла оптимально використовують спалю-вальну сировину.
Станця 8: "Ыддалене тепло". П1дприемство пос-тачае "ввддалене тепло" в окрузi тепломереж1 протяж-шстю 275 км, обслуговуванням яко! займаеться енерге-тичний концерн "EnBW". Основними забруднювальни-ми речовинами (табл.), що мютяться у вiдхiдних газо-повиряних потоках, е оксиди Нiтрогену (N0^), частки у виглядi суспензiй (леткий пил) i Сульфур (IV) оксид (Б02). Для !х вилучення вiдбуваеться нiтрогенування, знепилення, сульфурування.
Таблиця. Викиди забруднювальних речовин енергетич-ним концерном (Primärenergie veredeln, 2010)
Pk SO2, мг/КВт ■ год NOx, мг/КВт ■ год CO2, г/КВт ■ год
2004 150 145 225
2005 170 170 250
2006 140 165 240
2007 140 173 254
2008 131 158 235
2009 156 159 241
Н-2008* 280 400 506
*
Примгжа: порIвняльнi дат Державного об'еднання енергетич-
ного i водного господарства (BDEW).
Штрогенування. Оксиди Нирогену вiдхiдного газу утилiзуються за допомогою амiаку (NH3) з каталiзато-ром (ванадiй чи титан) до азоту (70 % N2) й води (H2O). Отже, вдаеться зменшити вмiст NOx на 90 %. Одночас-но руйнуються дiоксини.
Знепилення. Частинки пилу вилучаються iз газопо-вiтряного потоку електростатичним фiльтром: заря-дження завислих у газi частинок; рух заряджених час-
тинок до електродiв; осадження частинок на електродах i видалення частинок з електродiв. Напруга мiж елек-тродами становить вщ 40 000 до 60 000 В. Отже, вилу-чаеться 99,9 % пилу з газопилового потоку. Решта вида-ляеться iз очищеним повiтрям i е настшьки незначною, що не облiковуеться. Весь пошл застосовують у будь вельнш промисловостi.
Сульфурування. П1д час методу газопромивання сульфуровмiснi вiдхiднi гази пропускаються через "вап-няне молоко" (подрiбнене вапно - силосний бак -емшсть iз вапняною суспензiею - повиря для окиснен-ня - абсорбер - газопромивання в абсорберi - (техноло-гiчна вода) - з абсорбера на пдроциклон - фшьтрат зно-ву до абсорбера - гшс у бункерi). При цьому вщбу-ваеться зв'язування дюксиду Сульфуру з кальцiй карбонатом iз утворенням карбон (IV) оксиду та кальцш сульфату у виглядi гiпсу, який потiм утилiзуеться як бу-дiвельний матерiал. Ступiнь вилучення SO2 перевищуе 90 %. Чотиристадшне скруберне очищення забезпечуе також вилучення HCl, HF, SO2, дуже дрiбнодисперсно-го пилу, важких металiв, полiхлорованих дибензофура-нiв.
Очищенi гази викидаються через 180-метрову димо-ву трубу. Шдприемство EnBW безперервно здiйснюе вимiри та реестрацiю концентрат! забруднювальних речовин у вщхвдних газах. Результати замiрiв додатко-во пересилаються онлайн спостережним органам влади. Такий подвiйний еколопчний монiторинг називають "скляною димовою трубою".
Висновки та узагальнення. Смiттеспалювання, як шнцевий етап знищення тих вiдходiв, котрi непридатнi для перероблення, дае змогу уникнути проблем пере-повнення офiцiйних полетотв i е виправданим за умови четкого дотримання всiх необхiдних нормативiв, вико-ристання сучасних систем очищення та рацюнального захоронення продуктiв згоряння, побiчного виробниц-тва енергп з метою рацюнального використання при-родних ресурав, а також поки не буде винайдено нових безпечнiших методiв знищення вiдходiв.
Перелiк використаних джерел
Dovkillia. (2015). Ofitsiinyi internet-sait Federalnoho vidomstva z pytan dovkillia. Retrieved from: http://www.umweltbundesamt.de. [In Ukrainian].
EnBW. (2016). Ofitsiinyi internet-sait kontsernu EnBW. Retrieved
from: http://www.enbw.com. [In Ukrainian]. Froidenshtadt. (2018). Ofitsiinyi internet-sait rady okruhu Fro-idenshtadt. Retrieved from: http://www.landkreis-freudenstadt.de. [In Ukrainian].
Gaisburg. (2018). Heizkraftwerk Stuttgart, Betriebsstelle Münster, Betriebstelle Gaisburg. Retrieved from:
https://www.enbw.com/media/konzern/docs/energieerzeu-gung/enbw flyer_stuttgart_muenster_gaisburg.pdf Hroshi zi smittia. (2017). Yak Nimechchyna stala chempionom svitu z pereroblennia vidkhodiv. Retrieved from: http://www.dw.com. [In Ukrainian].
Maksymenko, N. V., Vladymyrova, O. H., Shevchenko, A. Yu., & Kochanov, E. O. (2016). Nomuvannia antropohennoho navantaz-hennia na navkolyshnie seredovyshche. Kharkiv: KhNU im. V. N. Karazina. 264 p. [In Ukrainian]. Primärenergie veredeln. (2010). Die fossil befeuerten Kraftwerke der EnBW. Sommer Corporate Media, Weiblingen, ISBA: B.2566.1012.
У. Б. Башуцкая
Национальный лесотехнический университет Украины, г. Львов, Украина
ПОЛУЧЕНИЕ ЭНЕРГИИ СЖИГАНИЕМ ОТСОРТИРОВАННОГО МУСОРА НА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ (ОПЫТ ГЕРМАНИИ)
Проанализирован метод получения тепловой и электрической энергии с отсортированного мусора на специализированном предприятии в юго-западной части Германии. Электростанция города Штутгарт получает энергию из отходов и угля (мусоросжигательный завод-теплоэлектроценталь в Мюнстере и теплоэлектроцентраль в Гайсбурге). Всего "Штутгарт-Мюнстер" производит 183 МВт электрической мощности и 450 МВт тепловой мощности. Пропускная способность сжигания отходов составляет 420000 т/год (теплотворная способность - 11000 кДж/кг). Проведено сравнение выбросов основных загрязняющих веществ в атмосферный воздух после применения таких природоохранных технологий, как каталитическая очистка от оксидов азота и разрушения диоксинов, извлечения пыли электростатическим фильтром, четырехэтапная скру-берная очистка воздуха от HCl, HF, SO2, очень мелкодисперсной пыли, тяжелых металлов, полихлорированных дибензофу-ранов. Отмечена важность сжигания непригодных для переработки отходов для решения актуальной для Украины проблемы переполнения официальных полигонов, а также необходимость четкого соблюдения таким предприятием экологических нормативов, использование самых современных систем очистки и захоронения продуктов сгорания, побочного производства энергии.
Ключевые слова: отсортированный мусор; энергия; сжигание; выброс; природоохранные технологии.
U. B. Bashutska
Ukrainian National Forestry University, Lviv, Ukraine
PRODUCING OF ENERGY BY BURNING SORTED WASTES ON THE SPECIALIZED POWER PLANT (EXPERIENCE OF GERMANY)
The increase in consumption of various products is accompanied by the formation of a significant amount of wastes. Most of the wastes can be beneficial to utilize. To do this, they need to carefully sort directly at the site of formation (yards of residential and office buildings). Separate collection system provides extraction of useful components (paper, glass, plastic) for recycling. Such sort of system sent for recycling organic wastes into methane tanks, processing of biomass in the garden compost, free delivery of used clothes and shoes, as well as for heavy things. On content sites materials are specified addresses of shops trading second-hand things. There wastes that are unsuitable for recycling or organic decomposition are sorted. This balance is called Restmüll. It is burned in a specialized company which provides application of environmental technologies and equipment for environmental protection according to qualitative and quantitative indicators of its components normative value. This company operates in the south western part of Germany and performs at power plant of Stuttgart. It produces valuable energy from wastes and coal. It consists of a waste incineration plant in Münster and power plant in Gаisburg. The main objective of incinerator is burning wastes and providing district heating. For efficient use of fuel in Stuttgart-Münster production of electricity and heat is simultaneously carried out. The manufacturing process ensures coal power plant with three boilers, wastes incineration plant with three boilers to burn wastes, unsuitable for other types of processing, three steam turbines and a gas turbine. Stuttgart-Münster produces 183 MW of electrical power and 450 MW of thermal power. Consequently, waste incineration is performed as a final stage of destruction of wastes, which are unsuitable for processing, to avoid problems of overcrowding official landfills. Wastes incineration is justified. Strict compliance with all required standards is guaranted, the use of advanced wastewater disposal and efficient combustion products, energy production is provided.
Keywords: sorted wastes; energy; burning; emissions; environmental technologies.
