CC BY
43
Топливо из отходов
Геннадий Журавский,
завотделением энергоэффективных термических технологий, Институт тепло-и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси, доктор технических наук
Генераторный газ, получаемый путем газификации органических отходов при соответствующей очистке и обеспечении современных требований по охране окружающей среды, может заменять природный газ и жидкое топливо в отопительных системах, а также в ряде технологических процессов.
В Институте тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова совместно с предприятием «Московская сельхозтехника» разработана конструкция газогенератора, которая позволяет осуществлять совместную газификацию отходов полимеров, древесины, рапсовой соломы, отходов птицеводства и животноводства, тяжелых остатков нефтепродуктов и смол. Установка подключается к теплообменнику (водогрейный котел), обеспечивающему теплом производственный участок предприятия (рис. 1). Газификация отходов ведет к образованию горючих газов, которые сжигаются в жаровом канале, а продукты сгорания используются в водогрейном
котле для получения горячей воды отопительного назначения.
Повышение калорийности получаемого газа обеспечено совместной газификацией низкокалорийных бытовых и высококалорийных резинотехнических отходов, мазута, смол, а также полным термохимическим разложением их на легкие горючие компоненты в двухзонной газогенераторной камере.
Реализация мероприятий по созданию топливных смесей позволяет получать генераторный газ с теплотой сгорания не менее 6,3 МДж/нм3 и жаропроиз-водительностью до 2000 °С (у природного газа - 2050 °С).
В целом экономичность комплекта оборудования составляет 0,159 т у. т./Гкал тепловой энергии. При мощности 3,65 МВт за год при трехсменной работе и коэффициенте годовой загрузки, равном 0,5, у пользователя будет израсходовано топлива в виде отходов 5 тыс. т/год, что заместит импортируемые топливные ресурсы в эквиваленте 2400 т у. т./год. Так как тонна условного топлива эквивалентна 840 м3 природного газа, то применение газогенератора за 1 год позволит сэкономить около 2 млн м3 природного газа.
Во многих странах большое внимание уделяется проблеме использования образующихся во все возрастающих количествах отходов полимеров, в первую очередь резинотехнических (изношеные шины, транспортерные ленты и др.). Для их переработки наиболее широко применяются термические методы, при которых происходит полное разрушение каучукового вещества: сжигание отходов в специальных энергетических установках, пиролиз, газификация. Последний метод широко распространен в США, Германии, Великобритании, Швейцарии и других странах, несмотря на то что это экономически и экологически наименее выгодный процесс. Опыт Японии показал, что сжигание шин в цементной промышленности позволяет экономить лишь 1-2% топлива и загрязняет окружающую среду продуктами сгорания. Установлено, что в этом случае непригодны грузовые и автобусные шины из-за большого содержания
Рис. 1. Оборудование для получения и сжигания газообразного топлива из отходов: 1 - газогенератор; 2 - жаровой канал: 3 - водогрейный котел; 4 - дымосос
ОБРАЩЕНИЕ С ОТХОДАМИ
Рис. 2 . Мобильная установка УТПО-1
Рис. 3. Стационарная термолизная установка шнекового типа
в них стали и затекания воздуха в печь во время загрузки отходов, в результате чего горение становится прерывистым и нарушается баланс между температурой в печи и температурой воздушного потока.
Технологии сжигания изношенных шин сворачиваются по ряду технических, экономических, и особенно экологических проблем. Это энергетически неперспективно, так как, например, для изготовления легковой шины требуется энергия, содержащаяся в 35 л нефти, а при сжигании ее эквивалент составляет лишь 8 л.
Необходимость повышения экологической безопасности и эффективности получения энергии из отходов требует перехода от прямого сжигания к более совершенным технологиям, позволяющим получать топливно-энергетические и вторичные сырьевые ресурсы. В связи с этим активно разрабатываются пиролизные технологии переработки резинотехнических отходов. Но следует отметить, что практически все они сопряжены с наличием большого количества диоксинов в рабочей камере, которые образуются при попадании кислорода в моменты загрузки очередной партии автошин и выгрузки углеродного продукта.
В Институте тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси разрабатывается технология термической переработки широкого спектра твердых органических отходов. Найдены новые технические решения, позволяющие «нейтрализовать» агрессивную среду в реакторе путем подачи водяного пара на стадии термической деструкции отходов
и тем самым предотвратить протекание вторичных реакций между продуктами разложения, приводящих к образованию токсичных соединений.
Нами обоснована концепция «парового термолиза», то есть использования водяного пара в качестве эффективного теплоносителя и инертной среды с целью получения ценных конечных продуктов. Они могут быть сертифицированы как топлива и добавки к ним, а также как сырьевые материалы и компоненты для получения некоторых видов продукции (активированные угли, битумы, мастики, пигменты для производства красителей, наполнители для полимерных материалов и др.).
В институте создано термолизное оборудование как стационарного, так и мобильного исполнения. Для получения жидкого топлива, применяемого для выработки тепловой энергии на различных теплоэнергетических комплексах, изготовлена мобильная установка УТПО-1 для переработки использованных автомобильных шин (рис. 2). Производительность оборудования - 200 кг/ч.
Экологические показатели установки соответствуют нормативным требованиям Республики Беларусь, Российской Федерации, Украины и Франции, где были испытаны технологии и оборудование с привлечением компаний, проводящих экспертизу в области охраны окружающей среды.
Рис. 4 . Мобильная установка УТРО-500 для получения композитного жидкого топлива
№9(115) Сентябрь 2012 НАУКА И ИННОВАЦИИ 19
Рис. 5. Оборудование для переработки органических отходов:
I - камера термолиза; 2 - топка; 3 - контейнер для подачи отходов в камеру термолиза; 4 - контейнер для твердых продуктов термолиза; 5 - емкость для топлива;
6 - емкость для жидких продуктов термолиза; 7 - устройство подачи контейнера в камеру термолиза; 8 - трубопровод вывода продуктов термолиза в систему конденсации; 9 - дымовая труба; 10 - отходы;
II - калориферы (система охлаждения); 12 - парогенератор; 13 - эстакада; 14 - пульт управления.
В качестве оборудования стационарного исполнения, созданного в институте и поставленного заказчику «под ключ», можно отметить действующую промышленную установку шнекового типа с производительностью около 1 т/ч (рис. 3), смонтированную на одном из предприятий Тайваня для переработки измельченных
шин, в результате чего образуется технический углерод, используемый в качестве наполнителя при производстве различных полимерных изделий.
Полученный при термолизе резинотехнических отходов твердый углеродный продукт может применяться как адсорбционный материал. Так, например,
Где принимают аккумуляторы?
Любой аккумулятор со временем приходит в негодность. Но выбрасывая их в мусорные баки, мало кто серьезно задумывается, какую опасность таят в себе отработанные элементы. В процессе эксплуатации на их стенках оседают соли свинца, которые, попав в почву, начинают мигрировать. Некоторые соединения свинца приравниваются к ядам и представляют реальную угрозу для экологии и здоровья людей. В некоторых странах, к примеру, в Японии, вам не продадут новый аккумулятор, если не сдан старый. В нашей стране использованные АКБ принимают в подразделениях ОАО «Белцветмет» -цехах областных центров, приемных пунктах Барановичей, Бобруйска, Молодечно, Пинска и Орши, а также в Минском производственном комплексе в поселке Гатово. Там же в одном из цехов предприятия электролит перерабатывается. Благодаря рекламным кампаниям, просветительской работе и активной работе выездных бригад объемы заготовок растут. Так, в минувшем году «Белцветмет» принял у населения 1737 т лома АКБ, за 8 месяцев текущего года - 1340 т. Если ранее в приемные пункты поступало ежедневно не более полутора десятков аккумуляторов, то теперь эта цифра составляет 400-600 шт. За каждый килограмм свинца из аккумулятора выплачивается 7280 рублей, причем сумма пересматривается в сторону повышения ежемесячно.
Наряду с ОАО «Белцветмет» заготовку аккумуляторов осуществляют организации Белко-опсоюза, ГО «Белресурсы», а также ООО «Белинвестторг».
институтом разработаны, утверждены и зарегистрированы в Государственном реестре Республики Беларусь технические условия, подтверждающие возможность использования продукта в качестве адсорбента при очистке сточных вод промышленных предприятий.
В рамках Государственной программы освоения в производстве новых и высоких технологий ИТМО подготовлена конструк-торско-технологическая документация на мобильную установку УТРО-500 (рис. 4) по переработке изношенных шин с получением композитного жидкого топлива (КЖТ). По теплоте сгорания, содержанию серы, влаги, вязкости и температуре вспышки оно соответствует мазутам М40 и М100, а при сравнении его теплотворной способности с аналогичным показателем природного газа оказывается, что 1 т КЖТ эквивалентна 1146 нм3 природного газа.
По контракту с Научно-технологическим центром им. Короля Абдулазиза (Королевство Саудовская Аравия ) в 2011 г. создана и поставлена установка для переработки резиновых и пластмассовых отходов (рис. 5). Оборудование может использоваться также для переработки нефтяных отходов.
В 2009 г. Институтом продана лицензия на право использования ноу-хау (информация о технологии переработки изношенных шин методом парового термолиза и о конструкции оборудования, реализующего данную технологию) французской крупной компании по переработке резинотехнических отходов. Данная технология была номинирована на соискание премии «Blue Sky» (проводится ЮНИДО и Международным центром содействия технологиям в целях устойчивого развития) и отобрана в состав лучших проектов, характеризуемых как по новизне, так и по осуществимости предлагаемых технических решений.
Институтом тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси выполняются работы в рамках международных договоров с компаниями из России и Франции по созданию оборудования для термолизной переработки использованных автомобильных шин с получением различных сырьевых и топливно-энергетических ресурсов. ■
