Проектирование и строительство нового завода с плазменной технологией сжигания мусора. Советы Российского союза инженеров

Накопление мусора во всем мире и появление его новых видов ставит пред человечеством вопрос эффективной и безопасной утилизации. Наибольшую угрозу для окружающей среды и человека сегодня представляют бытовые отходы. Преимущественно это различная упаковка, органика, которые накапливаются и медленно разлагаются. Единственно верным решением по утилизации мусора служит его глубокая переработка на уровне 90-98% без повторного загрязнения окружающей среды в виде выбросов в атмосферу, почву, водоемы.

Классические варианты решения мусорной проблемы посредством мусоросжигательных заводов показали низкую эффективность и высокой класс опасности для окружающей среды. При сжигании в большом количестве образуются фураны и диоксины, которые остаются в биосфере и попадают со временем в пищевую цепочку человека. Добиться высокого уровня переработки отходов без ущерба для человека и биосферы по мнению специалиста Инжиниринговой Компании «2К» www.ik2k.ru поможет технология плазменного мусоросжигания. Готовые проекты и идеи в этом направлении уже представлены Институтом электрофизики и электроэнергетики РАН и попали на рассмотрение в фонд «Сколково».

Технология плазменного сжигания мусора

Сжигание мусора посредством плазмы основывается на термолизе, который активно используется в случае газификации твердого топлива — кокса, сланца, гудрона. Благодаря термолизу возможно расщепить сложные полимеры до углеводорода в газообразной форме и оксидов углерода. Сокращение побочных выбросов в ходе реакций переработке составляет 99% по сравнению с обычным сжиганием в термических печах. Кроме того, полученные продукты приработки могут быть повторно использованы в качестве топлива или сырья для органического синтеза.

Столь высокие показатели переработки отходов обеспечиваются за счет контролируемой реакции термического разложения с циклом неполного окисления под влиянием кислорода, водяного пара, определенного давления. Пиролиз осуществляется при температурах свыше 1000 °С. На выходе образуются различные смеси водорода, монооксида углерода с добавками других газов.

Основные модули при проектировании завода с плазменной установкой сжигания мусора

Проектирование и возведение нового завода по переработке отходов с помощью плазменной установки опирается на создание функциональных и современных модулей, которые обеспечат бесперебойную, эффективную работу завода с регулярными и крупными объемами мусора. Главным узлом перерабатывающего завода является установка плазменной газификации отходов. Помимо нее перерабатывающий завод включает следующие узлы:

  1. Реактор газификатора. Модуль, который является сердцем завода. Создаёт и поддерживает условия для эффективной и регулярной переборки ТБО. Выполнен из высокотемпературного стального корпуса усиленного изнутри тугоплавкой керамикой. По исполнению реактор бывает с центральным и кольцевым плазматроном. В первом случае термическая энергия выбрасывается в камеру загрузки ТБО, во втором случае поступает частями и равномерно распределяется по всей площади камеры. Нижняя часть реактора газификатора соприкасается с водным резервуаром, что обеспечивает надёжный гидрозатвор и отсутствие выбросов в атмосферу. Мусор, предварительно измельчённый попадает в приёмник, где подвергается воздействию водяного пара, воздуха и низкотемпературной плазмы. В результате термического воздействия происходит переработка 93-95% мусора. Остатки в виде шлаков, карбидов попадают на дно водного резервуара, где остывают, нейтрализуются, удаляются из системы переработки. Реактор газификатора должен генерировать температуры не менее 1200 °С для того чтобы исключить образование смол и диоксинов, добиться полного распада ТБО до простых соединений.
  2. Генератор плазмы. Модуль, который обеспечивает создание постоянного пучка плазмы с нужной температурой. Для поддержания постоянной температуры плазмы производится контроль количества поступающих ТБО в приемник и периодический впрыск воздушно-паровой смеси для регулировки термических параметров работы генератора. Генератор плазмы работает на мощностях 40-60 кВт, поэтому требует надёжных источников тока, выдерживающих соответствующие нагрузки.
  3. Дожигатель. Специальная камера, где происходит конечный распад твердых частиц и элементов, оставшихся после проведенного цикла переработки. К числу плохо поддающихся распаду отходов относятся оксиды и карбонаты металлов, соединения кремния. Доля остатков, не прошедших переработку плазмой составляет не более 7-8%. Чтобы довести эту цифру до 1-2% повышают давление и доводят температуру до 1300-1500° С. Остатки не прошедшие окончательную переработку удаляются механически из дожигателя, и используются в качестве топлива.
  4. Очистные сооружения. Представляют комплексную систему уловителей, осушителей, фильтров. Используются для окончательной очистки побочных продуктов сгорания и превращения их в чистое топливо. При протекании реакции переработки отходов под воздействием плазмы образуется синтез-газ, который состоит преимущественно из соединений углерода и водорода. Синтез-газ попадает в специальные очистные камеры, которые забирают часть взвесей на фильтры, потом производят осушение водорода и превращают смесь в близкую по составу к природному газу. Очищенный синтез-газ накапливается в специальных резервуарах и в последующем используется в качестве топлива.

Завод по переработке ТБО по технологии плазменного сжигания работает на уровне КПД 98-99%. Такая эффективность и отсутствие выбросов парниковых газов в окружающую среду делают использование технологии плазменного сжигания мусора перспективным направлением по обращению с отходами и защите окружающей среды.

По оценкам экспертов Российского союз инженеров www.rusue.ru, стоимость инвестиций в строительство нового завода по переработке ТБО составляет минимум 900 млн. рублей, а средний срок окупаемости при непрерывном цикле работы составит 5 лет. Поддержание работы заводы способна обеспечить продажа топлива, которое образуется в качестве побочного продукта. Средним годовым оборотом переработки ТБО называется величина равная 60 Кт. Дать более точную оценку по инвестируемому капиталу и рентабельности строительства сложно ввиду отсутствия опытной базы и практически подтвержденной информации. В 2009 году была попытка запуска аналогичного проекта в Краснодарском крае. Бюджет строительства завода составлял 6,9 млрд.рублей и ввиду отсутствия интересов со стороны инвесторов, нехватки денежных средств проект был заморожен в 2014 году.

Мнения Российского союза инженеров о перспективности строительства плазматрон-установок для переработки ТБО

Попытки реализовать проекты заводов по переработке отходов с использованием плазмотронов были отмечены ещё в 2010 году. Тогда на базе Курчатовского научного института был спроектирован и выпущен на Мариупольском заводе на Украине первый промышленный плазмотрон. Впоследствии он был перевезен на территорию Израиля, где использовался для борьбы с мусором в окрестностях Кармиэля. До сих пор подобная разработка остаётся непревзойденной по своей эффективности в мире по мнению экспертов Инжиниринговой Компании «2К» www.ik2k.ru. В 2012 году на базе «Сколково» были предприняты попытки наладить серийное производство промышленных плазмотронов. Дело закончилось выпуском нескольких прототипов, а потом работы были свёрнуты ввиду отсутствия должного финансирования. В 2025 году планируется строительство экспериментальных плазменных заводов генерирующих электрическую энергию на территории Москвы и Татарстана. Это будут совместные проекты с привлечением американских и европейских компаний. Если сотрудничество пройдет благоприятно, то планируется запустить ряд национальных проектов для строительства аналогичных заводов в перспективных для этого регионах.

Главными точками преткновения для налаживания серийного выпуска плазматронов и строительства мусороперерабатывающих заводов в регионах РФ по мнению Объединенного инжинирингового центра инжиниринговый-центр.рф являются:

  1. Отсутствие практического опыта у российских инженеров и строителей в области возведения крупных и функциональных заводов по переработке отходов. Большинство проектов в этой области так и остались на уровне локальных прототипов, не запущенных в производство, или ушли за рубеж, поэтому как таковой практический опыт в данной области у России минимален и не позволяет говорить о конкретных цифрах по эффективности, рентабельности строительства.
  2. Потребность в крупных инвестициях. Проекты строительства предполагают вложение особо крупного капитала, приближающегося к миллиарду рублей за один завод. Чтобы реализовать на практике подобные проекты необходимо вовлечь как минимум 2-3 крупных инвесторов. Оптимальным вариантом считается привлечение в строительство иностранных партнёров ввиду их более широких экономических возможностей и наличия опыта в данной сфере. Поддержать их могут отечественные крупные промышленные предприятия или крупный бизнес. Также стоит принимать во внимание и государственную поддержку в виде субсидирования строительства из федерального бюджета или поддержку кредитования бизнеса заинтересованного в утилизации мусора.
  3. Отсутствие культуры мусорной переработки. Сейчас на территории РФ действует около 11000 полигонов ТБО. Под переработку попадает не более 7-8% суммарных объемов отходов. Их попросту сжигают, загрязняя при этом почвы, водоемы и атмосферу. Оставшиеся 92% мусора попросту представляют собой свалки без последующей утилизации. Подобная ситуация оставляет множество вопросов по обращению с отходами, а отсутствие контроля за исполнением утилизации сохраняет ситуацию с ТБО в России на критическом уровне.

Объединенный инжиниринговый центр www.инжиниринговый-центр уверен, что, если Россия рассчитывает на решение мусорной проблемы, сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу и участие в торговле квотами на загрязнение воздушной среды необходимо внедрять инновационные и эффективные технологии по переработке отходов в жизнь. Вариант использования плазматронов для глубокой переработки мусора — это экономичный, современный и перспективный способ решения проблемы. Процесс внедрения технологии в массовое использование потребует, как минимум 16-20 лет на реализацию. Это должна быть поэтапная программа с четко продуманной стратегией реализации строительства в наиболее перспективных регионах страны. Европейский опыт в лице Великобритании, США, Израиля показывает, что проекты строительства мусороперерабатывающих заводов с технологией плазменного сжигания будут актуальны во всем мире, потому что количество отходов будет и дальше увеличиваться, а значит и требовать эффективных и безопасных способов переработки.



Обязательно к прочтению!

Материалы на сайте размещаются в соответствии с условиями, представленными на странице "Условия".

Публикация, размещенная на данной странице, является исключительно выражением личного мнения её автора! Автор указан рядом с заголовком публикации.

Этот материал никак не связан с сотрудниками сайта или его владельцем и не обсуждался с ними перед публикацией!

В случае, если данная публикация нарушает Ваши права, просьба перейти на страницу "Контакты" и следовать предложенной там инструкции.