Главная
страница
Сведения об авторах
ТВЕРДІ ПОБУТОВІ ВІДХОДИ — ДОДАТКОВИЙ ЕНЕРГОРЕСУРС ДЛЯ КОМУНАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ
Єремєєв І. С., Єщенко О. І., Державна академія житлово-комунального господарства, Київ, Україна
Житлово-комунальне господарство України стоїть перед нагальною необхідністю істотного реформування. Його головна мета й етапи, а також підходи до вирішення проблеми сформульовані у програмі реформування галузі. Одним із головних завдань є енерго- та ресурсозаощадження на підприємствах житлово-комунального господарства. Цю задачу потрібно розв’язувати декількома шляхами, зокрема пов’язаними з поводженням з відходами.
З інтелекткарти (рисунок) чітко вимальовується загальна картина вирішення проблеми поводження з твердими побутовими відходами (ТПВ), і водночас очевидно, що не всі ланки технології поводження з ТПВ використовують на практиці.
Інтелекткарта процесів поводження з ТПВ
На сьогодні найчастіше захоронюють відходи на звалищах різних типів, а також
спалюють. Захоронення призводить до забруднення довкілля. Повний розпад
органічної речовини, накопиченої у звалищі, потребує 250–300 років. При
спалюванні втрачається теплова енергія, а навколишнє середовище засмічується
продуктами згоряння. Там, де застосовують сортування, впроваджено процес
рециклінгу. Виробництво з органічних відходів паливних брикетів не є
перспективним, оскільки при цьому використовують лише 50 % органіки брикетів —
решта перетворюється на золу і продукти неповного згоряння. Окрім того,
використання брикетів вимагає реконструювання топок котлів і системи подавання
палива у топку, а також пов’язане
з частими процедурами очищення топок і димоходів. Відходи можуть містити
токсичні речовини, тому органічне добриво, вироблене з них, не є безпечним.
Залишається один перспективний спосіб утилізування ТПВ — газифікування.
Широке впровадження газогенераторних технологій (піролізу ТПВ) дозволить одночасно вирішити дві проблеми: очистити значні території від ТПВ й утилізувати останні з метою отримання енергії. У процесі піролізу ТПВ розкладаються на вуглець, водяну пару, смоли і олії, а наступна реакція між обмеженою кількістю кисню і вуглецем забезпечує температуру, достатню для утворення горючого газу — оксиду вуглецю СО. Смоли і олії розкладаються на гази, що містять водень і частково метан, які теж є горючими. Мінімальна теплоутворювальна здатність такої суміші газів складає 1 100 ккал/м3, причому сухий генераторний газ має такий склад, об. %: 14–22 оксиду вуглецю, 10–17 водню, 8–15 діоксиду вуглецю, менше ніж 5 кисню, 50–60 азоту. Порівняно зі спалюванням ТПВ газифікація має більш високий енергетичний ККД (до 95 %), що дозволяє використовувати матеріали з малим вмістом горючих складників (із зольністю до 90 %) або з високою вологістю (до 60 %). Низькі лінійні швидкості газового потоку в газогенераторі і фільтрування потоку через шар ТПВ, які перебувають у верхній частині реактора, забезпечують незначний винос частинок пилу з газом. Це дає змогу виключити чи суттєво скоротити витрати, пов’язані з очищенням та зношенням устатковання. Використання вихороутворення на вході повітря в нижню частину газогенератора підвищує швидкість газифікування й забезпечує максимальний енергетичний ККД. Порівняно зі спалюванням ТПВ в топках котлів витрата палива на одиницю отриманої теплової потужності в газогенераторах у 1,5–2 рази нижча.
Можливо утворення інтегрованого циклу, який складається:
• з газифікування ТПВ;
• використання отриманого газу для роботи газотурбінного двигуна (ГТД), який
обертає електричний генератор;
• використання вихлопних газів ГТД у теплообміннику для вироблення пари.
• використання пари для обертання парової турбіни, що виробляє електроенергію,
або для живлення мережі теплопостачання.
Застосовуючи описаний цикл, можна досягти загального теплового ККД 42 %. Можна
використати вироблений газ для живлення спочатку МГД-генератора, а потім і усіх
зазначених вище ланок системи. При цьому загальний тепловий ККД може досягти 60
%.
В Україні щорічно накопичується близько 35 млн т ТПВ. Це призводить до втрати Україною від 4 до 24 млн т умовного палива (залежно від конкретного складу ТПВ). Темпи накопичування ТПВ зростають, а як основні технології поводження з ТПВ використовують такі застарілі підходи: захороняння на полігонах (так, у Києві 80 % ТПВ вивозять на полігон № 5 у Підгірцях); сміттєспалювання (у Києві 20 % ТПВ вивозять на сміттєспалювальний завод «Енергія»). За рівнем впливу полігонів на довкілля Україна посідає перше місце в Європі (і це не враховуючи впливу тисяч несанкціонованих звалищ).
У країнах ЄС з 2002 р. діє мораторій на захоронення невідсортованих відходів, з 2005 р. — мораторій на спалювання.
Проблема накопичення й утилізування ТПВ потребує системного підходу на державному рівні. Нормативну базу щодо поводження з ТПВ і схеми утилізування з відповідним устаткованням розробляють у нашій країні надто повільно.
У світовій практиці застосовують сміттєпереробні технологічні комплекси, що передбачають первинне сортування відходів у місцях їхнього утворення, далі — рециклінг, брикетування з попереднім ущільнюванням. Це концепція інтегрованого поводження з ТПВ, що є цілісною системою, в якій поєднання організаційних, нормативних та технічних заходів дає можливість нейтралізувати шкідливий вплив ТПВ з одночасним економічним та соціальним ефектом. Такий підхід відповідає європейським нормативам, зокрема Директиві 96/91 ЕС.
Економічні розрахунки свідчать, що експлуатаційні тарифи для сміттєспалювальної технології складають близько 50 грн/м3, для полігону ТПВ — більш ніж 12 грн/м3, для сміттєпереробного комплексу — менше ніж 10 грн/м3. Вартість сміттєспалювального заводу перевищує 50 млн дол. США, полігону ТПВ складає 20–30 млн дол. США, сміттєпереробних комплексів — 5–15 млн дол. США.
Щодо концепції розміщення комплексів для поводження з ТПВ є два діаметрально
протилежні підходи:
— американський, який передбачає потужне централізоване підприємство, що вирішує
усі проблеми мегаполіса (наприклад, комплекс поводження з ТПВ у Нью-Йорку);
— європейський, який передбачає використання малих автономних підприємств, кожне
з яких ураховує специфіку того чи іншого мікрорайону (наприклад, розосереджений
в окремих мікрорайонах Відня комплекс локальних підприємств поводження з ТПВ).
На наш погляд, доцільніше створювати децентралізовані підприємства: не треба
звозити ТПВ з усього міста до одного сортувального комплексу. Це дозволяє
економити паливо, усуває проблеми, пов’язані з трафіком та можливим забрудненням
довкілля вздовж траси перевезень. У разі виходу з ладу одного з підприємств,
його функції зможуть виконувати інші. Для цього, зважаючи на збільшення обсягів
ТПВ, такі підприємства повинні мати певний резерв потужності. Але і локальні
комплекси слід будувати на підставі модульної конструкції, що дозволить
розробити типові модулі великої, середньої та мінімальної потужності (наприклад,
для забезпечення декількох будинків, що стоять окремо, лікарні тощо). Це вже
буде не будування унікальних споруд, а серійне виробляння стандартних, добре
відпрацьованих технологічних модулів, собівартість яких буде достатньо низькою.
MUNICIPAL SOLID WASTE AS AN ALTERNATIVE ENERGY RESOURCE FOR MUNICIPAL HEAT AND POWER PLANTS
Yeremeyev I. S., Yeshchenko O. I., Municipal Engineering State Academy, Kyiv, Ukraine
The paper examines the potential for MSW recycling to produce waste derived fuel
for district heating plants in Ukraine, where the total annual gas consumption
for municipal heat generation is currently at 8 billion m3 per year. The
proposed approach is fully consistent with the national energy-saving policies
and regulations, and relevant EU legislation (e.g. the EU Directive 96/91 EC).
Еремеев Игорь Семенович, д-р техн. наук, проф.,
зав. кафедрой коммунального хозяйства, Государственная академия
жилищно-коммунального хозяйства, ул. Глазунова, 2/4, Киев, 01042, Украина. Тел.
(044) 540-79-65, факс (044) 521-17-21. E-mail
Ещенко Александр Иванович, канд. техн. наук, доц., Государственная
академия жилищно-коммунального хозяйства, ул. Глазунова, 2/4, Киев, 01042,
Украина. Тел. (044) 540-79-65, факс (044) 521-17-21.
E-mail
© Независимое агентство экологической информации
Последние изменения внесены 25.09.08