Твердые бытовые отходы как источник дополнительной энергии на земле Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

18.03.2011 г. «Устройство контроля передачи тепловой энергии».

V.M. Panarin, O.A. Dabdina

DESIGN REGISTRATION SYSTEMS ENERGY AND HEAT LOSS TO IMPROVE ENERGY SAVING HEAT CENTER

The paper addresses relevant today energy saving technologies are considered. The foreign and domestic experience in this field. Invited to the solution of problems of energy efficiency and resource using time-recording system processing power and heat are analyzed.

Key words: energy saving technologies, energy efficiency, developing energy-saving control systems.

Получено: 24.12.11

УДК 620.9

Р.В. Рябчиков, студент, (4872)35-54-50, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),

В.М. Степанов, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (4872)35-54-50, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

ТВЕРДЫЕ БЫТОВЫЕ ОТХОДЫ КАК ИСТОЧНИК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ НА ЗЕМЛЕ

Рассмотрены преимущества использования твердых бытовых отходов для энергосбережения. Приведены основные способы хранения и переработки твердых бытовых отходов.

Ключевые слова: твердые бытовые отходы, сжигание, биотермическое компостирование, пиролиз.

Необходимость энергосбережения и снижения загрязнения окружающей среды заставляет более рационально использовать традиционные энергоресурсы, а также искать другие, желательно возобновляемые и недорогие, источники энергии, к которым в последнее время все чаще относят твердые бытовые отходы (ТБО). Бытовые отходы, образующиеся в значительных количествах, как правило, не находящие применения и загрязняющие окружающую среду, являются возобновляемыми вторичными энергетическими ресурсами. Использование ТБО в энергетике одновременно позволяет решать актуальные проблемы загрязнения окружающей

среды урбанизированных территорий и получения дополнительных источников энергии.

Как известно, подавляющая масса ТБО в мире пока складируется на мусорных свалках, стихийных или специально организованных в виде "мусорных полигонов". Однако это самый неэффективный способ борьбы с ТБО, так как мусорные свалки, занимающие огромные территории часто плодородных земель и характеризующиеся высокой концентрацией угле-родсодержащих материалов (бумага, полиэтилен, пластик, дерево, резина), часто горят, загрязняя окружающую среду отходящими газами. Кроме того, мусорные свалки являются источником загрязнения как поверхностных, так и подземных вод за счет дренажа свалок атмосферными осадками.

В настоящее время существует ряд способов хранения и переработки твердых бытовых отходов:

предварительная сортировка - процесс предусматривает разделение твердых бытовых отходов на фракции на мусороперерабатывающих заводах вручную или с помощью автоматизированных конвейеров;

санитарная земляная засыпка - такой технологический подход к обезвреживанию твердых бытовых отходов связан с получением биогаза и последующим использованием его в качестве топлива. В процессе сжигания биогаза происходит разрушение содержащихся в свалочных газах токсичных компонентов, обеспечивающее безопасные для окружающей среды выбросы. Учитывая, что 1 т бытовых отходов выделяет не менее 100 м биогаза, можно определить потенциальные возможности свалок как энергетического источника. Использование биогаза возможно как минимум через 5 - 10 лет после создания свалки, а его рентабельность проявляется при объемах мусора более 1 млн т;

сжигание - это широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых отходов, который широко применяется с конца XIX в. Сложность непосредственной утилизации ТБО обусловлена, с одной стороны, их исключительной многокомпонентностью, с другой - повышенными санитарными требованиями к процессу их переработки. В связи с этим сжигание до сих пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых отходов. Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и массы, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления и производства электроэнергии. К числу недостатков этого способа относятся выделение в атмосферу вредных веществ, а также уничтожение ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора.

биотермическое компостирование - этот способ утилизации

твердых бытовых отходов основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60 °С. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост. Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Полученная фракция мусора загружается в биотермические барабаны, где выдерживается в течение 2 суток с целью получения товарного продукта. После этого компостируемый мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, доизмельчается и затем складируется для дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике.

пиролиз - этот способ утилизации бытовых отходов известен достаточно мало, особенно в нашей стране, из-за своей дороговизны. Он может стать дешевым и не отравляющим окружающую среду приемом обеззараживания отходов. Технология пиролиза заключается в необратимом химическом изменении мусора под действием температуры без доступа кислорода. По степени температурного воздействия на вещество мусора пиролиз как процесс условно разделяется на низкотемпературный (до 900 °С) и высокотемпературный пиролиз (свыше 900 °С):

- низкотемпературный пиролиз - это процесс, при котором размельченный материал мусора подвергается термическому разложению;

- высокотемпературный пиролиз - это способ утилизации ТБО, по существу, есть не что иное как, газификация мусора. Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Преимущество пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, трудно поддающиеся утилизации, такие, как автопокрышки, пластмасса, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиролизных отходов не наносит вреда природной среде.

Зарубежный опыт показывает, что рациональная организация переработки ТБО дает возможность использовать до 90 % продуктов утилизации. По данным специализированных фирм, осуществляющих в настоящее время даже малоперспективные технологии прямого сжигания твердых бытовых отходов, реализация термических методов при сжигании 1000 кг

ТБО позволит получить тепловую энергию, эквивалентную сжиганию 250 кг мазута. Однако реальная экономия будет еще больше, поскольку не учитывается сам факт сохранения первичного сырья и затраты на его добычу (добычу нефти и получения из нее мазута).

R.V. Ryabshikov, V.M. Stepanov

SOLID WASTE AS A SOURCE OF MORE ENERGY ON EARTH

The advantages of using solid waste to energy conservation. The basic ways of storing and processing of solid waste.

Key words: municipal solid waste, incineration, composting biothermal, pyrolysis.

Получено 24.12.11