Сжигание МТО

Группа по проблемам рекуперации энергии из PWMI (Институт проблем обращения с пластмассовыми отходами) сделала заказ на инвентаризацию и обследование установок для сжигания МТО в Европе [61]. Из 348 установок, вошедших в отчет, 240 имели оборудование для извлечения энергии в виде электричества или/и обогревательного тепла. Это составляет 83 % от объема сжигания. Теплотворная способность МТО составляет в среднем приблизительно 9,9 МДж/кг. Эффективность конверсии энергии для генерации электричества на установках для сжигания МТО достигает не более чем 22 %. Прочие использования этой остаточной низкокачественной энергии могут увеличить количество полезно извлекаемой энергии максимум до 80 %. Например, районные обогревательные системы на севере Европы, производство дистиллированной воды, тепло для сопутствующих технологий и тепло для теплиц. По расчетам, восстанавливаемое из МТО тепло, если его использовать только для производства электроэнергии, будет эквивалентно генерации 85 млн МВт/ч. Для этого необходимо сжигать приблизительно 15 млн т нефти в год. Сейчас около 20 % из 141 т МТО сжигаются в целях производства электроэнергии.

В 1992 г. почти 22 % пластмасс из МТО в Западной Европе превращались в энергию. Всего в Европе имеется 358 установок для сжигания МТО (производительность более 3 т/ч). Суммарная производительность этих установок составляет примерно 40 млн т/год (исходя из 7000 рабочих часов в год). 60 % МТО перерабатывают 25 % от общего числа установок. 80 % всей производительности сжигания МТО в Европе приходится на 45 % от всех сжигательных установок.

Из общего количества 141 млн т МТО, произведенных в 1990 г., лишь 34 т были сожжены (24 %). Эта средняя по Европе величина существенно варьируется от страны к стране. Различие между установочной производительностью (40 млн т/год) и количеством сожженных МТО (34 млн т/ год) является результатом: 1) законодательных требований к наличию резервных мощностей; 2) потерь на обслуживание; 3) более высокой, чем предполагалось, теплотворной способностью МТО.

Организация по прикладным научным исследованиям, Нидерланды (ТЫО ) сделала широкомасштабный обзор существующих технологий сжигания МТО и пришла к выводу, что современное оборудование в этой области должно включать:

Действующий вперед или назад обратный колосник, состоящий из нескольких независимых зон (скорость колосника/подача воздуха), работающих в геометрии встречного течения.

Хорошую систему управления подачей первичного и вторичного воздуха.

Горизонтальный бойлер для извлечения тепла из отходов, работающий при температуре 400 °С и давлении пара 4 МПа.

Линию обработки топочного газа, состоящую из комплекса оборудования:

для удаления летучего пепла (циклон, электростатический осадитель, тканевый фильтр);

многоступенчатые влажные очистители газа (для удаления НС1, НР, 502);

для обработки активированным углем (для удаления Н§, ПХДД/ПХДФ, со стационарным слоем, с древесным углем + впрыск гашеной извести/ фильтрация или с угольной суспензией);

блок селективного каталитического восстановления (удаление N0^,) (разложение N0^, ПХДД/ПХДФ);

если удаление сульфатов и хлоридов невозможно, то необходим также испарительный блок для потоков отходов из отмывателей газов.

Мощности по рекуперации энергии состоят из электрического генератора и, по возможности, контура для использования тепла из отходов (напри мер, районная теплоцентраль, производство дистиллированной воды, теп ловые процессы на соседних промышленных предприятиях и обогрев теп лиц). Отчет ТЪЮ приводит к выводу, что выбросы из такой установки могут отвечать самым строгим европейским нормативам по атмосферной эмис сии. Испания, Франция, Греция, Португалия, Ирландия и Люксембург не имеют собственных нормативов и пользуются таковыми, опубликован ными ЕЭС (89/429/ЕЕС: Снижение загрязнения воздуха от существую щих заводов по сжиганию муниципальных отходов от 21 июня 1989 г. и 8 9/3 69/ЕЭС: Предупреждение загрязнения воздуха от новых заводов по сжиганию муниципальных отходов от 9 июня 1989 г.). Бельгия, Дания, Италия и Великобритания внесли некоторые изменения в нормативы, тогда как Германия и Голландия установили более строгие ограничения. Из стран, не входящих в ЕЭС, Австрия и Швейцария имеют более строгие нормативы, чем введенные ЕЭС. Нормативы в Норвегии и Швеции близки к таковым ЕЭС; Финляндия не имеет своих нормативов и пользуется нормативами ЕЭС. 53% производительности западноевропейских сжигательных установок (39% от общего числа) оборудованы устройствами для обработки газа, установленными в соответствии с нормативами ЕЭС от 1995 г.

Извлечение энергии при совместном сжигании отходов автомобильной промышленности (ОАП) и МТО

Кроме механической переработки некоторых крупных и легко демонтируемых деталей, пластмассы из ОАП могут быть успешно утилизированы с помощью технологий извлечения энергии. Совместное сжигание с МТО является одним из наиболее многообещающих путей по экономическим параметрам и в связи с проблемой безопасности [83]. В 1995 г. в Западной Европе потребили свыше 26 млн т пластмасс, из которых 7% — почти 2 млн т — были использованы в автомобильной промышленности.

Совместное сжигание ОАП и МТО в установках типа энергия-в-отходы длительно использовалось на нескольких европейских заводах и время от времени по всей Европе и Северной Америке. Одной из главных причин расшир ния этой практики является, по-видимому, устойчивая уверенность части управленцев установками для сжигания МТО (УСМТО), законодателей в области окружающей среды и муниципальных чиновников в том, что совместное сжигание ОАП и МТО приведет к эксплуатационным проблемам на бойлерах УСМТО, экологическим проблемам из-за выбросов в атмосферу и остатков сгорания. Поэтому обычной практикой до настоящего времени было удаление ОАП на специальные санитарные свалки [136].

Интенсификация рекуперации и повторной переработки, безусловно, оказали бы благоприятное влияние на историческое увеличение ОАП в расчете на автомобиль, которое имеет место прежде всего в результате переработки автомобилей более поздних поколений, меньшего веса, с меньшим потреблением топлива. Однако если принять во внимание скорость роста количества отработавших автомобилей, требующих утилизации, то становится очевидным, что желательны дополни ельные меры по утилизации ОАП. Совместное сжигание ОАП и МТО в целях извлечения энергии является одной из альтернатив, которая требует серьезного рассмотрения.

Было предпринято лишь несколько серьезных исследований совместного сжигания ОАП и МТО. В ноябре 1993 г. испытание совместного сжигания было инициировано в Хоргене (Швейцария), в котором ОАП сжигались на 10 %-ном уровне замещения традиционного топлива. Хотя это было лишь предварительным промышленным испытанием, сделан вывод о том, что ОАП можно сжигать совместно с МТО на указанном уровне; при этом было рекомендовано проведение дальнейших исследований [137]. Более глубокое испытание совместного сжигания проводилось на УСМТО в Базенхайде (Швейцария) в сентябре 1994 г., где ОАП сжигались на уровне замещения ~ 7,5 %. Это исследование позволило сделать вывод о том, что неблагоприятные воздействия на работу установки и выбросы отсутствовали и их нельзя ожидать при уровне замещения ниже 10% [138].

Крупные демонстрационные испытания, осуществленные АРМЕ, Американским Советом по пластмассам и руководителями проекта на Вюрцбургском УСМТО в июне-июле 1997 г., подтвердили жизнеспособность процедуры извлечения значительной энергии из ОАП при их совместном сжигании с МТО на современных технологичных заводах энергия-из-отходов. Эта программа включала совместное сжигание - 200 метрических тонн ОАП с типичными МТО на уровне замещения 24-31 %масс. Следующие выводы, сделанные на основе этих испытаний, могут помочь другим УСМТО в использовании своих мощностей для сжигания ОАП:

Совместное сжигание ОАП и МТО не оказывает неблагоприятного воздействия на чистоту топочного газа, выходящего из установки, даже если концентрации тяжелых металлов в сырьевых бойлерных газах возрастают при сжигании с добавлением ОАП.

Совместное сжигание ОАП и МТО не оказывает неблагоприятного воздействия на функционирование завода.

Уровни монооксида углерода в потоке газа существенно уменьшаются при сжигании с добавлением ОАП.

Эффективность колосникового сгорания повышается при сжигании с добавлением ОАП, о чем свидетельствует отличное выгорание (низкое общее содержание органического углерода).

Потенциально благоприятное применение колосникового пепла в Германии не испытало изменений при сжигании с добавлением ОАП (но результатам измерений, указанным в протоколе выщелачивания Сегтап йЕУ ЗА и стандартов безвредного применения ЬАСА).

Согласно швейцарским стандартам выщелачивания (ТА), колосниковый пепел от сгорания ОАП при испытании отвечал всем критериям для захоронения остатков, за исключением концентрации цинка и немного повышенного уровня меди в испытании В. Ни одно из базовых испытаний или испытаний по совместному сжиганию не отвечало ограничению по цинку; сжигание с добавлением ОАП увеличивает концентрацию цинка в 2-3 раза.

Колосниковый пепел, образовавшийся при совместном сжигании ОАП и МТО при уровнях замещения до 31 %масс. отвечал всем критериям процедуры выщелачивания для характеризации токсичности (ТСЬР) США.

Сжигание с добавлением ОАП при относительно высоких уровнях, применявшихся в данном исследовании, значительно увеличило концентрации тяжелых металлов в бойлерном и циклонном пепле, особенно цинка, свинца, олова, сурьмы и кобальта. В результате может потребоваться удаление этого пепла с помощью тканевых фильтров для остатков; это зависит от нормативов конкретной страны и конкретных условий совместного сжигания. Во многих европейских странах эти остатки традиционно рассматриваются как опасные материалы.

Расход активированного угля и аммиаксодержащей воды для системы контроля выбросов не изменился при сжигании с добавлением ОАП. Расход извести остался в пределах, характерных для обычной работы.

— Британская тепловая единица).

Обе цепи были построены в 1984 г. и используют мартеновские системы колосников обратного действия. Конструктивная основа для суммарного теплового ввода составляет 100 ГДж/ч (максимум). Схема установки приведена на рис. И 14

пыль,

хлорорганика и температура. На второй 3 и третьей позициях 4 измеряют те же параметры в твердой и газовой фазах после циклона и в чистом газе.

и пыли осуществлялись автоматическими анализаторами процесса. Диоксины и фураны определялись относительно стандартов по контракту с лабораторией. Пробы твердых остатков отбирались из колосникового пепла (А), из бойлерного контейнера с остатками (В), из циклона (С) и со дна тканевого фильтра (D) через выходной клапан.

Несколько других тестов проводились в то же самое время в Европе, как с МТО, так и другими видами топлива [83]:

Совместное сжигание МТО и ОАП в цементной печи с колосником Амстердам Северный и Дордрехт (мартеновская решетка)

Несколько положительных тестов с просеянным или сырьевым ОАП при уровнях от 10 до 17%. Работа была запущена VRОМ (Министерство территории, стратегического планирования и окружают, й среды Нидерландов) и проводились под контролем ТNО.

Успешные испытания с использованием ОАП при уровне замещения около 10%. Участниками были: .

Совместное сжигание во вращающейся печи для обжига цемента Несколько примеров регулярного или спорадического использования в Ев ропе ОАП в цементных печах принесли очень обнадеживающие результаты, на пример, во Франции, СВR в Бельгии и в Швейцарии.

Совместное сжигание с углем в металлургическом секторе В Германии после получения положительных результатов тестов планируются испытания сжигания пластиковых отходов в доменных печах. Перед использованием в доменной печи ОАП должен пройти подготовку

(теперь) является партнером европейской программ по сжиганию ОАП с углем, основными участниками которой также являются В этом случае пластмассовые отходы выступают одновременно как топливо и как восстановитель. То же самое относится к испытаниям, которые в настоящее время проводятся в области цинковой пирометаллургии.