АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГИЯ. ПЕРЕРАБОТКА ТБО ДЛЯ ЭКОЛОГИЧНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

Электроэнергия из мусора – будущее завтрашней энергетики. В быстро развивающемся мире, где традиционные формы энергии быстро движутся к вымиранию, а также щедро вносят вклад в глобальные экологические проблемы, такие как парниковый эффект и глобальное потепление, необходимость инноваций и использования альтернативных или нетрадиционных источников энергии приобрела решающее значение для улучшения ситуации. Отходы к энергии, также широко известные его акронимом WtE, представляют собой генерацию энергии в виде тепла или электроэнергии из отходов. Используя развивающиеся технологии, эти методы направлены на повторное использование отходов для генерации энергии из них. Каждый месяц производится миллионы тонн отходов. Либо они становятся частью полигона, либо экспортируются в страны третьего мира. Это вызывает огромное воздействие на окружающую среду с точки зрения дикой природы, экосистем и здоровья человека. Утилизация и переработка отходов обеспечивает извлечение энергии путем преобразования материалов через различные процессы, включая термические и нетепловые технологии. Энергия, вырабатываемая в виде электричества, тепла или топлива с использованием сжигания, пиролиза, газификации или анаэробного расщепления, - это чистая и возобновляемая энергия с уменьшенными выбросами углерода и минимальным воздействием на окружающую среду, чем любая другая энергия. Как вырабатывать энергию из отходов?

Например, твердые отходы могут быть преобразованы в топливные гранулы и вместе с газифицированными отходами, сжигаться на существующей традиционной угольной электростанции.

• Энергия может быть получена из отходов несколькими способами: Отходы обрабатываются и преобразуются в твердое топливо для сжигания их на ТЭС и последующего производства тепла и пара.
• Отходы преобразуются в биогаз или синтез-газ из органических и неорганических отходов, используя бактериальную ферментацию для “переваривания” органических отходов с целью получения топлива.

Происходит это на мусороперерабатывающих заводах. Пример одного из них и принцип работы показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Карта технологического процесса мусороперерабатывающего завода

Мощность переработки отходов: 1050 тонн в день.

Система энергосбережения: Три котла массового сжигания по 350 тонн в день, подающих пар в общий коллектор, вращающий два турбогенераторных агрегата по 16.85 МВА. Управление сжиганием контролируется распределенной системой управления и системой управления горелкой.

Энергетическое производство: Два турбогенератора, чистая мощность которых при полной загрузке котла составляет около 21 МВт.

Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных способов преобразования отходов в энергию.

Получаемый в котле пар направляется в турбогенератор для производства электроэнергии, которая поставляется в сеть.

Рисунок 2. Схема энергоснабжения потребителей

На собственные нужды завода расходуется 5-10 % производимой энергии.

После турбины пар по трубам направляется в конденсатор, где преобразуется обратно в воду и возвращается в котел, таким образом продолжая работать в замкнутом цикле.

Методы добычи топлива:

• Сжигание - это, безусловно, самый старый, наиболее распространенный и хорошо зарекомендовавший себя термический процесс с использованием широкого спектра отходов. Муниципальные и бытовые отходы непосредственно доставляются на мусоросжигательные заводы в качестве топлива с минимальной обработкой и массово сжигаются. Самые ранние системы сжигания отходов - это простые мусоросжигательные установки, которые производили тепло и углекислый газ наряду с различными другими загрязняющими веществами и не имели возможности рекуперации энергии. Сегодня тепловая энергия, образующаяся в процессе сгорания, используется для преобразования воды в пар, который затем используется для питания паротурбинных генераторов и последующим производством электроэнергии.

Большинство современных мусоросжигательных установок теперь включают системы рекуперации тепла и системы контроля загрязнения воздуха. Процесс массового сжигания утилизирует отходы практически по мере их получения, тем самым устраняя необходимость обработки материала до сжигания, за исключением подготовки негабаритных предметов и отсеиванием очевидно негорючих металлических материалов.

• Газификация. Обратите внимание, что газификация отходов отличается от сжигания. Газификация - это термохимический процесс, который превращает твердые отходы в смесь горючих газов. Пар или кислород в воздухе реагируют при высокой температуре с доступным углеродом в отходах для получения газов, таких как монооксид углерода, водород и метан. Процесс газификации образует синтез-газ (водород и окись углерода), который используется для выработки электроэнергии.

В то время как сжигание отходов в энергию преобразует отходы в энергию непосредственно на месте, термическая газификация отходов позволяет получать газообразное топливо, которое можно легко собрать и транспортировать.

• Пиролиз. Это также термический процесс, подобный газификации, который включает термическое разложение органических отходов при отсутствии свободного кислорода для получения горючих газов. Другими словами, пиролиз использует тепло для разрушения органических материалов при отсутствии кислорода. Материалы, пригодные для переработки методом пиролиза, включают угольные, животные и человеческие отходы, пищевые отходы, бумагу, картон, пластмассы и резину. Пиролитический процесс дает масло, которое может быть использовано в качестве синтетического биодизельного топлива или оно может быть очищено для получения других полезных продуктов.

Хотя технология пиролиза существует уже давно, ее применение в качестве добычи топлива является относительно недавней разработкой. Поскольку пиролитические продукты более совершенны, они могут быть использованы с большей эффективностью. Общим побочным продуктом пиролиза является разновидность мелкозернистого биоуглерода, называемого «биочар», который сохраняет большую часть углерода и питательных веществ, содержащихся в биомассе, поэтому может использоваться в качестве удобрения для повышения продуктивности почвы.

• Анаэробное расщепление - медленный процесс. Здесь используются микроорганизмы для уничтожения биоразлагаемого содержимого. Во время этой процедуры кислород не присутствует.

Анаэробные технологии считаются хорошим методом для снижения выбросов парниковых газов в атмосферу, а также в качестве достойной замены ископаемого топлива. Биогаз используется для запуска газового двигателя, и энергия создается для мелкомасштабного использования.

В заключение хотелось бы отметить, что по мере развития технологий, возможности использования мусора как альтернативного источника энергии, в практическом плане вполне реальны, а в экономическом – рано или поздно станут конкурентоспособными. Главное, что ресурсная база – неисчерпаема – появление отходов обусловлено процессами урбанизации и будущим развитием человечества. Таким образом, можно сказать, что наличие и доступность этого ресурса не зависит от географии, климата, конъюнктуры мировых энергетических рынков или колебаний курса доллара, в отличие от нефти и газа.

Список литературы:

1. Никулин А.А. [доклад] «Утилизация энергии из отходов – инновационные технологии», https://clck.ru/DuLyQ
2. Экомашгрупп. Технологии экоэнергетики «Мусороперерабатывающий завод», https://clck.ru/DuMBD
3. Анна Милина [статья] «Свет и тепло из мусора», http://peretok.ru/articles/innovations/6413/