Высокотемпературная термохимическая переработка твердых бытовых отходов

Виктор Морозов, директор саморегулируемой организации НП «Проектные организации Северо-Запада», считает, что для решения вопроса утилизации ТБО необходимо переходить на безотходные высокотемпературные технологии утилизации бытового мусора, к которым относится технология «Пироксел».

В России незаслуженно забыта высокотемпературная технология переработки твердых бытовых (коммунальных) отходов – технология «Пироксел». Технология разработана Всероссийским научно-исследовательским институтом электротермического оборудования (ВНИИЭТО, Москва). Установка по этой технологии производительностью 25 тыс. тонн в год успешно прошла двухлетнюю промышленную эксплуатацию по переработке твердых бытовых, медицинских и некоторых видов малотоксичных промышленных отходов и получила в 1998 году положительные заключения Государственного комитета РФ по охране окружающей среды и Главной государственной экспертизы РФ. Установка размещалась неподалеку от центра Москвы.
Главной особенностью установки является то, что по температурному режиму сжигания отходов она находится на стыке между плазменной и обычной техно­логией.
В рабочей зоне плазменной технологии температура достигает 1200-1800 °С, в обычной технологии – до 1100 °С, в технологии «Пироксел» максимальная температура составляет 1500 °С. Это обстоятельство дает ряд преимуществ перед существующими технологиями:
– дает возможность использовать переработку любых собираемых отходов полностью, без появления каких-либо остатков, требующих захоронения на поли­гонах;
– отказаться от применения полигонов ввиду их ненужности;
– отказаться от проведения раздельного сбора отходов и от сортировки отходов перед их переработкой;
– в связи с незначительным воздействием на окружающую среду использовать возможность размещения установок по предлагаемой технологии в промышленных зонах городов;
– переработка бытовых отходов за единый технологический цикл выгодно отличает предлагаемую технологию от всех существующих, имеющих множество переделов;
– в технологии удалось полностью использовать энергетический потенциал отходов;
– удалось использовать всеядность технологии, она с успехом может работать при любом составе перерабатываемых твердых бытовых отходов без перена­ладки.
Установка герметизирована и состоит из пяти блоков: прием отходов; переработка отходов (сушка, топка, электропечь и гранулятор); очистка дымовых газов от вредных веществ с выработкой тепла, электроэнергии и закалкой газов; очистка дымовых газов от пыли; блок электронного управления процессом.
Основой технологии «Пироксел» является металлургическая электропечь, питаю­щаяся от трансформаторной подстанции посредством подключения к ней трех графитовых электродов. В электропечи температура шлакового и металлического расплава доходит до 1500 °С; в них дожигаются продукты горения отходов, поступившие из топки, расплавляется минеральный остаток, уничтожаются тяжелые металлы.
В результате переработки отходов получаются три вида энергии – тепло, электроэнергия и холод – и два вида вторичного сырья – металл и гранулированный шлак базальтового типа. Средний выход полезных материалов при использовании технологии «Пироксел» (на тонну перерабатываемых отходов) – 3 Гкал тепла, около 2 Гкал холода и около 1000 кВт·ч электроэнергии (включая 150 кВт·ч на внутреннее потребление); металла – около 30 кг и шлака 170 кг. Металл и шлак могут быть использованы соответственно в металлургии и строительстве. При этом выручка от продажи энергии и вторичного сырья по данной технологии с лихвой покрывает расходы, обеспечивающие подготовку и продажу вторичного сырья при обычных технологиях.
По данным Министерства природных ресурсов, Россия производит около 60 млн тонн твердых бытовых отходов, из них подвергаются переработке не более 8%, более половины из которых требуют захоронения на полигонах. Ежегодно полигоны и несанкционированные свалки пополняются отходами в объеме более чем 56 млн тонн, и этот поток будет нарастать. Полигонов не хватает, по качеству исполнения большинство из них можно отнести к виду санкционированных свалок. Положение не из приятных, и выхода из него при существующей практике не видно.
Необходимо переходить на безотходные технологии утилизации бытового мусора, другого пути нет. Безотходными являются только высокотемпературные технологии, к которым относится «Пироксел». По мнению Института токсикологии Министерства здравоохранения РФ, полигоны и свалки при любых защитных мерах на десятки лет остаются практически неуправляемыми биохимическими реакторами, оказывающими крайне неблагоприятное воздействие на окружаю­щую среду и здоровье проживающего в их окрестностях населения. Решение проблемы институт видит в организации высокотемпературной переработки отходов, обеспечивающей отказ от устройства полигонов.
Наряду с перечисленными выше достоинствами технология «Пироксел» обладает еще рядом преимуществ, связанных со строительством заводов по переработке отходов:
– все технологическое оборудование заводов может быть изготовлено на отечественных предприятиях;
– модульный принцип, заложенный в технологии, позволяет строить заводы производительностью от 5 тыс. до 500 тыс. тонн в год;
– комплектность, блочное исполнение оборудования и производственные здания, выполняемые из легких конструкций ангарного типа, обеспечивают простоту и скорость строительства;
– средние капитальные вложения (в ценах средины 2014 года) составляют на тонну перерабатываемых отходов 15 тыс. рублей;
– окупаемость строительства составляет пять лет и менее.
Перевод утилизации бытовых отходов на безотходную технологию невозможен без поддержки государства. Стои­мость перевода можно оценить в сумму 60х10⁶х15х10³ = 900х10⁹ = 900 млрд рублей. Если срок перевода принять в 10 лет, то ежегодно нужно выделять по 90 млрд рублей. Сбор с граждан на доставку бытовых отходов на полигон ежегодно составляет примерно 3,6х20х12х140х10⁶хК = 1,2х10¹¹хК, где К – понижающий коэффициент на не­уплату сбора, К = 0,9. Сбор равен 120х10⁹х0,9 = 108 млрд рублей. Внедрение безотходной технологии вполне возможно за счет использования сбора с граждан на доставку отходов на полигоны и расходов на их обустройство.
В технологии «Пироксел» применена трехступенчатая очистка дымовых газов, проходящая в температурном диапазоне 1200-1050 °С, и использованы различного вида присадки общим весом 12 кг на тонну перерабатываемых отходов. Про­тив образования диоксинов использованы два приема – выдержка дымовых газов не менее двух секунд при температуре 1200 °С и закалка газов при температуре 450 °С за счет быстрого охлаждения (не более 0,5 секунды) посредством подачи необходимого количества распыленной воды. Содержание вредных примесей в очищенных газах не выходит за рамки действующих нормативов.