Инновационные технологии утилизации отходов
В конце апреля 2010 г. в Екатеринбурге состоялся круглый стол на тему «Экология и энергосбережение. Применение инновационных технологий при переработке твердых, жидких, медицинских, биологических, бытовых отходов с получением пиролизного газа, который может быть использован для получения тепла, электроэнергии или топлива». Организатором мероприятия выступил «Центр внедрения инновационных разработок».
Утилизация отходов – одна из сфер деятельности, в которой внедрение инновационных технологий не дань моде, а необходимость, продиктованная условиями современной жизни. И дело не в ежегодном увеличении количества отходов, в том числе опасных, и даже не в загрязнении атмосферы вредными веществами, происходящем при сжигании отходов в мусоросжигательных печах (в последнем случае мы, решая одну проблему, сталкиваемся с другой, экологической). Отходы – это тот же ресурс, и к тому же возобновляемый, который благодаря инновационным разработкам можно превратить в альтернативный источник получения энергии.
В конце апреля 2010 г. в Екатеринбурге состоялся круглый стол на тему «Экология и энергосбережение. Применение инновационных технологий при переработке твердых, жидких, медицинских, биологических, бытовых отходов с получением пиролизного газа, который может быть использован для получения тепла, электроэнергии или топлива».
Организатором мероприятия выступил «Центр внедрения инновационных разработок». Он занимается комплексным внедрением инноваций, что включает в себя поиск перспективных с точки зрения коммерциализации инновационных разработок, поиск предприятий, которым эти инновации будут интересны, привлечение финансирования в виде банковского кредитования, инвестиций или партнеров, страхование рисков инновационных разработок в страховой компании и т.д. ( Подробнее ознакомиться с деятельностью центра, а также с рядом инновационных и инвестиционных проектов можно тут)
На круглом столе присутствовали представители министерств и администраций, руководители мусороперерабатывающих предприятий, сотрудники медицинских учреждений и производственных компаний, научное сообщество – преподаватели УГТУ-УПИ (Екатеринбург), а также руководители машиностроительных заводов, для которых инновационное оборудование может стать новым видом продукции, востребованной рынком. Всего в круглом столе приняли участие более 40 чел. из Екатеринбурга, Москвы, Челябинска, Каменск-Уральского, Уфы, Нижнего Тагила, Верхней Салды и др.
Основной темой обсуждения стала инновационная технология по утилизации твердых, жидких, медицинских отходов методом пиролиза, с применением аэродинамически спрофилированного устройства, основанного на противоточных вихревых тангенциально закрученных потоках, с образованием горючего пиролизного газа, который в дальнейшем может применяться для получения электрической и (или) тепловой энергии, а также жидкого моторного топлива.
Об установках по переработке и обезвреживанию отходов, а также о дожигателе дымовых газов рассказали разработчики технологии, приехавшие на круглый стол из Москвы: к. т. н. Н.Н. Новиков и А.В. Ивлев. Первой была представлена установка по переработке жидких и твердых промышленных и бытовых отходов. Она предназначена для переработки широкого спектра промышленных и бытовых отходов, находящихся в газообразной, жидкой, пастообразной и твердой фазе путем окисления, термического разложения и других химических превращений вредных компонентов, происходящих в высокотемпературных потоках продуктов сгорания топлива или отходов. Технические характеристики установки следующие:
· удельная производительность реактора, тотходов/м3реактора*сут. – 0,94–3,10;
· удельный суточный объемный выход пиролизного газа с кубического метра реактора, м3газа/м3реактора*сут. – 200–2 500;
· низшая объемная теплота сгорания пиролизного газа, МДж/м3газа – 3,35–13,50;
· удельная суточная располагаемая энергия пиролизного газа с кубического метра реактора, МДж/м3реактора*сут. – 2 687–23 808;
· удельная располагаемая мощность пиролизного газа с кубического метра реактора, МВт/м3реактора – 0,03–0,27;
· удельная располагаемая мощность пиролизного газа с тонны отходов, кВт/ тотходов – 33–89.
Особенность конструкции – это объединение трех реакторов: индивидуального противоточного вихревого реактора первой ступени; кольцевого противоточного вихревого реактора второй ступени, в центральной зоне которого размещен реактор высокотемпературного пиролиза и газификации.
Основное преимущество рабочего процесса – сжигание пиролизного газа при температуре свыше 2 000 0С, с коротким временем пребывания продуктов сгорания в горячей зоне и с последующей резкой «заморозкой» продуктов реакции.
Второй была представлена установка термической переработки биологических и медицинских отходов. Перед тем, как охарактеризовать саму установку, ее разработчики отметили, что одной из важных составляющих экологической проблемы является уничтожение опасных биологических (зараженные животные и птицы) и медицинских отходов (отходы хирургических, анатомических, инфекционных, операционных и других отделений городских, районных и сельских медицинских учреждений). Кроме того, существует проблема переработки и утилизации бытовых и промышленных отходов, включающих органические компоненты.
В настоящее время эффективных относительно недорогих установок по уничтожению этих отходов не существует. Отходы сжигаются или захораниваются на свалках, усугубляя и без того сложную экологическую обстановку. Используемое в настоящее время сжигание зараженных животных и птиц (пострадавших от «ящура», «птичьего гриппа» и др.) представляет опасность заражения окружающей среды, так как температура в зоне горения недостаточна для уничтожения инфекции, разносимой дымовыми газами на большие расстояния.
Потребность в установках термической переработки биологических и медицинских отходов производительностью до 5 т отходов в сутки составляет десятки тысяч штук и более. Представляет интерес мобильный вариант установки, что очень важно для МЧС или морского транспорта.
Особенности и преимущества установки: разработанный в опытной установке технологический процесс базируется на использовании в термохимическом реакторе процесса пиролиза с газификацией твердого остатка и с последующим высокотемпературным окислением пиролизного газа в вихревых камерах сгорания. Один тип вихревых камер сгорания служит для формирования газифицирующего агента определенного состава и температуры и непосредственной подачи его в зону газификации, для реализации рабочего процесса в термохимическом реакторе. Другой тип вихревой камеры сгорания отсасывает пиролизный газ из зоны реактора, сжигает его при температуре не менее 13000С, с определенным временем пребывания в зоне максимальной температуры, с последующей резкой «заморозкой» химических реакций в зоне разбавления камеры сгорания.
На круглом столе была представлена и установка по термической переработке жидких отходов. Она предназначена для переработки широкого спектра промышленных отходов, находящихся в жидкой и газообразной фазе, путем окисления, термического разложения и других химических превращений вредных компонентов, происходящих в высокотемпературных вихревых потоках.
Температура в зоне горения может достигать 2 000 0С при заданном времени пребывания, с последующей «заморозкой» продуктов сгорания в зоне разбавления жаровой трубы камеры сгорания. Этим обеспечивается «развал» и уничтожение всех органических составляющих перерабатываемого вещества и обеспечение невозможности синтеза новых вредных веществ.
Особенностью установки является использование в основе ее конструкции двухступенчатой камеры сгорания вихревого противоточного типа с дежурной зоной, не имеющей в настоящее время мировых аналогов.
Установка проста по конструкции, технологична в изготовлении и эксплуатации, имеет небольшие габариты и массу, не восприимчива к колебаниям климатических условий в широком диапазоне температуры, давления, влажности; обладает естественной тепловой самоизоляцией теплонапряженных элементов, способна обеспечить надежную работу при максимальной температуре продуктов сгорания. Себестоимость установки значительно ниже мировых аналогов.
Области применения установки: нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность; лесохимическое производство; металлургическая и машиностроительная промышленность; радиотехнические, приборостроительные, энергетические и другие предприятия.
Дожигатель дымовых газов предназначен для сжигания или дожигания газа, получаемого в установках по термической переработке бытовых и промышленных отходов; по термическому уничтожению опасных биологических отходов; при получении специальных веществ и активированных углей; при регенерации активированных углей и загрязненных органикой катализаторов; а также для сжигания попутного, пиролизного, синтетического и доменного газа.
Применяя предлагаемый дожигатель, можно решить три проблемы: экологическую проблему, связанную с термохимической переработкой и утилизацией веществ с обеспечением санитарных норм на вредные выбросы, энергетическую проблему, связанную с получением энергии от низкопотенциальных топлив и экономическую проблему, связанную со снижением стоимости создаваемого оборудования.
Технические характеристики данного оборудования: расход пиролизного газа не более 115 г/с, содержание вредных выбросов в дымовых газах в атмосферу не более: оксид углерода (СО)–5,0 мг/м3; сумма оксидов азота (NO + NO2)–0,085 мг/м3; диоксид серы (SO2)–0,5 мг/м3; легкие углеводороды (С5 – С12)–5,0 мг/м3; тяжелые углеводороды (С12 – С19)–1,0 мг/м3.
Особенности и преимущества: установка проста по конструкции, технологична в изготовлении и эксплуатации, имеет небольшие габариты и массу, не восприимчива к колебаниям климатических условий в широком диапазоне температуры, давления, влажности; обладает естественной тепловой самоизоляцией теплонапряженных элементов, способна обеспечить надежную работу при максимальной температуре продуктов сгорания. Себестоимость установки значительно ниже мировых аналогов.
Температура в зоне горения достигает 20000С при заданном времени пребывания, с последующей «заморозкой» продуктов сгорания в зоне разбавления жаровой трубы камеры сгорания. Этим обеспечивается «развал» и уничтожение всех органических составляющих перерабатываемого вещества и обеспечение невозможности синтеза новых вредных веществ.
Представленное оборудование вызвало живой интерес среди участников круглого стола.
Предпринимателей, в первую очередь, интересовало, созданы ли уже такие установки, где и как они работают. Разработчики сообщили, что первый образец уже на протяжении двух лет успешно работает в Скоково (Ярославская область) и продемонстрировали видеоролик, иллюстрирующий основные этапы работы установки. Кроме того, авторы пообещали, что в июне будет создана демонстрационная многофункциональная установка, позволяющая составить представление об утилизации разных видов отходов.
«Проблема демонстрации опытного образца является общей для всех инновационных разработок. Потребители хотят вначале увидеть новое оборудование, и лишь после этого, готовы платить деньги. А разработчикам вначале нужны деньги, чтобы изготовить эти первые образцы. В итоге получается замкнутый круг», – считает Елена Герасимова – «С другой стороны, когда инновационное оборудование уже готово, уже где-то успешно работает и тем более поставлено на серию, цена на него уже тоже складывается соответствующая, на порядок выше».
Вполне естественно, что гостей встречи интересовало соответствие нового оборудования установленным стандартам. В частности, вопрос о прохождении экологической экспертизы задала директор ООО «Энерго» Яна Валерьевна Филиппова (Екатеринбург).
«Установка в Скоково получила все сертификаты, правда там она предназначена не для медицинских, а для биологических отходов. По медицинским отходам установка будет проходить экспертизу в июне 2010 г.», – сообщили разработчики.
На вопрос представителя группы компаний «Левит Урал» Виталия Геннадьевича Добротворского об эффективности данной установки как источника получения альтернативной энергии Н.Н. Новиков ответил: «Мы любую органику разложим в горячий газ. В свое время мы сравнили расчет нашей технологии и расчет самой экономичной на сегодняшний день технологии по получению электричества и тепла по природному газу. Сейчас нет топлива более экономичного, чем природный газ. По нашему расчету получается, что даже сегодня при нынешних ценах на газ наша технология экономичнее, чем сжигание природного газа».
Интерес к установке проявили не только перерабатывающие, но и производственные предприятия. Одним из важных итогов круглого стола можно назвать договоренность о создании на Урале производства по выпуску установок по утилизации отходов.