Анализ деятельности мусоросжигательного завода на примере спецзавода № 2

Общий объем отходов в мегаполисе достигает 5,5 млн т в год. 70% приходится на твердые бытовые отходы и крупногабаритный мусор жилого сектора (3,8 млн т). 1,4 млн т составляют отходы нежилого сектора. 0,25 млн т — ТБО и КГМ лечебно-профилактических учреждений, которые утилизируют мусор по специальной программе. В конце второго тысячелетия рост численности населения и качественный скачок в развитии науки и техники привели к тому, что антропогенные воздействия по своему значению вышли на один уровень с естественными процессами планетарного масштаба. Человечество не может существовать, не используя природные ресурсы, не влияя на их количество и качество, а, следовательно, не внося изменений в окружающую его среду. Однако деятельность человека воздействует на биосферу и изменяет состав, круговорот и баланс веществ; тепловой баланс приповерхностной части Земли; структуру земной поверхности (при сельскохозяйственных работах, перемещении вскрытых пород; проходке карьеров, в результате застройки городов, при дорожном строительстве; при сооружении искусственных водоемов – каналов, водохранилищ, мелиорации и т. д.); истребляя, а также перемещая в новые места обитания ряд видов животных и сорта растений.

Проблема связана с основными принципами переработки отходов в естественной и антропогенной среде. В природных экосистемах отходы не накапливаются, а разлагаются и рециклизуются, т.е. осуществляется кругооборот биогенов. Человечество раньше избавлялось от отходов за счет таких же природных процессов. Но демографический взрыв и научнотехнический прогресс привел к тому, что в окружающую среду поступает такое огромное количество отходов, которое превосходит возможности естественных экосистем. Рассматриваемую в данном исследовании проблему, усугубляет производство все большего количества веществ (видов, объемов), которые не разрушаются или разрушаются с трудом в результате естественных процессов.

Существует два основных метода переработки ТБО :

• •    Механико-биологический

• •    Термический

К механико-биологическим методам относятся: компостирование отходов после предварительной сортировки: механизированная сортировка, сушка и уплотнение отходов для экологически безопасного их захоронения на специальных полигонах; сортировка отходов, производимая в основном населением, и распределение их (стекла, металла, полимеров, бумаги) по предприятиям переработки вторичных материалов.

Термические методы включают: сжигание отходов, преимущественно их бумажно-полимерных компонентов, которое производится в установках с колосниковыми решётками или в топках с кипящим слоем; пиролиз, представляющий высокотемпературное разложение отходов (выше 900 градусов) без доступа кислорода во вращающихся трубчатых печах с получением полукокса и горючего газа; газификация отходов, позволяющая преобразовывать их органическую часть в синтез-газ, который применяют для химического синтеза; комбинированные термические методы, сочетающие полукоксование с последующим сжиганием.

Спецзавод №2» ГУП «Экотехпром» (МСЗ №2), предназначенный для термического обезвреживания твердых бытовых отходов в дальнейшем (ТБО), был построен и пущен в эксплуатацию в 1975 году. Это был первый в России мусоросжигательный завод, полностью отвечающий действующим на тот период требованиям по охране природы. Установленные на заводе две технологические линии производительностью по 8,3 тонн ТБО в час, позволяли принять и обезвредить в год 72 тыс. тонн бытового мусора. Однако, за 20 лет эксплуатации завода требования к организации процесса сжигания отходов, качеству очистки дымовых газов, экологической безопасности и технологической надежности работы оборудования значительно возросли. Поэтому в 1995 году завод был остановлен на реконструкцию. Был заключен контракт с фирмой "КНИМ". В состав французской поставки вошли три технологические линии, состоящие из мусоросжигательных котлов, комплектной системы газоочистки, системы контроля и управления технологическим процессом, системы постоянного экологического мониторинга и мостовые краны. Увеличение количества технологических линий с 2-х до 3-х при сохранении их единичной производительности (8,3 тонн ТБО в час) позволило обеспечить надежную и стабильную работу завода и увеличить его производительность до 160 тыс. тонн ТБО в год. Многоступенчатая система газоочистки, установленная на заводе после реконструкции, полностью удовлетворяет требованиям европейских и российских нормативов по очистке дымовых газов и позволяет значительно сократить выбросы вредных веществ, а после разработки и внедрения отечественной установки завод стал лучшим в мире по очистке газов от оксидов азота. Утилизация вырабатываемого пара позволяет полностью обеспечить потребности завода в тепловой и электрической энергии, а излишки вырабатываемой электроэнергии передавать в городские электрические сети. Проект реконструкции завода, получил положительное заключение государственной экологической экспертизы. Сейчас завод способен решить проблему с утилизацией ТБО, образующихся в Северно-Восточном административном округе г. Москвы, сократить объем полигонного захоронения, уменьшить потребность в парке мусоровозов, сократить расход потребляемого ими горючего и улучшить экологическую обстановку в городе Москве. Доставка ТБО на МСЗ №2 осуществляется автотранспортом. По прибытии на завод машины взвешиваются на весах и проверяются на отсутствие радиации.

Разгрузка ТБО производится в бункер-накопитель объемом 39000м3 находящийся в приемном отделении завода. Двумя мостовыми грейферными кранами обеспечивается распределение ТБО по всему бункеру-накопителю, перемешивание его, удаление крупно-габаритных предметов, а также загрузка в приемные воронки котлов.

После загрузки в воронку котла ТБО питателем подаются на колосниковую решетку. Питатель и колосниковая решетка приводится в движение гидроцилиндрами и имеют возвратно-поступательный ход.

После сгорания ТБО на колосниковой решетке образуется шлак, который направляется в водяную ванну, откуда специальным устройством выгружается на ленточный транспортер, которым транспортируется в бункер-накопитель шлака. По ходу движения шлака по конвейеру из него отделяется черный металл, который потом сдается на переработку. Количество отделяемого металла около 1,5 тыс. тон в год. Количество шлака составляет 20% от количества сожженного ТБО по весу, а по объему соотношение ТБО/шлак –12/1.

Из бункера накопителя шлак в настоящее время направляется на полигон захоронения ТБО, принадлежащий ГУП "Экотехпром", на что имеется разрешение ГУПР Министерства природных ресурсов по г. Москве.

На заводе ведутся работв по запуску цеха по переработке золошлаковых отходов с использованием отечественной технологии. C запуском этого цеха завод становится безотходным. В мировой практике мусоросжигания, как правило, шлак используется для подсыпки дорог, а зола хоронится в землю на специальных полигонах.

Как известно, сжигание ТБО сопровождается образованием ряда вредных веществ: оксидов азота оксидов серы, оксида углерода, хлорида и фторида водорода, диоксинов и фуранов, поэтому в состав технологического оборудования мусоросжигательных заводов должны быть включены системы пылегазоулавливания, обеспечивающие снижение содержания вредных веществ в дымовых газах до требуемых норм. МСЗ № 2 - первое в России предприятие, на котором реализована 4-х ступенчатая система газоочистки, обеспечивающая требования европейских стандартов по выбросам вредных веществ с дымовыми газами, принятые для установок сжигания ТБО. Мусоросжигательный котел помимио утилизации тепла выполняет функции первой ступени очистки дымовых газов. В полурадиационной части котла, где за счет оптимизации режима горения ТБО на колосниковой решетке, происходит разложение диоксидов и°950 Iподдерживается температура 850 - фуранов, так как дымовые газы находятся в этой зоне более 2 секунд. Автоматически включается газовая горелка, снижения температуры ниже 850 которая поддерживает температуру в зоне дожигания в нужном диапазоне. Технологическое оборудование для очистки дымовых газов мусоросжигательных котлов завода, за исключением оксидов азота, было поставлено в комплекте с основным оборудованием французской фирмой КНИМ. Для очистки газов от оксидов азота была использована отечественная технология, разработанная и запатентованная Российским государственным университетом нефти и газа им. И.М. Губкина.

В связи с тем, что МСЗ № 2 расположен в черте города, в зоне жилой застройки, Департаментом природопользования и охраны окружающей среды г. Москвы был установлен лимит по выбросам, соответствующий концентрации оксидов азота в дымовых газах 50 – 70 мг/м3, что значительно ниже европейских норм.

Технологическая схема системы некаталитической очистки дымовых газов мусоросжигательных котлов от оксидов азота, реализованная на МСЗ № 2 такова. Твердый карбамид из хранилища с помощью винтового питателя поступает в емкость для приготовления раствора, куда одновременно подается химочищенная вода. Приготовленный 40 %-ный раствор карбамида автоматически по сигналу датчика уровнемера перекачивается в рабочие емкости, затем насосами-дозаторами подается в смесители, где смешивается с паром. Полученная восстановительная смесь посредством специальной распределительной системы вводится в расчетную зону топочной камеры мусоросжигательных котлов.

Его содержание в очищенных газах регламентируется и в соответствии с международными нормами не должно превышать 10 мг/м3.

При температуре порядка 850 Сº степень очистки составляет около 60 %, с увеличением температуры до 900 Сº она возрастает до 70 % и достигает максимальных значений на уровне 80 – 85 % при температуре 970 – 990 Сº.

Концентрация аммиака в очищенных газах при температуре выше 900 Сº, характерной для штатного режима работы мусоросжигательных котлов, не превышает 10 мг/нм3 и составляет, как правило, 3 – 5 мг/нм3. По основным технологическим показателям (степени очистки газов от оксидов азота и содержанию аммиака в очищенных газах) система очистки превосходит зарубежные аналоги, а ее стоимость примерно на порядок ниже. Внедрение отечественной технологии очистки на МСЗ № 2 обеспечило экономию средств за счет замещения импорта около 3,5 млн. долларов США. После очистки в рукавном фильтре дымовые газы удаляются через дымовую трубу высотой 100м.

В дымовой трубе установлен газоанализатор, предназначенный для непрерывного контроля содержания вредных веществ в дымовых газоов.. Эти показатели периодически замеряется группой аналитического контроля Департамента природопользования и охраны окружающей среды. Содержание диоксинов и фуранов не превышает европейских нормативов и составляет не более 0,1 нг/нм3 и 1мг/нм3 соответственно.

Исходный продукт – ТБО. Фракционный и морфологический состав ТБО из жилого фонда

Таблица 1

Морфологический и фракционный состав ТБО

Компоненты ТБО	Размер фракций, мм						И Т О Г О
	> 250	250-200	200-150	150-100	100-50	< 50
Бумага, картон	0,26	3,79	7,92	11,79	7,24	1,72	32,72
Пищевые отходы	-	-	1,56	3,01	11,11	21,5	37,18
Дерево, листья	-	0,25	0,32	0,25	0,44	0,19	1,45
Металлы	-	1,12	0,56	1,49	2,62	1,49	7,28
Кости	-	-	-	0,57	0,52	0,41	1,5
Кожа, резина	-	0,16	0,05	1,05	0,16	0,16	1,58
Текстиль	0,07	0,97	0,75	1,27	0,89	0,3	4,25
Стекло	-	0,08	0,04	0,28	1,82	1,55	3,77
Камни, керамика	-	-	-	0,24	0,61	0,24	1,09
Полимерн. мат-лы	0,22	1,12	1,33	0,77	0,77	0,77	4,98
Отсев < 16 мм	-	-	-	-	-	4,2	4,2
И Т О Г О	0,55	7,49	12,53	20,72	26,18	32,53	100

Конечные продукты:

• •    Металл черный, прессованный в брикеты 400х400х400 мм. Годовой объем составляет 720,2 тонн (расчет представлен в приложении 15).

• •    Пар - 299328 т/год. Давление - 13 ати.

• •    Электроэнергия – 18,7*10⁶ кВтч/год. (часть используется на собственные нужды завода). Параметры: частота - 50 Гц, напряжение -10,3±10% кВ

• •    Гранулят 8811 т/год. марка по дробимости М600, размеры - 5 -20мм).

Классификация ТБО

Из множества представленных в различной литературе способов классификации ТБО, можно выделить несколько самых распространённых заметок.

По качественному составу ТБО подразделяются на: бумагу (картон); пищевые отходы; дерево; металл черный; металл цветной; текстиль; кости; стекло; кожу и резину; камни; полимерные материалы; прочие компонеты; отсев (мелкие фрагменты, проходящие через 1,5-сантиметровую сетку).

Рис. 1. Классы опасности отходов производства и потребления.

По характеру и степени воздействия на природную среду они делятся:

• -    отходы 1 класса опасности чрезвычайно опасные

• -    отходы 2 класса опасности высокоопасные

• -    отходы 3 класса опасности умеренно опасные

• -    отходы 4 класс опасности малоопасные

К опасным ТБО относятся: попавшие в отходы батарейки и аккумуляторы, электроприборы, лаки, краски и косметика, удобрения и ядохимикаты, бытовая химия, медицинские отходы, ртутьсодержащие термометры, барометры, тонометры, лампы.

Одни отходы (например, медицинские, ядохимикаты, остатки красок, лаков, клеев, косметики, антикоррозийных средств, бытовой химии) представляют опасность для окружающей среды, если попадут через канализационные стоки в водоемы или как только будут вымыты со свалки и попадут в грунтовые или поверхностные воды. Батарейки и ртутьсодержащие приборы будут безопасны до тех пор, пока не повредится корпус: стеклянные корпуса приборов легко бьются еще по пути на свалку, а коррозия через какое-то время разъест корпус батарейки. Затем ртуть, щелочь, свинец, цинк станут элементами вторичного загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод.

Бытовые отходы характеризуются многокомпонентностью и неоднородностью состава, малой плотностью и нестабильностью (способностью к загниванию).

Из общего количества отходов, ежегодно образующихся на предприятиях, города большую часть составляют инертные твердые отходы, и малую часть - промышленные токсичные ТБО. Наиболее распространенные и общепринятые способы обращения с ТБО – термическое уничтожение (сжигание) и захоронение на специальных полигонах. Также, в мировой практике применяются биотехнологии для переработки ТБО в компост (получение удобрений). Эти же технологии позволяют преобразовывать ТБО в так называемый биогаз. Эффективный рециклинг ТБО – их сортировка для отделения полезных фракций с последующей переработкой. Использование классических технологий предполагает образование большого объема золошлаковых отходов (до 27%), которые подлежат захоронению на полигонах как опасные отходы, при этом происходит загрязнение атмосферы.

В связи с качественным изменением всей структуры работы завода можно выделить целый ряд преимуществ:

• •    Завод будет получать прибыль от продажи вторсырья.

• •    Перспектива выхода на западные ранки (Финляндию, Австралию, Германию и.т.д) так как при строительстве асфальтных покрытий и велосипедных дорожек используются от 40 до 60% шлаков МСЗ

• •    Часть электроэнергии, выработанная турбинами завода передается во внешние сети Мосэнерго.

• •    От полученной прибыли завод сможет увеличить мощности с 740 тыс. т ТБО/год до более чем 3 мил т/год.

Анатация