Короткий опис процесу безполуменевої газифікації утворювання комунальних відходів на обладнанні комплексу.  

Склад комплексу безполуменевої газифікації

До складу комплексу безполуменевої газифікації комунальних відходів що утворюються, будуть входити наступні основні блоки:

  • Блок селекції завантажуємого матеріалу - для сортування вступників відходів (відбору каменів і піску, брухту металів, скла і харчових відходів з біомасою)
  • Блок безполуменевої газифікації - для вироблення синтез-газу і коксу
  • Блок біологічного газу - для переробки харчових відходів і біомаси

Додатково, за опцією і на прохання замовника, можуть знайти своє застосування установки з випуску із синтез-газу енергетичних ресурсів або різноманітної хімічної продукції, а також морозильні камери або тепличні господарства. Застосування в комплексі останніх (як опція) пов'язано виключно з можливістю утилізації коксу виробляємого по технологічному процесу, а також з використанням надмірно одержуваної теплової та електричної енергії.

Блок селекції утворюються комунальних відходів

Блок селекції призначений для сортування та подрібнення утворених комунальних відходів,  з метою їх підготовки для модулів безполуменевої газифікації, вибірки харчових відходів і рослинної маси для блоку біологічного газу з енергетичним обладнанням, а також відбору вторинної сировини у вигляді брухту чорних і кольорових металів, скла для їх подальшої реалізації на сторону. Паралельно буде проводитися відсіювання інертних матеріалів у вигляді піску, каменів і будівельного сміття.

Блок біологічного газу з енергетичним обладнанням

Відсортована частина сировини, у вигляді харчових відходів і біомаси, має свої особливості, тому для їх переробки потрібна наявність додаткової ділянки попередньої підготовки (подрібнення, відділення неорганічних включень і пастеризація).

Накопичення подібної частини підготовленої сировини розраховане на 1-2 дня і відбувається в приймальному резервуарі. Після приймального резервуара харчові відходи перекачуються в реактор, в якому знаходяться від 8 до 10 діб. Там створюються спеціальні температурні умови від + 25 ° С до + 28 ° С з дотриманням відповідної по технологічному процесу вологості з контролем рівня рН. З реактора йде дозована подача сировини в біологічний блок для збереження бактеріального балансу в біологічному субстраті. Відпрацьований біологічний субстрат завантажується і розвантажується автоматично. Після розвантаження біологічний субстрат поділяють на тверді біологічні добрива і рідкі біологічні добрива. Одержуваний біологічний газ збирається в зовнішніх газгольдерах і використовується для вироблення необхідної для комплексу електричної і теплової енергії. Відведення біологічного газу відбувається по трубопроводу, який оснащений пристроями автоматичного відведення конденсату і запобіжними пристроями, які захищають газгольдер від перевищення допустимого тиску. З газгольдера біологічний газ безперервно подається на газову поршневу установку для вироблення електричної і теплової енергії. Управління роботою всім блоком біологічного газу з енергетичним обладнанням здійснюється по командам з центрального програмного модуля.

Блок безполуменевої газифікації підготовлених відходів (термоліз)

Виробничий процес утилізації комунальних відходів які утворюються за технологією термоліза виглядає по схемі наступним чином.

Підготовлені і відсортовані тверді побутові відходи (без харчових відходів і біомаси, а також без інертних матеріалів), які поступають для переробки, складуються. Зі складу вони формуються в завантажувальні партії і подаються в установку газифікації. Поступаючи відходи (за рахунок прямого і непрямого їх нагрівання за допомогою виробленого синтез-газу) підвищуються в своїй температурі, відбувається випаровування води і відокремлюється кисень. Висушені відходи через апарати з шнеків надходять в багатокаскадний реактор термоліза для безполуменевої своєї газифікації при температурі від 400°С до 950°С. Кожен реактор термоліза складається з двох камер газифікації. В ході реакції безполуменевої газифікації утворюється синтез-газ, який далі надходить у відділення збагачення газу і там же відбувається його очищення від шкідливих домішок і побічних продуктів. Полукоксування і фумігація твердих побутових відходів відбувається в обох камерах газифікації при різних температурах. Нагрівання, необхідне для процесу коксування, здійснюється за допомогою грілок в камерах згорання на зовнішньому кожусі реактора термоліза.

Контроль роботи реакторів газифікації і гарантія їх безпечної експлуатації реалізовані за допомогою ряду вимірювальних зондів і системи безпеки, сконцентрованої в єдину диспетчерську систему. Газопровідна система захищена від надлишкового тиску наявністю належної кількості контрольно-вимірювальних мембран. У разі підвищення внутрішнього тиску або в разі аварійної ситуації, газ, що утворюється відводиться до факела. Додатково є система забезпечення водою і водяною парою для моментальної зупинки реакції газифікації.

До реакторів газифікації приєднується каскад з двох послідовних агрегатів коксування. У них відбувається подальше термічне розкладання побутових відходів разом з первинним коксівним матеріалом для виділення синтез-газу. Як і реактор термоліза, агрегати коксування забезпечені обігрівальним кожухом для прямого нагріву. Одержуваний в результаті твердий залишок у вигляді коксу, який після відповідного охолодження за допомогою пари і води передаються в закриті ємності. У відділенні збагачення синтез-газ проходить систему скруберів, відокремлювачів, ємностей і насосів. До кожного реактору підключений скруббер (установка абсорбційної очистки газу). Після них газові потоки обох ліній з'єднуються і прямують через каскади абсорбційної очистки, які абсорбують, при своїй циркуляції, конденсат з коксівного газу, одночасно охолоджуючи його. При технології термолізу органічні речовини розпадаються на коротко ланцюгові вуглеводні, а окис металів, як і окис інших неорганічних речовин (наприклад, з'єднання окису сірки), редукуються. При очищенні синтез-газу досягається повна конденсація аліфатичних і ароматичних речовин. Вміст шкідливих домішок (наприклад, HCL) скорочується за рахунок нейтралізації вапняною водою, з дотриманням запропонованих вимог.

Масловмісне робоче середовище і вода відокремлюються за допомогою масляних сепараторів. Стічна вода додатково очищається активованим вугіллям і біологічним очищенням стічних вод установкою термоліза. Після цього стічні води можуть виводитися в систему відводу стічних вод промислових і виробничих зон.  Повітря процесу термолізу, що відходить, потрапляє в біологічну очистку повітря, що відходить. Для усунення емісії запахів газів, що відходять, супутніх очищення стічних введення і багатоступінчастої сушінні відходів, вони відводяться з робочих зон по системі трубопроводів з інтегрованими біологічними прокладками.

Технологічний газовий потік, після проходження всіх процесів очищення, потрапляє в сховище газу. Сховище газу служить для прийому і буферизації синтез-газу, отриманого в процесі термолізу, для забезпечення харчування реакторів і агрегатів коксування, а також призначається для відводу газу споживачеві, за допомогою компресорної станції. За допомогою зворотного змішання виробленого газу, його якість з реакторних ліній зрівнюється. Одержуваний синтез-газ йде на прохання замовника із застосуванням додаткового обладнання по опції або на генерацію енергетичних ресурсів, або на виробництво різноманітної хімічної продукції.

Захисна система складається з факела, який служить, в разі аварійної ситуації, надійним відведенням синтез-газу з коксуючої установки або зі сховища газу. Сполучні трубопроводи оснащені арматурою, яка при відключенні енергозабезпечення автономно відкривається. З'єднання реакторів газифікації з факелом оснащені запобіжними мембранами для недопущення аварійного підйому тиску.

Для харчування установок використовується стічна вода з систем водопідготовки, яка потім повертається назад. Органічні залишки періодично вилучаються і завантажуються на установку термоліза. Система циркуляції води для очищення технологічного газу містить охолоджуючі установки, які в контурі циркуляційного водопостачання з'єднані з теплоносієм, що працюють на повітрі навколишнього середовища

Схеми процесу безполуменевої газифікації відходів

Стадия сортировки отходов

Сортувальна станція
призначена для попередньої селекції утворених комунальних відходів, з метою відбору харчових відходів і біомаси, металу і скла, каміння, кераміки, піску та побутового будівельного сміття.
Відходи що надходять

Утворені комунальні відходи тимчасово складується на майданчику перед сортуючою станцією.

Завантаження

Одним навантажувачом відбираються окремо великогабаритні речі (дивани, шафи, телевізори, монітори комп'ютерів і т.д.). Іншим навантажувачом здійснюється постійне завантаження побутових відходів в бункер накопичувача для подачі на сортуючу станцію.
Вібраційне сито
Конвеєр-підйомник транспортує відходи з бункера накопичувача на конвейер- розподільник, з якого ці підготовлені відходи потрапляють на шайбове та вібраційне сито для просіювання дрібного матеріалу (пісок, каміння, кераміка і дрібне побутове будівельне сміття).
Станція ручного сортування (1)
Матеріал з вібраційного сита потрапляє на сортувальний конвеєр, розташований в закритій кабіні сортувальної станції для селекції харчових відходів і біомаси, скла, залишку металів після їх уловлювання до подачі на сортуючу станцію.

Станція ручного сортування (2)

Відсортовану на конвеєрі вторинну сировину, у вигляді скла і залишку металів, а також харчові відходи і біомаса, направляється на кожному робочому місці в шахти для скидання матеріалу.

Магніти

Після проведення попереднього сортування відходів в закритій кабіні ручним способом, вхідна сировина направляється через ряд магнітів для уловлювання залишається брухту чорних і кольорових металів.

Обробка металів

Зібрана вторинна сировина у вигляді брухту чорних і кольорових металів підлягає пресуванню і пакуванню.

Шредер

Після проведення відбору брухту чорних металів вхідну сировину по конвеєру подається на шредер, з метою подрібнення відходів, які пройшли стадію сортування, до необхідних параметрів, для подальшої поставки в реактори безполуменевої газифікації.

Завершальний етап сортування

Підготовлені і відсортовані побутові відходи складуються на пристосований для цих цілей промисловий бетонний майданчик для подальшої подачі його в блок безполуменевої газифікації.

Стадия переработки сырья

Блок безполуменевої газифікації лінія 1 і лінія 2

Сировина яка пройшла стадію сортування та подрібнення до необхідних параметрів, надходить з промислового майданчика на блок безполуменевої газифікації для вироблення синтез-газу.

Подача підготовленої сировини в блок газифікації

Відсортовані та підготовлені відходи зі складу на промисловому майданчику формуються в завантажувальні партії і подаються в блок безполуменевої газифікації.

Головний реактор і реактор другого рівня

блок сепарації

У приєднаному до реакторів безполуменевої газифікації блоці сепарації вироблений синтез-газ проходить очищення від дрібних мінеральних часток і пилу

блок безпеки

Контроль роботи реакторів термолиза і гарантія їх безпечної експлуатації реалізовані за допомогою ряду вимірювальних зондів і системи безпеки, сконцентрованої в єдину диспетчерську систему.

Стадия очистки синтез-газа

1 ступінь очищення синтез-газу

У відділенні збагачення вироблений синтез-газ проходить систему скруберів, відокремлювачів, ємностей і насосів. До кожного реактору підключений скруббер (установка абсорбційної очистки газу).

2 ступінь очищення синтез-газу

На другому ступені очищення синтез-газу відбувається первинне зменшення вмісту в ньому шкідливих домішок (наприклад, HCL) за рахунок нейтралізації вапняної водою, з дотриманням запропонованих вимог.

3 ступінь очищення синтез-газу

На третьому ступені відбувається остаточне очищення синтез-газу від шкідливих домішок.

4 ступінь очищення синтез-газу

На четвертій сходинці очищення синтез-газу досягається повна конденсація аліфатичних і ароматичних речовин. Під час останнього циклу шкідливі речовини і легкі частинки виводяться в пов'язаному з робочим середовищем стані.

Очистка воды и отходящего воздуха

Сепаратор рідкої фракції, очищення води

Масловмісне робоче середовище і вода після реакторів безполуменевої газифікації відокремлюються за допомогою масляних сепараторів.

Очистка води

У блоці водоочищення присутня в технологічному процесі стічна вода після реакторів термолиза додатково очищається активованим вугіллям і біологічної обробкою стічних вод. Після цього стічні води можуть бути відведені в систему відводу стічних вод промислових зон.

Очищення води, повітряний стриппер

Блок повітряного стриппера використовується для біологічної очистки повітря, що відходить при проведенні процесу термолізу, а також для усунення емісії запаху, супутнього очищення стічних вод.

Порівняльні показники різних технологій утилізації та переробки утворюються комунальних відходів

Таблиця 1

#

Показателі

Одиниця
виміру

Технологія

Термічна переробка

Плазменная

Бесполуменева
газифікація (термоліз)

Компостування (біологічна газифікація)

*
Спалювання

**
Піроліз

1

Удільні експлуатаційні витрати

евро/1т ТБО

34-45

30-35

45-57

45-55

27-32

2

Удільні экологічні платежі

евро/1т ТБО

2

2

1

нет

2

3

Удільні доходи підприємства

евро/1т ТБО

20

17

5

90-200

5

4

Удільні енергетичні витратие

КВт/1т ТБО

50 - 70

50 - 70

500

65

90-120

5

Удільна займана площа

м²/1т ТБО в год

0,1-0,2

0,15-0,30

0,1-0,2

0,1

0,4-0,6

Екологічні аспекти

6

Наявність відходів виробництва

% от маси ТПВ

23 - 28 (зола та шлак)

25 -30 (коксовий залишок)

дрібно-дисперсная пил, возгони важки металів

пісок і камені від сортування, золи та шлаку немає

20 - 25 (не компости-
руемі фракції)

7

Забруднення грунту

 

тільки наявність відвалу шлаку

тільки коксовий залишок

практично нема

нема

Практично нема

8

Забруднення грунтових вод

 

нема

нема

нема

нема

нема

9

Забруднення атмосфери

 

в межах норм

в межах норм

важкі метали

нема

в межах норм

Отримувані продукти переробки ТПВ

10

Енергія виробленого пара ***

МВт/1 т ТПВ

160

120

нема

нема

нема

11

Електроенергія

МВт/1 т ТПВ

0,40

0,30

0,50

1,5-2,5

нема

12

Компост

% від маси ТПВ

нема

нема

нема

нема

50

13

Чорний метал

-«-

2

2

3

3

3

14

Кольоровий метал

-«-

-

0,3-0,4

-

0,3-0,4

0,3 -0,4

15

Інше вторсировина

-«-

-

5 -10

15 - 20

Склобой 3-6

5- 10

* Технологія спалювання розглянута на прикладі використання топкових пристроїв з колосниковими гратами.
** В якості технології піролізу розглянута система з піролітичним реактором, що працює при середній температурі 850 ° С.
*** Виробляєма водяна пара використовується для виробництва електроенергії (власне і зовнішнє споживання), технологічних потреб і власних потреб заводу (опалення, вентиляція, ГВС)

Порівняння технологій: на прикладі діючого заводу спалювання відходів в Баку (Азербайджан), проекту заводу в Бурятії (Росія), і проекту заводу з безполуменевої газифікації відходів

 Таблиця 2

Показники

Одиниця вимірювання

* Сміттєспалювальний завод IV покоління в Баку (Азербайджан). Побудований французькою компанією "CNIM S.A."

Проект впровадження комплексу безполуменевої газифікації THERMOTEC POWER в Російській Федерації

Проєкт заводу Mitsubishi Heavy Industries Ltd в Бурятії (Росія)

Потужність переробки відходів  на рік

Тон

500 000

240 000

240 000

Генерація електроенергії

МВт/г

28

25

10,2

Використання природного газу в процесі виробництва

Так/Ні

Так

Ні

Так

Залишки на захоронення

Так/Ні

Так

Ні

Так

Кількість створених нових робочих місць

Людина

100

100

100

Приблизна займана площа

Га

20

4,5

7,0

* Посилання на публікацію в мережі Інтернет (джерело наведених даних)   http://vesti.az/news/119327

Порівняння технології спалювання комунальних та промислових відходів з технологією безполуменевої газифікації вказує на користь останньої.