Энергия из отходов. Энергетическая утилизация отходов

Энергия из отходов. Зачем нужно перерабатывать отходы в энергию

Ежегодно в России:

• Образуется 55-60 млн тонн твердых коммунальных отходов (ТКО)
• Более 300 млн м³ отходов образуется на предприятиях деревообрабатывающей промышленности
• Более 700 млн тонн органических отходов образуется ежегодно на предприятиях агропромышленного комплекса.

Энергия из отходов – это электричество, пар и горячая вода для обеспечения нужд промышленных предприятий или городского хозяйства, а также решение сразу нескольких экологических задач:

• Утилизация отходов, не подлежащих переработке
• Сокращение площади территорий, отчуждаемых под захоронение отходов или складирование отходов предприятий
• Экономия ограниченных ресурсов ископаемого топлива, используемого на традиционных электростанциях, и снижение затрат на него.

Какие отходы можно перерабатывать в энергию

Самые распространенные виды топлив из отходов:

• Древесные отходы: природная древесина, кора, щепа, промышленная древесина, древесные опилки, фанера
• Сельскохозяйственные отходы: лузга подсолнечника, рисовая шелуха, кукурузные початки, солома
• Отходы животноводства: куриная подстилка
• Отходы городского хозяйства: иловые осадки, RDF-топливо.

RDF (refuse derived fuel или твердое восстановленное топливо) — это вторичное сырье, получаемое из сортированных коммунальных отходов. В его состав могут входить: органические отходы (бытового происхождения), резина, пластик, картон, бумага, дерево, кожа, синтетические ткани, текстиль, полимерные материалы. Технология производства RDF предполагает предварительную сортировку и утилизацию опасного мусора, и в составе данного топлива никогда не будет стекла, металлов, веществ, содержащих хлор.

Энергия из отходов: зарубежный опыт и ситуация в России

Во многих странах энергетическая утилизация отходов – важный элемент системы управления отходами. Так, по данным «Конфедерации европейских заводов по производству энергии из отходов» (CEWEP) в 2018 году доля отходов, сжигаемых с целью получения энергии, составила в странах ЕС в среднем 28%. Среди лидеров в области получения энергии из отходов страны, известные своей высокой экологической ответственностью: Финляндия (57%), Швеция (53%), Дания (51%)

Утилизация отходов коммунального хозяйства в странах Европы

В России до сих пор основным способом обращения с отходами остается их захоронение: 94% твердых коммунальных отходов сегодня вывозятся на мусорные полигоны. Однако в ближайшие годы систему управления обращения с отходами ожидает серьезное реформирование. В рамках Национального проекта «Экология», утвержденного в 2018 году, стартовали:

• Федеральный проект «Чистая страна», направленный на ликвидацию несанкционированных свалок, восстановление территорий и ликвидацию накопленного экологического вреда.
• Федеральный проект «Комплексная система обращения с твердыми коммунальными отходами», направленный на создание инфраструктуры, позволяющей утилизировать и перерабатывать отходы коммунального хозяйства.

Мировая практика позволяет прогнозировать активное развитие технологий энергетической утилизации в связи с развитием системы обращения с коммунальными отходами.

Сейчас же собственные энергоисточники на отходах строят и эксплуатируют промышленные предприятия лесоперерабатывающей и целлюлозно-бумажной агропромышленной отраслей, вырабатывающие электричество, пар и горячую воду из древесных отходов: фанеры, щепы, коры, опилок и т.п. Еще один сектор, имеющий значительные перспективы в области энергетической утилизации отходов производства — агропромышленное производство. Лузга подсолнечника, рисовая шелуха, кукурузные початки, солома – все эти отходы, образующиеся при сборе урожая и переработки сельскохозяйственной продукции, могут стать отличным топливом для собственной ТЭЦ или котельной на отходах, обеспечивающей до 100% потребностей в энергии.

Энергия из отходов: польза или экологическая угроза?

В общественном сознании сжигание мусора прочно ассоциируется с выбросом токсичных веществ в атмосферу, накоплением их и угрозой для здоровья людей.

На самом деле ТЭЦ на RDF-топливе не сжигают мусор с ближайшего полигона, а являются частью целой системы обращения с отходами, в которой первое и ключевое звено – сортировка отходов. На этом этапе все отходы, способные выделять при сгорании токсичные вещества, удаляются.

В идеале в составе RDF-топлива нет металлов, стекла или веществ, содержащих хлор, а современные системы автоматики и контроля обеспечивают постоянный мониторинг параметров работы оборудования и состава продуктов сгорания.

По данным CEWEP в период с 1990 по 2000 год выбросы диоксинов на заводах по переработке отходов в Германии сократились с 400 г до менее 0,5 г в год, в то время как количество термически обработанных отходов более чем удвоилось за тот же период.

Однако ряд опасений и возражений экологов оправданы, а именно:

• Если в стране не отлажена сортировка отходов, нет культуры раздельного сбора отходов и прозрачных автоматизированных систем их сортировки на станциях сбора отходов, гарантировать безопасность RDF-топлива и состав продуктов сгорания невозможно.
• Сжигание мусора конкурирует с более экологичными переработкой и сокращением их объема за счёт осознанного потребления. Если признать энергетическую утилизацию приоритетным способом обращения с отходами и построить значительное количество энергоисточников на RDF-топливе, то снижать количество отходов и развивать их переработку у нас не будет стимула. Более того, развитие системы переработки и мероприятия, направленные на сокращение массы отходов, идут вразрез с экономическими показателями проектов по энергетической утилизации, поскольку сокращает топливную базу таких энергоисточников.

Но энергетическая утилизация отходов – это не только сжигание ТКО. В России с ее развитыми лесной промышленностью и активно растущим сельскохозяйственным производством огромной проблемой являются отходы растительного сырья.

Отходы биомассы. Безопасное топливо с нулевой стоимостью

Кора, опилки, щепа, лузга, солома — эти и другие отходы растительного происхождения образуются в огромных количествах на перерабатывающих предприятиях. Их складируют на предприятиях и вывозят на полигоны.

Такие отходы для производственных предприятий — бесплатное топливо.

Состав отходов биомассы прозрачен,  а использование этих отходов для выработки энергии не связано с рисками выброса токсичных веществ в атмосферу, а напротив, позволяет снизить негативное воздействие на окружающую среду за счет:

• сохранения и восстановления почвенных ресурсов на территориях, используемых для захоронения таких отходов,
• сокращения выбросов метана, выделяемого при разложении отходов на свалках,
• замещения ископаемого топлива углерод-нейтральной биомассой для снижения выбросов СО2.

Энергетическая утилизация: типы энергоисточников на отходах

Отходы производства можно использовать в качестве топлива для собственной котельной или ТЭЦ на отходах. Оптимальный тип энергоисточника определяют исходя из количества отходов и потребностей предприятия в энергоресурсах.

Самые востребованные варианты сегодня это:

• ТЭЦ на отходах с паровыми турбинами – автономный источник тепловой и электрической энергии, который позволит полностью исключить затраты на покупку электроэнергии, пара и горячей воды у внешних поставщиков, обеспечить стабильное энергоснабжение и повысить категорийность энергоснабжения, а также при значительном объеме отходов получать дополнительную прибыль за счет сбыта энергии сторонним потребителям.
• Технологическая термомасляная установка (ТМУ) – автономный и экономичный источник тепла, позволяющий обеспечить стабильное теплоснабжение технологических потребителей на производстве. Отличный вариант для предприятий деревообработки, потребляющих значительное количество тепла в технологических процессах.
• Котельная на биотопливе – автономный источник тепла, который позволит исключить затраты на покупку тепловой энергии у внешних поставщиков и обеспечить стабильное теплоснабжение предприятия с минимальными потерями тепла за счет размещения в непосредственной близости от отапливаемых объектов.

Технология сжигания для получения энергии из отходов

Тем, кто всерьез рассматривает перспективу строительства собственной котельной или ТЭЦ на отходах производства, мы расскажем о том, как выбрать технологию сжигания.

На сегодняшний день используется три основных способа сжигания твердого топлива: вихревой, факельный и слоевой. Лучше всего потребностям предприятий, планирующих утилизировать необработанные отходы, отвечает слоевое сжигание.

Среди технологий слоевого сжигания в свою очередь можно выделить сжигание на колосниковой решетке и сжигание в кипящем слое. Последняя позволяет работать с любыми видами топлива, кроме пылевидного, хорошо работает с низкокалорийными топливами и имеет отличные экологические показатели процесса горения. Однако ввиду сложной и дорогой в строительстве и эксплуатации конструкции, с экономической точки зрения применение топок на кипящем слоя целесообразно только на мощных энергетических котлах с давлением 100 бар и выше, т.е. преимущественно на крупных ТЭЦ ЦБК.

Выработка тепла и получение энергии из отходов: в диапазоне единичной мощности от 500 кВт до 50 МВт для обеспечения собственных нужд предприятия наиболее подходящим является использование топок, оборудованных колосниковыми решетками.

В целом такие топки подходят для сжигания топлива разного состава, высокой влажности и высокой зольности, позволяют использовать смеси нескольких видов топлива, а потому достаточно универсальны и отлично работают с отходами деревообработки и сельского хозяйства. Но, разумеется, если тип колосниковой решетки подбирается грамотно с учетом характеристик используемого топлива.

Энергия из отходов. Использование древесного мусора в качестве топлива

В сегменте котлов малой и средней мощности технология сжигания на колосниковых решетках всесторонне отработана с точки зрения применяемых конструкторских решений и материалов. Это позволяет тем, кто планирует строить ТЭЦ на отходах производства сегодня, достаточно просто, обратившись к специалистам, выбрать гарантированно работоспособное и эффективное решение для своего предприятия на основании анализа характеристик топлива и условий эксплуатации установки.

Ищете решение для своего производства?

Компания «Первый инженер» проектирует и строит промышленные энергоисточники на отходах растительного и древесного сырья. Если вы хотите вырабатывать тепло или электроэнергию из щепы, опилок, коры, других отходов древесины, в также подсолнечной лузги, рисовой шелухи и других растительных отходов, мы будем рады помочь вам в выборе оптимального решения.