Мусороперерабатывающий завод по утилизации твердых органических отходов природного и синтетического происхождения в газ, топливо, электроэнергию

Введение

Утилизация бытовых отходов, иловых осадков сточных вод, отработанных автомобильных шин, отходов деревообработки, нефтепереработки, сельскохозяйственных и медицинских отходов – острейшая проблема современности.
Применяемые до сих пор методы утилизации отходов – захоронение и сжигание – показали свою нежизнеспособность и привели ряд стран на грань экологической катастрофы.
Вместе с тем, решающее свойство указанных материалов – содержание углерода – основного источника энергии современной цивилизации, - однозначно определяет приемлемый способ их переработки.
За последние 20 лет, параллельно с ростом цен на ископаемые углеводороды, стремительное развитие получила технология газификации, позволяющая производить из отходов синтетический или генераторный газ – смесь СО и Н2 с теплотворной способностью 1200 Ккал – альтернатива природного газа, мазута и угля в паровых котлах, дизельного топлива в дизель-генераторах, универсальное сырье для производства продуктов органической химии, включая моторные топлива второго поколения.

Технология

Технология БиоРЕКС™ представляет идею взвешенного взаимодействия с природой при утилизации отходов и разработке полезных ископаемых, а также способ объединения нескольких производств в высокоэффективную технологическую линию в полностью безотходном цикле, в соответствии с самыми строгими требованиями природоохранного законодательства – Локальный энергетический комплекс (ЛЭК).
Применяемые уникальные технические решения позволили создать технологическую линию с нулевым выбросом, перерабатывающую широкий перечень материалов. Автономные, модульные, мобильные, в габаритах 6 и 12-ти метрового морского контейнера – установки не требуют подключения к инженерным сетям, сложных подготовительных строительных работ и пуско-наладки.
Модульность Мусороперерабатывающих заводов БиоРЕКС позволяет менять потребительские свойства изделия по желанию заказчика в момент её приобретения и наращивать, либо менять её возможности в процессе эксплуатации.
Отличие Мусороперерабатывающих комплексов от установок аналогичного назначения в том, что комплексы БиоРЕКС являются полностью конструкторской, а не проектной разработкой. Конструкторские решения позволили существенно уменьшить габариты, массу, и, соответственно понизить стоимость серийной установки.
Мусороперерабатывающие комплексы изготавливаются по принципу «полной технологии» как заводское изделие, проходят испытания в цехах производителя, имеют паспорт и инструкцию по эксплуатации и подлежат упрощенному порядку согласования в органах технического надзора.
Конструкция ЛЭК предусматривает трехкратную гарантию бесперебойности работы Комплекса: суточным запасом топлива, дублированием основных агрегатов с возможностью попеременного отключения для профилактики и оборудованием газгольдера или расходным ресивером для хранения резервного топлива опционально.

Описание технологического процесса

На рисунках приведены схемы компоновки Базового модуля ЛЭК-3000 мощностью 3,0 МВтэ и 5,0 МВтт, в габаритах девяти 12-ти метровых контейнеров, перерабатывающий 3,7 тонны несортированных отходов в час или 30 000 тонн в год. Узел измельчения, бункер подготовленного сырья и узел газификации являются двухъярусными (на рисунке второй ярус не показан). При работе Мусороперерабатывающего оборудования на предварительно сортированных ТБО, линия сортировки не предусматривается и комплекс размещается в восьми контейнерах. По желанию Заказчика, дополнительно предусматривается модуль приема и переработки крупно-габаритного мусора, автомобильных покрышек или медицинских отходов.
Самосвал-мусоровоз заезжает на весовую платформу (1), расположенную перед приемным люком. Система автоматически производит взвешивание. Муниципальные отходы с самосвала-мусоровоза выгружаются в приемный бункер отходов (2). Вид приемного бункера приведен на разрезе А-А. Высота приемного бункера регулируется оператором Комплекса в зависимости от марки автомашины. После загрузки сырья бункер закрывается герметично, подавая сырье на пластинчатый конвейер (3). Конвейер оборудован системами разрывания пакетов и ворошения мусора. Из приемного бункера сырье через герметичную перегородку поступает на полуавтоматическую линию сортировки (4). Линия сортировки оборудована пятью постами ручной сортировки и магнитным сепаратором (5). При сортировке отбираются негорючие материалы: камень, керамика, стекло, цветные черные металлы. Согласно усредненному морфологическому и гранулометрическому составу твердых бытовых отходов содержание негорючих компонентов в исходных ТБО составляет порядка 13 %, из них: черные металлы – 4%; цветные металлы – 0,7%; стекло – 7%; камни, керамика – 1,5%.

Усредненный морфологический и гранулометрический состав твердых бытовых отходов

Компоненты	Общее	Содержание,%
		Фракции, мм
		+200	-200+80	-80
Макулатура (бумага, картон и т.п.)	22,00	6,60	11,40	4,00
Пищевые и растительные отходы	35,00	0,00	9,20	25,80
Текстиль	5,50	3,30	2,00	0,20
Пластмасса	2,00	0,15	1,60	0,25
Полимерная пленка	4,00	1,45	2,50	0,05
Кожа, резина	1,50	0,05	1,45	0,00
Дерево	1,50	1,30	0,20	0,00
Кости	1,00	0,00	0,30	0,70
Черные металлы	4,00	1,30	2,50	0,20
Цветные металлы	0,70	0,00	0,70	0,00
Стекло	7,00	0,00	6,80	0,20
Камни, керамика	1,50	0,75	0,55	0,20
Прочее (включая отсев)	14,30	1,00	5,00	8,30
ИТОГО:	100,00	15,90	44,20	39,90

По расчетным данным выход негорючей фракции составляет 15% (560 кг/час) от исходных ТБО, соответственно на дальнейшую переработку поступает 3,15 тонн отходов в час.
Отсортированные материалы через стенку модуля поступают в накопительные бункеры, прессуются и направляются на продажу. Конструкцией линии сортировки предусмотрены все требования по обеспечению безопасности труда и выполнения санитарных норм.
Отсортированные отходы поступают в шредер (6) для измельчения по классу -10±0 мм, после чего подаются на устройство электромагнитной активации (12), где отходы доизмельчаются, обеззараживаются и активируются. Далее, отходы попадают в бункер хранения готового сырья (7), состоящий из двух контейнеров, объемом 120 м3, который является суточным запасом сырья. В бункере (7) отходы пододвигаются к шнековому каналу (8), по которому измельченная масса поступает к реакторам термохимической конверсии (9) для выработки горючего газа. В бункерах и на линии сортировки создается разряжение воздуха для препятствия распространению запахов.
Из реакторов паро-газовая смесь поступает в аппарат вихревой газоочистки (10), где очищается от примесей пара, частиц золы и масел. Отобранные из газа примеси автоматически собираются и возвращаются в бункер готового сырья на дожиг. Очищенный газ поступает на теплообменный аппарат, где охлаждается со 140оС до 40оС. Далее охлажденный и очищенный газ поступает в дизель-генераторы (11) для производства электроэнергии. Выхлопные газы дизель-генератора с температурой 600оС собираются и частично направляются в реакторы (9), и частично на теплообменный аппарат.
Зола, образующаяся в процессе конверсии извлекается из реактора (9) автоматически при температуре 100-120оС и поступает в устройство электромагнитной активации (12) для выделения из состава золы примесей металлов. Разделенные зола и металлы поступают в накопительные бункеры объемом 1м3. В модулях предусмотрена звукоизоляция и вентиляция.
По желанию Заказчика, Мусороперерабатывающий комплекс может быть укомплектован узлом переработки золы, смеси стекла и минералов и производства строительных материалов.

Основные технические характеристики базового модуля ЛЭК-3000 электрической мощностью 3 МВт

Конструкция Мусороперерабатывающего завода предусматривает полностью герметичную линию приема и подготовки сырья с момента поступления мусора на переработку, что исключает распространение неприятных запахов.
В состав линии не включены брикет-пресс для металлолома и дробилка для минералов и стекла.

Узел приема и подготовки сырья

Узел приема подготовки сырья размещается в первых двух контейнерах и включает:

1. приемный люк выгрузки ТБО;
2. линия сортировки на 5 постов;
3. транспортер подачи сырья в шредер;
4. шредер;
5. бункер хранения готового сырья.

Конструкцией предусматривается полностью герметичная линия приема и подготовки сырья с момента поступления мусора на переработку, что исключает распространение неприятных запахов.
В состав линии не включены брикет-пресс для металлолома и дробилка для минералов и стекла.

Требования к сырью

Технология БиоРЕКС™ позволяет проводить минимальную сортировку ТБО и отказаться от идеи раздельного сбора мусора. Особенности конструкции реактора позволяют подавать на газификацию частицы сырья толщиной до 10 мм и длинной до 200 мм.
Реакторы конструкции БиоРЕКС™ позволяют перерабатывать одновременно несколько видов углеродсодержащего сырья в смеси, что положительно сказывается на энергетическом балансе установки.

Реактор высокотемпературной конверсии

Технология термохимической конверсии углеродсодержащего сырья БиоРЕКС™ занимает лидирующие позиции в сфере переработки отходов и получения энергоносителей по цене оборудования, выходу товарных энергоносителей, экологичности и компактности.
Основой технологической линии является реактор высокоскоростной высокотемпературной конверсии сырья с воздушным дутьем и обращенным отбором газа.

Основные конструктивные элементы реактора:

1. Гидравлический пресс подачи сырья;
2. Съемная крышка реактора;
3. Дутьевые фурмы;
4. Гидравлический пресс отбора золы;
5. Корпус реактора;
6. Проточный вентилятор;
7. Аэродинамический преобразователь;
8. Рама.

Основные преимущества при использовании реакторов БиоРЕКС:

• Реактор перерабатывает 500 кг сырья в час при влажности до 65%. При снижении влажности сырья производительность реактора может достигать 750 кг сырья в час.
• Модуль комплекса включает шесть реакторов общей производительностью 3150 кг сырья в час, вырабатывающий 6300 м3 горючего газа в час с тепловым эквивалентом 9450 кВт.
• Синтез-газ, производимый реакторами БиоРЕКС™ пригоден для сжигания в дизель-генераторе, модифицированном для работы на газе или для сжигания в паровом или водогрейном котле.

Состав синтез-газа:

• Высокий КПД конверсии углерода - до 99%, позволяющий перерабатывать материалы с малым содержанием горючих составляющих (с зольностью до 40%) или с высокой влажностью (до 65%);
• Высокий энергетический КПД;
• Благодаря низкой температуре отбираемого газа и обращенному процессу газификации образование окислов азота, серы, хлора или фтора идет не активно, и содержание вредных веществ находится в пределах ПДК;
• Сера присутствует в газе в восстановленных нелетучих формах (H2S, COS), которые проще поглотить, чем SO2;
• При конверсии происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в безкислородной среде, что дает меньшее количество окислов азота в дымовых газах;
• Зола, выгружаемая из реактора, имеет низкую температуру, не более 300 0С, и практически не содержит остатков углерода.

Реактор полностью герметичен. Подача сырья происходит в верхней части через пневмо-пресс, что позволяет исключить утечку газов из рабочей зоны реактора. Сырье проходит зоны подсушки и газификации.
Для подвода тепла в реактор используется воздушное дутьё. Теплоноситель в рабочую зону подводится радиальным вентилятором через ряды фурм, поддерживая автотермическую реакцию конверсии сырья при ограниченном количестве кислорода. На поддержание реакции расходуется не более 10% сырья.
Перед поступлением в реактор воздух проходит теплообменник и нагревается до температуры 400оС, что увеличивает скорость реакции и уменьшает образование диоксинов. Далее, воздух проходит через аэродинамический преобразователь, активирующий ионы воздуха, и поступает в реактор, способствуя качественной активизации параметров процессов.
Основная рабочая зона реактора имеет рабочую температуру 1300 – 1400оС, что позволяет полностью выделять углерод с эффективностью 98-99% и перерабатывать некоторые виды опасных отходов.
Характеристики газовых выбросов подтвердили высокую экологическую чистоту процесса при сжигании ТБО: концентрация диоксинов в дымовых газах даже без их очистки не превышает 0,1 нг/м3.



Реактор смонтирован в стальной раме или на колесном шасси, в габаритах морского контейнера, что позволяет транспортировать комплекс к новому месту производства и комплектовать установки, включающие от 2-х до 10-ти реакторов мощностью от 1000 до 7500 кг сырья в час.

Система воздухоподготовки и подачи воздуха

Реактор потребляет 1500 м3 воздуха в час. Подача воздуха осуществляется проточно радиальным вентилятором. Перед поступлением в реактор воздух проходит через теплообменный аппарат, нагревается до температуры 400оС и через аэродинамический преобразователь. Подготовленная воздушная смесь поступает в рабочую зону реактора через ряды фурм.

Узел кондиционирования синтез-газа

Требования к очистке синтез-газа различаются в зависимости от состава исходного сырья. Перед подачей синтез-газа в дизель-генератор, газ охлаждается с 150оС до 40оС. Для очистки газа используется вихревой скруббер, который отбирает пары, масла и сажу и массообменный аппарат, который очищает газ от кислотных соединений. Полученная водо-золо-масленная эмульсия возвращается в реактор на конверсию.
Технологией БиоРЕКС ™ предусмотрено отведение сгоревших газов обратно в реактор, где горячие газы способствуют поддержанию рабочей температуры в зоне газификации и экономии сырья на собственное обеспечение.
Наиболее опасные подвижные формы тяжелых металлов, содержащиеся в отходах, при термохимической переработке топлива в реакторе превращаются в неопасные неподвижные окислы металлов, переходящие в золу.
При замене природного газа, мазута или дизельного топлива в тепловых котельных на синтез-газ очистка не применяется. Газ, используемый в водогрейном или паровом котле сгорает полностью, не оставляя следов загрязняющих веществ.
Проведенные исследования на наличие супертоксикантов (диоксинов, дибензофуранов, бенз(а)пирена) в газах показали, что при газификации и дальнейшем сжигании получаемого генераторного газа в горелке или ДВС, содержание этих супертоксикантов в дымовых газах на порядок меньше допустимых величин, принятых в Европе.

Узел генерации энергии

При выработке электроэнергии применяются дизель-генераторы и паровые машины. Их выбор или сочетание целиком зависит от потребностей заказчика в энергоресурсах.
Модуль ЛЭК-3000 имеет в составе восемь силовых агрегатов по 450 кВт каждый.
В когенерационном цикле ЛЭК комплектуются дизель-генераторами отечественного производства или импортными машинами, модифицированными для работы на газе. При переводе дизель-генераторов на синтез-газ показано уменьшение мощности двигателя на 10-15% и увеличение ресурса работы агрегата на 30-40%. Выбор генерирующего оборудования влияет на ресурс агрегата, цену и зависит от пожеланий заказчика.

Система управления и автоматика

Все основные производственные процессы Мусороперерабатывающих заводов БиоРЕКС автоматизированы и оснащены узлами учета и контроля входящего сырья – по весу, влажности и выходящей продукции по объему и температуре. Установка оборудуется системой GPS, четырьмя вэб-камерами и GSM-контроллером. Все данные передаются в режиме реального времени на центральный пульт управления диспетчерской службы, что позволяет контролировать основные производственные процессы и управлять работой установки. Через GSM-контроллер, в случае необходимости, данные передаются владельцу комплекса и операторам.

Комплектация

Персонал

Обслуживание Мусороперерабатывающего завода при работе в три смены, 24 часа в сутки производится коллективом в составе:

Должность	Квалификация	Количество человек
Оператор ЛЭК	Сертифицированный специалист, материально ответственный	3
Дежурный электрик	Специалист-электромонтажник с допуском IV-й категории	3
Сортировщик	Неквалифицированный работник	15
ИТОГО:		21

Обучение и сертификация

В цену Мусороперерабатывающего комплекса включено 10-ти дневное обучение трех операторов ЛЭК. Кандидатов для обучения предоставляет Заказчик. По результатам обучения операторы сдают экзамены на профессиональную пригодность и в случае успешной их сдачи сертифицируются для работы на комплексе. В случае, если обучающийся не показывает должного профессионального уровня при сдаче экзаменов, сертификат на выдается, а Заказчик предоставляет другого кандидата.

Гарантии и техническое обслуживание

Производитель предоставляет гарантию на работу Мусороперерабатывающего завода (ЛЭК) в течение двенадцати месяцев.
Гарантия на реактор термохимической конверсии предоставляется на срок 5 лет. Гарантии на узлы и механизмы сортировочного оборудования, дробилок и электрогенераторов определяются соответственно аналогичным обязательствам заводов-изготовителей и являются выбором Заказчика.
Техническое обслуживание (ТО) проводится один раз в 5000 часов работы Комплекса. В течении первого года работы ТО проводятся за счет производителя. В постгарантийный срок ТО проводиться на основе отдельного договора.
В качестве обеспечения исполнения Контракта производитель предоставляет полис страхования от первоклассной мировой страховой компании.

Экология

Технология БиоРЕКС™ является лидером рынка в части производства технологических линий, работающих в безотходном цикле и не наносящих вреда окружающей среде. Замеры выбросов, произведенных на действующих установках, показывают выбросы значительно ниже ПДК и самых строгих европейских норм. Все отфильтрованные фракции поступают в реактор конверсии на дожиг.
Химический состав зольного остатка, образующегося в процессе конверсии, зависит от состава сырья. Муниципальные, твердые бытовые  отходы – самый сложный вид сырья, т.к. в мусоре встречаются ртутные лампы, батарейки и другие предметы, содержащие тяжелые металлы. В процессе исследования золы установлено, что летучие соединения, представляющие опасность для здоровья человека при конверсии образуют связанные формы солей. Также, установлено, что стекло, содержащееся в мусоре, способствует остекловыванию тяжелых металлов и их консервации.
По желанию заказчика, Мусороперерабатывающий комплекс может быть укомплектован линией по измельчению отсортированных стекла и минералов, что при добавлении золы и 5-7% цемента дает основу для качественного строительного материала, который может использоваться в благоустройстве и дорожном строительстве.

Преимущества мусороперерабатывающего оборудования БиоРЕКС™:

1. Полностью автономные модули требуют только своевременного подвоза сырья, работают на собственном энергобалансе и не требуют внешних подключений;
2. Модульная конструкция позволяет наращивать мощность комплексов сообразно растущим потребностям и легко перевозить оборудование к новому месту производства;
3. Переработка сырья различного происхождения и широкого морфологического состава
4. Многовариантность производимой продукции - получение только электроэнергии, электрической и тепловой энергии, энергии и продуктов синтеза.
5. Интегрированная очистка полупродуктов непосредственно сразу после их образования, а не в конце процесса, как предполагается в большинстве разработок;
6. Высокая степень переработки исходного сырья (ТБО) до 95% от исходного объема (при условиях предварительного отделения части минеральных компонентов ТБО, объем зольного остатка не превышает 3% от исходного).
7. Простота управления, рассчитанная на специалиста невысокой квалификации, возможность профилактики без остановки процесса, регулирование производительности, в т.ч., сезонной и суточной.
8. Технологическая схема обеспечивает возможность планового увеличения или снижения производительности, возможность организации профилактических или ремонтных работ без остановки процесса, возможность форсирования производства.
9. Комплексы могут быть смонтированы на колесной базе 12-ти метровых прицепов и разворачиваться на месте производства в течение 6-ти часов;
10. Мусороперерабатывающие заводы БиоРЕКС™ не требуют фундаментов и могут размещаться на площадке из бетонных плит;
11. Мусороперерабатывающие комплексы (ЛЭК) являются идеальным решением для организации системы распределённого энергообеспечения жилых микрорайонов, перерабатывая муниципальные отходы, иловых осадков сточных вод, и предоставляя все необходимые энергоносители локально для нужд района;
12. Выбор оборудования для утилизации тепла при сжигании газа не ограничивается паровым или водяным котлом, также возможно применение газовых турбин и энергетических дизелей;
13. Предлагаемая схема переработки легче вписывается в имеющуюся промышленную инфраструктуру, например, газ может подаваться в имеющуюся топку для замены части кондиционного топлива;
14. Высокий энергетический КПД конверсии. Один килограмм сырья дает 1 кВт электрической и 2 кВт тепловой энергии;
15. Экологическая чистота: отсутствие вредных выбросов в атмосферу - термохимический процесс проходит в условиях, заведомо исключающих возможность образования токсикантов;
16. Упрощенные требования к составу и подготовке сырья. ЛЭК может перерабатывать отходы в смеси.

Если Вас интересует Мусороперерабатывающее оборудование для Мусороперерабатывающих Заводов, то Вы на правильном пути! Будем рады сотрудничеству с Вами. Свяжитесь с нами, или попросите нас перезвонить!

< Предыдущая		Следующая >