М іністерство освіти Республіки Білорусь
УО «Білоруський національний технічний університет»
Контрольна робота з дисципліни
ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ
ТЕМА: «Способи отримання енергії з відходів»
Виконав
Алехно О.М.
Перевірив
Лащук Є.Г.
М Інськ 2008
ЗМІСТ
Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
1. Паливне використання твердих побутових відходів (ТПВ) ... ... ... ... ... ... 4
2. Біогазова технологія переробки відходів тваринництва ... ... .. ... ... .. 9
3. Енергетичне використання відходів водоочищення в поєднанні з викопним паливом ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 16
Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... 19
Список літератури ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....... 20
ВСТУП
Останнім часом в різних країнах активно ведеться пошук джерел енергії, альтернативних викопному паливу. Для Білорусі ця проблема не стоїть гостро, однак варто зауважити, що і в країнах з високорозвиненою енергетикою, що мають власні ресурси, фахівці проводять такі дослідження. Серед ефективних способів отримання енергії може стати отримання енергії з відходів.
У цілому, треба відзначити багатоаспектність даної проблеми, адже відходів налічується величезна безліч і всі вони різні. Саме тому в одній роботі не можна охопити все. З метою розкриття теми способів отримання енергії з відходів я спробую охопити лише деякі з них:
- По-перше, можливості використання в якості палива твердих побутових відходів;
- По-друге, можливості біогазової технології переробки відходів тваринництва;
- По-третє, енергетичне використання відходів водоочищення в поєднанні з викопним паливом.
1. Паливне використання твердих побутових відходів (ТПВ).
Одним з ефективних способів отримання енергії в майбутньому може стати використання в якості палива твердих побутових відходів (ТПВ). Перевага побутових відходів полягає в тому, що їх не треба шукати, не треба добувати, проте в будь-якому випадку вони повинні бути знищені - що вимагає великих грошових коштів. Тому раціональний підхід тут дозволяє не тільки отримати дешеву енергію, але й уникнути зайвих витрат.
Цілеспрямоване промислове використання твердих побутових відходів як палива почалося з будівництвом першого «сміттєспалювального закладу» поблизу Лондона в 1870 році. Однак активне застосування ТПВ як енергетичної сировини почалося тільки в середині 1970-х років у зв'язку з поглибленням енергетичної кризи. Було підраховано, що при спалюванні однієї тонни відходів можна одержати 1300-1700 кВт / год теплової енергії або 300-550 кВт / год електроенергії.
Саме в цей період почалося будівництво великих сміттєспалювальних заводів у Мадриді, Берліні, Лондоні, а також у країнах з відносно малою площею та високою щільністю населення. До 1992 року у світі діяло близько 400 заводів, на яких застосовувалося спалювання ТПВ з виробництвом пари і виробленням електроенергії. До 1996 року їх кількість досягла 2400.
У нашій країні термічна переробка ТПВ почалася з 1972 року, коли у восьми містах СРСР було встановлено 10 сміттєспалювальних заводів першого покоління. Ці заводи були практично без газоочистки і майже не використовували вироблене тепло. В даний час вони морально застаріли і не відповідають сучасним вимогам по екологічним показникам. У зв'язку з цим велика частина цих заводів закрита, а решта підлягають реконструкції.
У Москві було побудовано три таких підприємства. Сміттєспалювальний завод № 2 (ССЗ-2) був побудований в 1974 році для спалювання несортованих твердих побутових відходів в обсязі 73 тис. тонн на рік. Він мав дві технологічні лінії, що включають в себе котли французької фірми «кнім» і електрофільтри.
Рішенням уряду Москви про реконструкцію ССЗ-2 пропонувалося збільшення потужності заводу до 130 тис. тонн відходів на рік з одночасним зменшенням кількості шкідливих викидів у навколишнє середовище і, тим самим, поліпшенням екологічної обстановки в районі підприємства. Для виконання зазначеного завдання була знову залучена французька фірма «кнім», яка повинна була розробити і поставити три модернізовані технологічні лінії продуктивністю по спалюваних ТПВ в 8,33 т / год кожна.
Крім того, передбачалося використання тепла, одержуваного при спалюванні твердих побутових відходів, для вироблення електроенергії [4].
За результатами експлуатації реконструйованої першої черги заводу, що складається з двох технологічних ліній, можна констатувати, що всі зазначені вище вимоги виконані, а саме:
1. Продуктивність ССЗ збільшена до 80 тис. тонн ТПВ в рік, а з пуском в експлуатацію третю технологічної лінії - до 130 тис. тонн на рік.
2. Знижені до європейських нормативів (0,1 нг/нм3) викиди діоксинів і фуранів: по-перше, за рахунок оптимізації горіння відходів на колосникових гратах «Мартін», по-друге, за рахунок збільшення висоти топки котла, що забезпечує необхідне двосекундною перебування димових газів при температурі вище 850 ° C для розкладання діоксинів на фурану, що утворюються при горінні, і по-третє, за рахунок введення в димові гази активованого вугілля, абсорбуючого вдруге освічені діоксини.
3. Забезпечені європейські нормативи з очищення димових газів від S02, НСl, НF завдяки установці в технологічній схемі спалювання ТПВ «напівсухого» реактора і введення в нього через розпилювальних турбіну вапняного молока, приготованого з пушонки високої якості.
4. Досягнута за рахунок установки рукавного фільтра висока ступінь очищення димових газів від летючої золи та продуктів газоочистки: концентрація пилу становить менше 10 мг/нм3.
5. Завдяки застосуванню технології з придушення оксидів азоту (NOx), розробленої Державною академією нафти і газу ім. І. М. Губкіна, отримані показники по їхніх викидів знаходяться на рівні кращих зарубіжних зразків (менше 80 мг/нм3).
6. При виконанні реконструкції заводу проведена установка трьох турбогенераторів потужністю по 1,2 МВт кожний, що забезпечило його функціонування без зовнішнього електропостачання, з передачею надлишків енергії в міську мережу.
7. Управління технологічним процесом сміттєспалювання здійснюється оператором з автоматизованого робочого місця. АСУ ТП являє собою єдину систему контролю та управління як основним, так і допоміжним обладнанням заводу.
Принципово новий для Росії сміттєспалювальний завод продуктивністю 300 тис. тонн ТПВ в рік був побудований в Москві на початку 2000-х. Завод складається з відділень підготовки та сортування відходів, спалювання неутилізованих частини ТПВ, очищення димових газів від шкідливих домішок, переробки золи та шлаку, енергоблоку та інших допоміжних відділень. Технологічна схема заводу з переробки неутилізованих частини відходів включає в себе три технологічні лінії з печами киплячого шару, котлами продуктивністю 22-25 т / год, газоочисним обладнанням і двома турбінами по 6 МВт кожна.
На заводі впроваджено ручна і механічна сортування ТПВ та їх дроблення. Технологія дозволяє, по-перше, відібрати цінна сировина для його вторинної переробки, по-друге, відібрати харчову фракцію відходів для подальшого компостування, по-третє, відібрати сировину, що представляє екологічну небезпеку при спалюванні, і нарешті, підвищити теплотехнічні та екологічні показники сировини, призначеного для спалювання. Завдяки такій підготовці нижча теплота згоряння ТПВ досягає 9 МДж / кг, а за змістом золи, вологи, сірки та азоту характеристики практично відповідають характеристикам підмосковних бурого вугілля.
Однак слід відзначити, що низькі параметри пари, які застосовуються на вітчизняних сміттєспалювальних заводах, істотно знижують питомі показники по виробленню електроенергії в порівнянні з паросиловими електростанціями. Застосування аналогічних потужностей і параметрів пари на сміттєспалювальних заводах обмежено властивостями сировини: кусковим паливом, низькою температурою плавлення золи і корозійними властивостями димових газів, одержуваних при спалюванні.
Суттєвого підвищення ефективності застосування ТПВ як палива для вироблення електроенергії та досягнення питомих показників, близьких до серійно застосовуваним ТЕС, по всій видимості, можна досягти за рахунок часткового заміщення енергетичного палива побутовими відходами.
У цьому випадку при спалюванні на ТЕС бурого вугілля доцільно використання предтопок для спалювання твердих побутових відходів з напрямком димових газів, одержуваних у предтопке, в топковий простір існуючого котельного агрегату. При спалюванні на ТЕС природного газу доцільно використовувати установку для газифікації ТПВ з подальшим очищенням отриманого продукту - газу і спалюванням його в топках котлів, що працюють на природному газі. Роками відпрацьована паросилових установок, застосовувана на ТЕС, зберігається при цьому в первозданному вигляді.
Тобто пропонується розробка суміщеної (інтегральної) компонування ТЕС для спалювання природного палива і твердих побутових відходів. Частка ТПВ за кількістю тепла може становити приблизно 10% від теплової потужності котла. У цьому випадку тільки за рахунок підвищених параметрів пари і збільшеної потужності котлів і турбін ефективність використання побутових відходів підвищиться в 2-3 рази.
Істотний економічний ефект може бути отриманий за рахунок зниження капітальних вкладень завдяки використанню існуючої на ТЕС інфраструктури та скорочення витрат на газоочисне обладнання [4].
Важливим економічним фактором є і те, що енергетичне паливо, в тому числі і буре вугілля, що має практично рівноцінні енергетичні показники з твердими побутовими відходами, треба купувати, а ТПВ, навпаки, приймається з грошовою доплатою.
І головне - аналіз техніко-економічних показників, отриманих при частковому, десятипроцентному, заміщенні енергетичного палива на одному із стандартних блоків, що працюють на природному газі або бурому вугіллі, показує, що в цьому випадку вартість природного газу, використовуваного на ТЕС, може бути повністю покрита «доходами» від прийому ТПВ.
2. Біогазова технологія переробки відходів тваринництва.
Одним з «забутих» видів сировини є і біогаз, що використовувався ще в Стародавньому Китаї і знову «відкритий» у наш час.
В основі біогазових технологій лежать складні природні процеси біологічного розкладання органічних речовин в анаеробних (без доступу повітря) умовах під впливом особливої групи анаеробних бактерій. Ці процеси супроводжуються мінералізацією азотовмісних, фосфоровмісних і калійвмісних органічних сполук з отриманням мінеральних форм азоту, фосфору і калію, найбільш доступних для рослин, з повним знищенням патогенної (хвороботворної) мікрофлори, яєць гельмінтів, насіння бур'янів, специфічних фекальних запахів, нітратів і нітритів. Процес утворення біогазу і добрив здійснюється спеціальних біореакторах-метантенках.
Один мікробіологічний спосіб знешкодження гною, та й будь-яких інших органічних залишків, відомий давно - це компостування. Відходи складають у купи, де вони під дією мікроорганізмів-аеробів потроху розкладаються. При цьому купа розігрівається приблизно до 60 ° С і відбувається природна пастеризація - гине більшість патогенних мікробів та яєць гельмінтів, а насіння бур'янів втрачає схожість.
Але якість добрива при цьому страждає: пропадає до 40% міститься в ньому азоту і чимало фосфору. Пропадає і енергія, тому що даремно розсіюється тепло, що виділяється з надр купи, - а в гною, між іншим, укладена майже половина всієї енергії, що надходить на ферму з кормами. Відходи ж від свиноферм для компостування просто не годяться: надто вони рідкі [2].
Але можливий і інший шлях переробки органічної речовини - зброджування без доступу повітря, або анаеробна ферментація. Саме такий процес відбувається у природному біологічному реакторі, укладеному в череві кожної корівки, що пасуться на луці. Там, у коров'ячому преджелудках, мешкає ціле співтовариство мікробів. Одні розщеплюють клітковину та інші складні органічні сполуки, багаті енергією, і виробляють з них низькомолекулярні речовини, які легко засвоює коров'ячий організм. Ці сполуки служать субстратом для інших мікробів, які перетворюють їх на гази - вуглекислоту і метан. Одна корова виробляє на добу до 500 літрів метану; із загальної продукції метану на Землі майже чверть - 100-200 млн. тонн на рік! - Має таке "тварина" походження.
Метаноутворюючих бактерії - багато в чому дуже чудові створіння. У них незвичайний склад клітинних стінок, цілком своєрідний обмін речовин, свої, унікальні ферменти і коферменти, що не зустрічаються в інших живих істот. І біографія у них особлива - їх вважають продуктом особливої гілки еволюції.
Приблизно таке співтовариство мікроорганізмів і пристосували латвійські мікробіологи для вирішення завдання - переробки відходів свиноферм. У порівнянні з аеробним розкладанням при компостуванні анаероби працюють повільніше, але зате набагато економніше, без зайвих енергетичних втрат. Кінцевий продукт їхньої діяльності - біогаз, в якому 60-70% метану, - є не що інше, як концентрат енергії: кожен кубометр його, згоряючи, виділяє стільки ж тепла, скільки кілограм кам'яного вугілля, і в два з гаком рази більше, ніж кілограм дров.
У всіх інших відносинах анаеробна ферментація нітрохи не гірше компостування. А найважливіше - що таким способом чудово переробляється гній з ферм. У процесі біологічної, термофільною, метангенерірующей обробки органічних відходів утворюються екологічно чисті, рідкі, високоефективні органічні добрива. Ці добрива містять мінералізований азот у вигляді солей амонію (найбільш легко засвоюваних форма азоту), мінералізовані фосфор, калій та інші, необхідні для рослини біогенні макро-і мікроелементи, біологічно активні речовини, вітаміни, амінокислоти, гуміноподобние з'єднання, структурують грунт.
Одержуваний біогаз густиною 1,2 кг / м 3 (0,93 щільності повітря) має наступний склад (%): метан - 65, вуглекислий газ - 34, супутні гази - до 1 (в тому числі сірководень - до 0,1). Вміст метану може змінюватися в залежності від складу субстрату і технології в межах 55-75%. Вміст води в біогазі при 40 ° С - 50 г / м 3; при охолодженні біогазу вона конденсується, і необхідно вжити заходів до видалення конденсату (осушення газу, прокладка труб з потрібним ухилом і ін.) Енергоємність одержуваного газу - 23 мДж / м 3, або 5500 ккал / м 3.
Енергія, запасена в первинної та вторинної біомасі може конвертуватися в технічно зручні види палива або енергії кількома шляхами.
Отримання рослинних вуглеводнів (рослинні олії, високомолекулярні жирні кислоти та їх ефіри, граничні і неграничні вуглеводні і т.д.) [1].
Термохімічна конверсія біомаси (твердої, до 60%) в паливо: пряме спалювання, піроліз, газифікація, зріджування, фест-піроліз.
Біотехнологічна конверсія біомаси (при вологості від 75% і вище) в паливо: нізкоатомние спирти, жирні кислоти, біогаз.
Біологічна конверсія біомаси в паливо і енергію розвивається за двома основними напрямками: ферментація з отриманням етанолу, нижчих жирних кислот, вуглеводнів, ліпідів - це напрям давно і успішно використовується на практиці; отримання біогазу.
В даний час отримання біогазу пов'язано, перш за все з переробкою та утилізацією відходів тваринництва, птахівництва, рослинництва, харчової, спиртової промисловості, комунально-побутових стоків і опадів.
Провідне місце з виробництва біогазу займає Китай. Починаючи з середини 70-х рр.., В цій країні щорічно будувалося близько мільйона метантенків. В даний час їх кількість перевищує 20 млн. штук. КНР забезпечує 30% національних потреб в енергії за рахунок біогазу.
Друге місце у світі з виробництва біогазу займає Індія, в якій ще в 30 - роки була прийнята перша у світі програма з розвитку біогазової технології. На кінець 2000 р . в сільських районах Індії було побудовано понад 1 млн. метантенків, що дозволило поліпшити енергозабезпеченість низки сіл, їх санітарно-гігієнічний стан, уповільнити вирубку навколишніх лісів і поліпшити грунту. Сьогодні щоденне виробництво біогазу в Індії становить 2,5-3 млн. куб. м.
У Непалі створена і активно функціонує національна біогазова компанія.
Біогазові установки успішно працюють у восьми тваринницьких господарствах Японії.
Попередні розрахунки показують, що з 1 тонни рослинної біомаси, змішаної з відходами, можна отримати 350 куб. м газів (метан, водень) з енергоємністю 2.1х106 ккал, 430 л рідкого палива з енергоємністю 3.08х106 ккал і тверде паливо, еквівалентне 0.2х106 ккал енергії. Таким чином, з 1 тонн такої сировини можна отримати 0,1-0,4 тут, а також 0,8-0,9 тонни знезаражених добрив.
Сьогодні в сільській місцевості, де особливо відчутний нинішній паливно-енергетичний дисбаланс, однаково необхідні всі види палива: газоподібне - для опалення, рідке - для функціонування транспорту, тверде - для отримання теплоносіїв.
Головне, що біогазова технологія переробки та знезараження відходів тваринництва, себе окупає не тільки газом і виробленим екологічно чистим добривом. Ця технологія забезпечує екологічне благополуччя: інакше довелося б будувати і гноєсховища, очисні споруди, витрачати великі гроші і дуже багато енергії.
Біореактор об'ємом 50 м 3 дає в добу 100 м 3 біогазу, з яких на частку "товарного" газу, доводиться в середньому близько 70 м * (решта йде на підігрів реактора), що становить 25 тис. м 3 на рік - кількість, еквівалентну 16,75 т рідкого палива.
Якщо капітальні вкладення в будівництво установки розподілити на 15-річний термін її експлуатації та врахувати експлуатаційні витрати і витрати на ремонт (1% від вартості обладнання), то економія від заміни біогазом рідкого палива дуже висока.
При такому підрахунку не враховується запобігання забруднення навколишнього середовища, а також збільшення врожайності в результаті застосування одержуваного високоякісного добрива.
Біогазові технології вирішують ряд соціально-економічних та природоохоронних завдань: економію і комплексність використання паливно-енергетичних та інших природних ресурсів (земельних і водних); створення нових інтенсивних технологій виробництва сільськогосподарської продукції незалежно від погодно-кліматичних умов; зниження негативного впливу теплового забруднення на навколишнє середовище.
Особливість біогазових технологій в тому, що вони не є суто енергетичними, а представляють комплекс, що охоплює рішення як енергетичних, так і екологічних, агрохімічних, лісотехнічних та інших питань, і в цьому полягає їхня висока рентабельність і конкурентоспроможність.
Біогаз - це здоров'я в будинку. У результаті утилізації гною в біогазових установках, а не складування його на присадибних ділянках, падає рівень зараження середовища хвороботворними бактеріями. Зникають неприємні запахи від розкладання біовідходів і мухи, личинки яких виводяться в гною.
Біогаз - це чистота кухні. Полум'я від горіння газу не коптить і не містить шкідливих смол і хімічних сполук, тому кухня та посуд не брудняться кіптявою. Знижується ризик респіраторних і очних захворювань, пов'язаних з димом.
Біогаз - це джерело родючості городу. З нітритів і нітратів, що містяться в гною і отруйних ваш урожай, виходить чистий азот, який так необхідний рослинам. При переробці гною в установці гинуть насіння бур'янів, і при удобренні городу метановим флюент (переробленим в установці гноєм і органічними відходами) у вас буде йти набагато менше часу на прополку.
Біогаз - доходи з відходів. Харчові відходи і гній, які накопичуються в господарстві, є безкоштовним сировиною для біогазової установки. Після переробки сміття ви отримуєте горючий газ, а також високоякісні добрива (гумінові кислоти), що є основними складовими чорнозему.
Біогаз - це незалежність. Ви не будете залежати від постачальників вугілля і газу. А ще економите гроші на цих видах палива.
Біогаз - це поновлюване джерело енергії. Метан можна використовувати для потреб селянських і фермерських господарств: для приготування їжі; для підігріву води; для опалення осель (при достатніх кількостях вихідної сировини - біовідходів) [1].
Скільки ж можна отримати газу з одного кілограма гною? Виходячи з того, що на кип'ятіння одного літра води витрачається 26 літрів газу:
- За допомогою одного кілограма гною великої рогатої худоби можна закип'ятити 7,5-15 літрів води;
- За допомогою одного кілограма гною свиней - 19 літрів води;
- За допомогою одного кілограма пташиного посліду - 11,5-23 літра води;
- За допомогою одного кілограма соломи зернобобових можна закип'ятити 11,5 літрів води;
- За допомогою одного кілограма картопляної гички - 17 літрів води;
- За допомогою одного кілограма бадилля томатів - 27 літрів води.
Незаперечна перевага біогазу - в децентралізованому виробництві електроенергії та тепла.
Процес біоконверсії окрім енергетичної дозволяє вирішити ще два завдання. По-перше, зброджений гній у порівнянні зі звичайним застосуванням, підвищує на 10-20% урожайність сільськогосподарських культур. Пояснюється це тим, що при анаеробної переробки відбувається мінералізація і зв'язування азоту. При традиційних ж способи приготування органічних добрив (компостуванням) втрати азоту становлять до 30-40%. Анаеробна переробка гною в чотири рази - у порівнянні з незброджені гноєм - збільшує вміст амонійного азоту (20-40% азоту перетворюється на амонійний форму). Зміст засвоюваного фосфору подвоюється і становить 50% загального фосфору.
Крім того, під час зброджування повністю гине насіння бур'янів, які завжди містяться в гної, знищуються мікробні асоціації, яйця гельмінтів, нейтралізується неприємний запах, тобто досягається актуальний на сьогодні екологічний ефект.
3. Енергетичне використання відходів водоочищення в поєднанні з викопним паливом.
У країнах Західної Європи понад 20 років активно займаються практичним вирішенням проблеми утилізації відходів водоочисних споруд.
Однією з поширених технологій утилізації ОСВ є їх використання в сільському господарстві в якості добрив. Її частка в загальній кількості ОСВ коливається від 10% у Греції до 58% у Франції, складаючи в середньому 36,5%. Незважаючи на популяризацію цього виду утилізації відходів (наприклад, в рамках постанови ЄС 86/278/ЕС), він втрачає привабливість, оскільки фермери побоюються накопичення на полях шкідливих речовин. В даний час у ряді країн використання відходів у сільському господарстві заборонено, наприклад, у Голландії з 1995 р.
Спалювання відходів водоочищення займає третє місце за обсягами утилізації ОСВ (10,8%). Відповідно до прогнозу в перспективі його частка буде зростати до 40%, незважаючи на відносну дорожнечу цього способу. Спалювання осаду в котлах дозволить вирішити екологічну проблему, пов'язану з його зберіганням, отримати додаткову енергію при його спалюванні, а, отже, знизити потребу в паливно-енергетичних ресурсах і інвестиціях. Напіврідкі відходи доцільно використовувати для отримання енергії на ТЕЦ в якості добавки до викопному паливу, наприклад, вугілля.
Виділяють дві найбільш поширені західні технології спалювання відходів водоочищення:
- Роздільне спалювання (спалювання в рідкому киплячому шарі (ЖКС) і багатоступінчасті топки);
- Спільне спалювання (на існуючих ТЕЦ, що використовують вугілля, або на цементних і асфальтових заводах) [3].
Серед способів роздільного спалювання популярним є використання технології рідкого шару, найбільш успішно експлуатуються топки з ЖКС. Такі технології дозволяють забезпечити стійке горіння палива з великим вмістом мінеральних складових, а також знизити вміст окислів сірки в газах, що за рахунок зв'язування їх в процесі горіння вапняком або лужноземельними металами, що містяться в золі палива.
Нами вивчено сім альтернативних варіантів утилізації осаду стічних вод, заснованих як на нових нетрадиційних технологіях, розроблених на базі російського чи європейського досвіду і не мають практичного використання, так і на закінчених "під ключ" технологіях:
1. Спалювання в циклонічної топці на основі наявних, але не використовуваних барабанних сушильних печей очисних споруд (російська технологія - «Техенергохімпромом», м. Бердськ);
2. Спалювання в циклонічної топці на основі наявних, але не використовуваних барабанних котлів очисних споруд (російська технологія - «Сібтехенерго», Новосибірськ і «Бійскенергомаш», Барнаул);
3. Роздільне спалювання в багатоступінчастої топці нового типу (західна технологія - «NESA», Бельгія);
4. Роздільне спалювання в топці з киплячим шаром нового типу (західна технологія - «Segher» (Бельгія);
5. Роздільне спалювання в новій циклонічної топці (західна технологія - фірми «Steinmuller» (Німеччина);
6. Спільне спалювання на наявній ТЕЦ, що працює на вугіллі; зберігання висушених відходів у сховищі [3].
У варіанті 7 передбачається, що, після сушіння до 10% вмісту вологи і термічної обробки, відходи водоочищення в розмірі 130 тис. т на рік біологічно безпечні і будуть зберігатися на площах поруч з очисними спорудами. Тут враховувалося створення на водоочисних спорудах замкнутої системи обробки води з можливістю її розширення при збільшенні обсягів оброблюваних відходів, а також необхідність побудови системи подачі відходів. Витрати за цим варіантом порівнянні з варіантами спалювання відходів.
ВИСНОВОК
Однією з головних завдань розвинених країн є раціональне і економне використання енергії. Особливо це стосується нашої держави, де склалася важка ситуація з паливно-енергетичними ресурсами. У зв'язку з високими цінами і обмеженими запасами нафти, газу і вугілля виникає проблема пошуку додаткових енергетичних ресурсів.
Одним з ефективних способів отримання енергії в майбутньому може стати використання в якості палива твердих побутових відходів. Використання тепла, одержуваного при спалюванні твердих побутових відходів, передбачається для вироблення електроенергії.
Серед відновлюваних джерел енергії на основі сільськогосподарських відходів біомаса є одним з перспективних і екологічно чистих замінників мінерального палива при виробництві енергії. Отриманий у результаті анаеробної переробки гною і відходів в біогазових установках біогаз, може йти на опалення тваринницьких приміщень, житлових будинків, теплиць, на отримання енергії для приготування їжі, сушіння сільськогосподарських продуктів гарячим повітрям, підігрів води, вироблення електроенергії за допомогою газових генераторів. Загальний енергетичний потенціал використання відходів тваринництва на основі виробництва біогазу дуже великий і дозволяє задовольнити річну потребу сільського господарства в тепловій енергії.
Напіврідкі відходи водоочищення доцільно використовувати для отримання енергії на ТЕЦ в якості добавки до викопному паливу, наприклад, вугілля.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Бобович Б.Б., Ривкин М.Д. Біогазова технологія переробки відходів тваринництва / Вісник Московського державного індустріального університету. № 1, 1999.
2. Шен М. Компогаз - метод бродіння біовідходів / "Метроном", № 1-2, 1994, с.41.
3. Оцінка енергетичного потенціалу використання відходів в Новосибірській області: Інститут енергоефективності. - Http://www.rdiee.msk.ru.
4. Федоров Л., Маякін А. теплоелектростанції на побутових відходах / «Нові технології», № 6 (70), червень 2006 р.
УО «Білоруський національний технічний університет»
Контрольна робота з дисципліни
ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ
ТЕМА: «Способи отримання енергії з відходів»
Виконав
Алехно О.М.
Перевірив
Лащук Є.Г.
М Інськ 2008
ЗМІСТ
Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
1. Паливне використання твердих побутових відходів (ТПВ) ... ... ... ... ... ... 4
2. Біогазова технологія переробки відходів тваринництва ... ... .. ... ... .. 9
3. Енергетичне використання відходів водоочищення в поєднанні з викопним паливом ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 16
Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... 19
Список літератури ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....... 20
ВСТУП
Останнім часом в різних країнах активно ведеться пошук джерел енергії, альтернативних викопному паливу. Для Білорусі ця проблема не стоїть гостро, однак варто зауважити, що і в країнах з високорозвиненою енергетикою, що мають власні ресурси, фахівці проводять такі дослідження. Серед ефективних способів отримання енергії може стати отримання енергії з відходів.
У цілому, треба відзначити багатоаспектність даної проблеми, адже відходів налічується величезна безліч і всі вони різні. Саме тому в одній роботі не можна охопити все. З метою розкриття теми способів отримання енергії з відходів я спробую охопити лише деякі з них:
- По-перше, можливості використання в якості палива твердих побутових відходів;
- По-друге, можливості біогазової технології переробки відходів тваринництва;
- По-третє, енергетичне використання відходів водоочищення в поєднанні з викопним паливом.
1. Паливне використання твердих побутових відходів (ТПВ).
Одним з ефективних способів отримання енергії в майбутньому може стати використання в якості палива твердих побутових відходів (ТПВ). Перевага побутових відходів полягає в тому, що їх не треба шукати, не треба добувати, проте в будь-якому випадку вони повинні бути знищені - що вимагає великих грошових коштів. Тому раціональний підхід тут дозволяє не тільки отримати дешеву енергію, але й уникнути зайвих витрат.
Цілеспрямоване промислове використання твердих побутових відходів як палива почалося з будівництвом першого «сміттєспалювального закладу» поблизу Лондона в 1870 році. Однак активне застосування ТПВ як енергетичної сировини почалося тільки в середині 1970-х років у зв'язку з поглибленням енергетичної кризи. Було підраховано, що при спалюванні однієї тонни відходів можна одержати 1300-1700 кВт / год теплової енергії або 300-550 кВт / год електроенергії.
Саме в цей період почалося будівництво великих сміттєспалювальних заводів у Мадриді, Берліні, Лондоні, а також у країнах з відносно малою площею та високою щільністю населення. До 1992 року у світі діяло близько 400 заводів, на яких застосовувалося спалювання ТПВ з виробництвом пари і виробленням електроенергії. До 1996 року їх кількість досягла 2400.
У нашій країні термічна переробка ТПВ почалася з 1972 року, коли у восьми містах СРСР було встановлено 10 сміттєспалювальних заводів першого покоління. Ці заводи були практично без газоочистки і майже не використовували вироблене тепло. В даний час вони морально застаріли і не відповідають сучасним вимогам по екологічним показникам. У зв'язку з цим велика частина цих заводів закрита, а решта підлягають реконструкції.
У Москві було побудовано три таких підприємства. Сміттєспалювальний завод № 2 (ССЗ-2) був побудований в 1974 році для спалювання несортованих твердих побутових відходів в обсязі 73 тис. тонн на рік. Він мав дві технологічні лінії, що включають в себе котли французької фірми «кнім» і електрофільтри.
Рішенням уряду Москви про реконструкцію ССЗ-2 пропонувалося збільшення потужності заводу до 130 тис. тонн відходів на рік з одночасним зменшенням кількості шкідливих викидів у навколишнє середовище і, тим самим, поліпшенням екологічної обстановки в районі підприємства. Для виконання зазначеного завдання була знову залучена французька фірма «кнім», яка повинна була розробити і поставити три модернізовані технологічні лінії продуктивністю по спалюваних ТПВ в 8,33 т / год кожна.
Крім того, передбачалося використання тепла, одержуваного при спалюванні твердих побутових відходів, для вироблення електроенергії [4].
За результатами експлуатації реконструйованої першої черги заводу, що складається з двох технологічних ліній, можна констатувати, що всі зазначені вище вимоги виконані, а саме:
1. Продуктивність ССЗ збільшена до 80 тис. тонн ТПВ в рік, а з пуском в експлуатацію третю технологічної лінії - до 130 тис. тонн на рік.
2. Знижені до європейських нормативів (0,1 нг/нм3) викиди діоксинів і фуранів: по-перше, за рахунок оптимізації горіння відходів на колосникових гратах «Мартін», по-друге, за рахунок збільшення висоти топки котла, що забезпечує необхідне двосекундною перебування димових газів при температурі вище 850 ° C для розкладання діоксинів на фурану, що утворюються при горінні, і по-третє, за рахунок введення в димові гази активованого вугілля, абсорбуючого вдруге освічені діоксини.
3. Забезпечені європейські нормативи з очищення димових газів від S02, НСl, НF завдяки установці в технологічній схемі спалювання ТПВ «напівсухого» реактора і введення в нього через розпилювальних турбіну вапняного молока, приготованого з пушонки високої якості.
4. Досягнута за рахунок установки рукавного фільтра висока ступінь очищення димових газів від летючої золи та продуктів газоочистки: концентрація пилу становить менше 10 мг/нм3.
5. Завдяки застосуванню технології з придушення оксидів азоту (NOx), розробленої Державною академією нафти і газу ім. І. М. Губкіна, отримані показники по їхніх викидів знаходяться на рівні кращих зарубіжних зразків (менше 80 мг/нм3).
6. При виконанні реконструкції заводу проведена установка трьох турбогенераторів потужністю по 1,2 МВт кожний, що забезпечило його функціонування без зовнішнього електропостачання, з передачею надлишків енергії в міську мережу.
7. Управління технологічним процесом сміттєспалювання здійснюється оператором з автоматизованого робочого місця. АСУ ТП являє собою єдину систему контролю та управління як основним, так і допоміжним обладнанням заводу.
Принципово новий для Росії сміттєспалювальний завод продуктивністю 300 тис. тонн ТПВ в рік був побудований в Москві на початку 2000-х. Завод складається з відділень підготовки та сортування відходів, спалювання неутилізованих частини ТПВ, очищення димових газів від шкідливих домішок, переробки золи та шлаку, енергоблоку та інших допоміжних відділень. Технологічна схема заводу з переробки неутилізованих частини відходів включає в себе три технологічні лінії з печами киплячого шару, котлами продуктивністю 22-25 т / год, газоочисним обладнанням і двома турбінами по 6 МВт кожна.
На заводі впроваджено ручна і механічна сортування ТПВ та їх дроблення. Технологія дозволяє, по-перше, відібрати цінна сировина для його вторинної переробки, по-друге, відібрати харчову фракцію відходів для подальшого компостування, по-третє, відібрати сировину, що представляє екологічну небезпеку при спалюванні, і нарешті, підвищити теплотехнічні та екологічні показники сировини, призначеного для спалювання. Завдяки такій підготовці нижча теплота згоряння ТПВ досягає 9 МДж / кг, а за змістом золи, вологи, сірки та азоту характеристики практично відповідають характеристикам підмосковних бурого вугілля.
Однак слід відзначити, що низькі параметри пари, які застосовуються на вітчизняних сміттєспалювальних заводах, істотно знижують питомі показники по виробленню електроенергії в порівнянні з паросиловими електростанціями. Застосування аналогічних потужностей і параметрів пари на сміттєспалювальних заводах обмежено властивостями сировини: кусковим паливом, низькою температурою плавлення золи і корозійними властивостями димових газів, одержуваних при спалюванні.
Суттєвого підвищення ефективності застосування ТПВ як палива для вироблення електроенергії та досягнення питомих показників, близьких до серійно застосовуваним ТЕС, по всій видимості, можна досягти за рахунок часткового заміщення енергетичного палива побутовими відходами.
У цьому випадку при спалюванні на ТЕС бурого вугілля доцільно використання предтопок для спалювання твердих побутових відходів з напрямком димових газів, одержуваних у предтопке, в топковий простір існуючого котельного агрегату. При спалюванні на ТЕС природного газу доцільно використовувати установку для газифікації ТПВ з подальшим очищенням отриманого продукту - газу і спалюванням його в топках котлів, що працюють на природному газі. Роками відпрацьована паросилових установок, застосовувана на ТЕС, зберігається при цьому в первозданному вигляді.
Тобто пропонується розробка суміщеної (інтегральної) компонування ТЕС для спалювання природного палива і твердих побутових відходів. Частка ТПВ за кількістю тепла може становити приблизно 10% від теплової потужності котла. У цьому випадку тільки за рахунок підвищених параметрів пари і збільшеної потужності котлів і турбін ефективність використання побутових відходів підвищиться в 2-3 рази.
Істотний економічний ефект може бути отриманий за рахунок зниження капітальних вкладень завдяки використанню існуючої на ТЕС інфраструктури та скорочення витрат на газоочисне обладнання [4].
Важливим економічним фактором є і те, що енергетичне паливо, в тому числі і буре вугілля, що має практично рівноцінні енергетичні показники з твердими побутовими відходами, треба купувати, а ТПВ, навпаки, приймається з грошовою доплатою.
І головне - аналіз техніко-економічних показників, отриманих при частковому, десятипроцентному, заміщенні енергетичного палива на одному із стандартних блоків, що працюють на природному газі або бурому вугіллі, показує, що в цьому випадку вартість природного газу, використовуваного на ТЕС, може бути повністю покрита «доходами» від прийому ТПВ.
2. Біогазова технологія переробки відходів тваринництва.
Одним з «забутих» видів сировини є і біогаз, що використовувався ще в Стародавньому Китаї і знову «відкритий» у наш час.
В основі біогазових технологій лежать складні природні процеси біологічного розкладання органічних речовин в анаеробних (без доступу повітря) умовах під впливом особливої групи анаеробних бактерій. Ці процеси супроводжуються мінералізацією азотовмісних, фосфоровмісних і калійвмісних органічних сполук з отриманням мінеральних форм азоту, фосфору і калію, найбільш доступних для рослин, з повним знищенням патогенної (хвороботворної) мікрофлори, яєць гельмінтів, насіння бур'янів, специфічних фекальних запахів, нітратів і нітритів. Процес утворення біогазу і добрив здійснюється спеціальних біореакторах-метантенках.
Один мікробіологічний спосіб знешкодження гною, та й будь-яких інших органічних залишків, відомий давно - це компостування. Відходи складають у купи, де вони під дією мікроорганізмів-аеробів потроху розкладаються. При цьому купа розігрівається приблизно до 60 ° С і відбувається природна пастеризація - гине більшість патогенних мікробів та яєць гельмінтів, а насіння бур'янів втрачає схожість.
Але якість добрива при цьому страждає: пропадає до 40% міститься в ньому азоту і чимало фосфору. Пропадає і енергія, тому що даремно розсіюється тепло, що виділяється з надр купи, - а в гною, між іншим, укладена майже половина всієї енергії, що надходить на ферму з кормами. Відходи ж від свиноферм для компостування просто не годяться: надто вони рідкі [2].
Але можливий і інший шлях переробки органічної речовини - зброджування без доступу повітря, або анаеробна ферментація. Саме такий процес відбувається у природному біологічному реакторі, укладеному в череві кожної корівки, що пасуться на луці. Там, у коров'ячому преджелудках, мешкає ціле співтовариство мікробів. Одні розщеплюють клітковину та інші складні органічні сполуки, багаті енергією, і виробляють з них низькомолекулярні речовини, які легко засвоює коров'ячий організм. Ці сполуки служать субстратом для інших мікробів, які перетворюють їх на гази - вуглекислоту і метан. Одна корова виробляє на добу до
Метаноутворюючих бактерії - багато в чому дуже чудові створіння. У них незвичайний склад клітинних стінок, цілком своєрідний обмін речовин, свої, унікальні ферменти і коферменти, що не зустрічаються в інших живих істот. І біографія у них особлива - їх вважають продуктом особливої гілки еволюції.
Приблизно таке співтовариство мікроорганізмів і пристосували латвійські мікробіологи для вирішення завдання - переробки відходів свиноферм. У порівнянні з аеробним розкладанням при компостуванні анаероби працюють повільніше, але зате набагато економніше, без зайвих енергетичних втрат. Кінцевий продукт їхньої діяльності - біогаз, в якому 60-70% метану, - є не що інше, як концентрат енергії: кожен кубометр його, згоряючи, виділяє стільки ж тепла, скільки кілограм кам'яного вугілля, і в два з гаком рази більше, ніж кілограм дров.
У всіх інших відносинах анаеробна ферментація нітрохи не гірше компостування. А найважливіше - що таким способом чудово переробляється гній з ферм. У процесі біологічної, термофільною, метангенерірующей обробки органічних відходів утворюються екологічно чисті, рідкі, високоефективні органічні добрива. Ці добрива містять мінералізований азот у вигляді солей амонію (найбільш легко засвоюваних форма азоту), мінералізовані фосфор, калій та інші, необхідні для рослини біогенні макро-і мікроелементи, біологічно активні речовини, вітаміни, амінокислоти, гуміноподобние з'єднання, структурують грунт.
Одержуваний біогаз густиною 1,2 кг / м 3 (0,93 щільності повітря) має наступний склад (%): метан - 65, вуглекислий газ - 34, супутні гази - до 1 (в тому числі сірководень - до 0,1). Вміст метану може змінюватися в залежності від складу субстрату і технології в межах 55-75%. Вміст води в біогазі при 40 ° С - 50 г / м 3; при охолодженні біогазу вона конденсується, і необхідно вжити заходів до видалення конденсату (осушення газу, прокладка труб з потрібним ухилом і ін.) Енергоємність одержуваного газу - 23 мДж / м 3, або 5500 ккал / м 3.
Енергія, запасена в первинної та вторинної біомасі може конвертуватися в технічно зручні види палива або енергії кількома шляхами.
Отримання рослинних вуглеводнів (рослинні олії, високомолекулярні жирні кислоти та їх ефіри, граничні і неграничні вуглеводні і т.д.) [1].
Термохімічна конверсія біомаси (твердої, до 60%) в паливо: пряме спалювання, піроліз, газифікація, зріджування, фест-піроліз.
Біотехнологічна конверсія біомаси (при вологості від 75% і вище) в паливо: нізкоатомние спирти, жирні кислоти, біогаз.
Біологічна конверсія біомаси в паливо і енергію розвивається за двома основними напрямками: ферментація з отриманням етанолу, нижчих жирних кислот, вуглеводнів, ліпідів - це напрям давно і успішно використовується на практиці; отримання біогазу.
В даний час отримання біогазу пов'язано, перш за все з переробкою та утилізацією відходів тваринництва, птахівництва, рослинництва, харчової, спиртової промисловості, комунально-побутових стоків і опадів.
Провідне місце з виробництва біогазу займає Китай. Починаючи з середини 70-х рр.., В цій країні щорічно будувалося близько мільйона метантенків. В даний час їх кількість перевищує 20 млн. штук. КНР забезпечує 30% національних потреб в енергії за рахунок біогазу.
Друге місце у світі з виробництва біогазу займає Індія, в якій ще в 30 - роки була прийнята перша у світі програма з розвитку біогазової технології. На кінець
У Непалі створена і активно функціонує національна біогазова компанія.
Біогазові установки успішно працюють у восьми тваринницьких господарствах Японії.
Попередні розрахунки показують, що з 1 тонни рослинної біомаси, змішаної з відходами, можна отримати
Сьогодні в сільській місцевості, де особливо відчутний нинішній паливно-енергетичний дисбаланс, однаково необхідні всі види палива: газоподібне - для опалення, рідке - для функціонування транспорту, тверде - для отримання теплоносіїв.
Головне, що біогазова технологія переробки та знезараження відходів тваринництва, себе окупає не тільки газом і виробленим екологічно чистим добривом. Ця технологія забезпечує екологічне благополуччя: інакше довелося б будувати і гноєсховища, очисні споруди, витрачати великі гроші і дуже багато енергії.
Біореактор об'ємом 50 м 3 дає в добу 100 м 3 біогазу, з яких на частку "товарного" газу, доводиться в середньому близько 70 м * (решта йде на підігрів реактора), що становить 25 тис. м 3 на рік - кількість, еквівалентну 16,75 т рідкого палива.
Якщо капітальні вкладення в будівництво установки розподілити на 15-річний термін її експлуатації та врахувати експлуатаційні витрати і витрати на ремонт (1% від вартості обладнання), то економія від заміни біогазом рідкого палива дуже висока.
При такому підрахунку не враховується запобігання забруднення навколишнього середовища, а також збільшення врожайності в результаті застосування одержуваного високоякісного добрива.
Біогазові технології вирішують ряд соціально-економічних та природоохоронних завдань: економію і комплексність використання паливно-енергетичних та інших природних ресурсів (земельних і водних); створення нових інтенсивних технологій виробництва сільськогосподарської продукції незалежно від погодно-кліматичних умов; зниження негативного впливу теплового забруднення на навколишнє середовище.
Особливість біогазових технологій в тому, що вони не є суто енергетичними, а представляють комплекс, що охоплює рішення як енергетичних, так і екологічних, агрохімічних, лісотехнічних та інших питань, і в цьому полягає їхня висока рентабельність і конкурентоспроможність.
Біогаз - це здоров'я в будинку. У результаті утилізації гною в біогазових установках, а не складування його на присадибних ділянках, падає рівень зараження середовища хвороботворними бактеріями. Зникають неприємні запахи від розкладання біовідходів і мухи, личинки яких виводяться в гною.
Біогаз - це чистота кухні. Полум'я від горіння газу не коптить і не містить шкідливих смол і хімічних сполук, тому кухня та посуд не брудняться кіптявою. Знижується ризик респіраторних і очних захворювань, пов'язаних з димом.
Біогаз - це джерело родючості городу. З нітритів і нітратів, що містяться в гною і отруйних ваш урожай, виходить чистий азот, який так необхідний рослинам. При переробці гною в установці гинуть насіння бур'янів, і при удобренні городу метановим флюент (переробленим в установці гноєм і органічними відходами) у вас буде йти набагато менше часу на прополку.
Біогаз - доходи з відходів. Харчові відходи і гній, які накопичуються в господарстві, є безкоштовним сировиною для біогазової установки. Після переробки сміття ви отримуєте горючий газ, а також високоякісні добрива (гумінові кислоти), що є основними складовими чорнозему.
Біогаз - це незалежність. Ви не будете залежати від постачальників вугілля і газу. А ще економите гроші на цих видах палива.
Біогаз - це поновлюване джерело енергії. Метан можна використовувати для потреб селянських і фермерських господарств: для приготування їжі; для підігріву води; для опалення осель (при достатніх кількостях вихідної сировини - біовідходів) [1].
Скільки ж можна отримати газу з одного кілограма гною? Виходячи з того, що на кип'ятіння одного літра води витрачається
- За допомогою одного кілограма гною великої рогатої худоби можна закип'ятити 7,5-15 літрів води;
- За допомогою одного кілограма гною свиней - 19 літрів води;
- За допомогою одного кілограма пташиного посліду - 11,5-23 літра води;
- За допомогою одного кілограма соломи зернобобових можна закип'ятити 11,5 літрів води;
- За допомогою одного кілограма картопляної гички - 17 літрів води;
- За допомогою одного кілограма бадилля томатів - 27 літрів води.
Незаперечна перевага біогазу - в децентралізованому виробництві електроенергії та тепла.
Процес біоконверсії окрім енергетичної дозволяє вирішити ще два завдання. По-перше, зброджений гній у порівнянні зі звичайним застосуванням, підвищує на 10-20% урожайність сільськогосподарських культур. Пояснюється це тим, що при анаеробної переробки відбувається мінералізація і зв'язування азоту. При традиційних ж способи приготування органічних добрив (компостуванням) втрати азоту становлять до 30-40%. Анаеробна переробка гною в чотири рази - у порівнянні з незброджені гноєм - збільшує вміст амонійного азоту (20-40% азоту перетворюється на амонійний форму). Зміст засвоюваного фосфору подвоюється і становить 50% загального фосфору.
Крім того, під час зброджування повністю гине насіння бур'янів, які завжди містяться в гної, знищуються мікробні асоціації, яйця гельмінтів, нейтралізується неприємний запах, тобто досягається актуальний на сьогодні екологічний ефект.
3. Енергетичне використання відходів водоочищення в поєднанні з викопним паливом.
У країнах Західної Європи понад 20 років активно займаються практичним вирішенням проблеми утилізації відходів водоочисних споруд.
Однією з поширених технологій утилізації ОСВ є їх використання в сільському господарстві в якості добрив. Її частка в загальній кількості ОСВ коливається від 10% у Греції до 58% у Франції, складаючи в середньому 36,5%. Незважаючи на популяризацію цього виду утилізації відходів (наприклад, в рамках постанови ЄС 86/278/ЕС), він втрачає привабливість, оскільки фермери побоюються накопичення на полях шкідливих речовин. В даний час у ряді країн використання відходів у сільському господарстві заборонено, наприклад, у Голландії з 1995 р.
Спалювання відходів водоочищення займає третє місце за обсягами утилізації ОСВ (10,8%). Відповідно до прогнозу в перспективі його частка буде зростати до 40%, незважаючи на відносну дорожнечу цього способу. Спалювання осаду в котлах дозволить вирішити екологічну проблему, пов'язану з його зберіганням, отримати додаткову енергію при його спалюванні, а, отже, знизити потребу в паливно-енергетичних ресурсах і інвестиціях. Напіврідкі відходи доцільно використовувати для отримання енергії на ТЕЦ в якості добавки до викопному паливу, наприклад, вугілля.
Виділяють дві найбільш поширені західні технології спалювання відходів водоочищення:
- Роздільне спалювання (спалювання в рідкому киплячому шарі (ЖКС) і багатоступінчасті топки);
- Спільне спалювання (на існуючих ТЕЦ, що використовують вугілля, або на цементних і асфальтових заводах) [3].
Серед способів роздільного спалювання популярним є використання технології рідкого шару, найбільш успішно експлуатуються топки з ЖКС. Такі технології дозволяють забезпечити стійке горіння палива з великим вмістом мінеральних складових, а також знизити вміст окислів сірки в газах, що за рахунок зв'язування їх в процесі горіння вапняком або лужноземельними металами, що містяться в золі палива.
Нами вивчено сім альтернативних варіантів утилізації осаду стічних вод, заснованих як на нових нетрадиційних технологіях, розроблених на базі російського чи європейського досвіду і не мають практичного використання, так і на закінчених "під ключ" технологіях:
1. Спалювання в циклонічної топці на основі наявних, але не використовуваних барабанних сушильних печей очисних споруд (російська технологія - «Техенергохімпромом», м. Бердськ);
2. Спалювання в циклонічної топці на основі наявних, але не використовуваних барабанних котлів очисних споруд (російська технологія - «Сібтехенерго», Новосибірськ і «Бійскенергомаш», Барнаул);
3. Роздільне спалювання в багатоступінчастої топці нового типу (західна технологія - «NESA», Бельгія);
4. Роздільне спалювання в топці з киплячим шаром нового типу (західна технологія - «Segher» (Бельгія);
5. Роздільне спалювання в новій циклонічної топці (західна технологія - фірми «Steinmuller» (Німеччина);
6. Спільне спалювання на наявній ТЕЦ, що працює на вугіллі; зберігання висушених відходів у сховищі [3].
У варіанті 7 передбачається, що, після сушіння до 10% вмісту вологи і термічної обробки, відходи водоочищення в розмірі 130 тис. т на рік біологічно безпечні і будуть зберігатися на площах поруч з очисними спорудами. Тут враховувалося створення на водоочисних спорудах замкнутої системи обробки води з можливістю її розширення при збільшенні обсягів оброблюваних відходів, а також необхідність побудови системи подачі відходів. Витрати за цим варіантом порівнянні з варіантами спалювання відходів.
ВИСНОВОК
Однією з головних завдань розвинених країн є раціональне і економне використання енергії. Особливо це стосується нашої держави, де склалася важка ситуація з паливно-енергетичними ресурсами. У зв'язку з високими цінами і обмеженими запасами нафти, газу і вугілля виникає проблема пошуку додаткових енергетичних ресурсів.
Одним з ефективних способів отримання енергії в майбутньому може стати використання в якості палива твердих побутових відходів. Використання тепла, одержуваного при спалюванні твердих побутових відходів, передбачається для вироблення електроенергії.
Серед відновлюваних джерел енергії на основі сільськогосподарських відходів біомаса є одним з перспективних і екологічно чистих замінників мінерального палива при виробництві енергії. Отриманий у результаті анаеробної переробки гною і відходів в біогазових установках біогаз, може йти на опалення тваринницьких приміщень, житлових будинків, теплиць, на отримання енергії для приготування їжі, сушіння сільськогосподарських продуктів гарячим повітрям, підігрів води, вироблення електроенергії за допомогою газових генераторів. Загальний енергетичний потенціал використання відходів тваринництва на основі виробництва біогазу дуже великий і дозволяє задовольнити річну потребу сільського господарства в тепловій енергії.
Напіврідкі відходи водоочищення доцільно використовувати для отримання енергії на ТЕЦ в якості добавки до викопному паливу, наприклад, вугілля.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Бобович Б.Б., Ривкин М.Д. Біогазова технологія переробки відходів тваринництва / Вісник Московського державного індустріального університету. № 1, 1999.
2. Шен М. Компогаз - метод бродіння біовідходів / "Метроном", № 1-2, 1994, с.41.
3. Оцінка енергетичного потенціалу використання відходів в Новосибірській області: Інститут енергоефективності. - Http://www.rdiee.msk.ru.
4. Федоров Л., Маякін А. теплоелектростанції на побутових відходах / «Нові технології», № 6 (70), червень 2006 р.