Что такое пиролиз отходов (ТБО), его виды, пиролизная установка

Россияне производят около 70 млн тонн смешанного мусора в год. Твёрдые бытовые отходы (ТБО) вывозят на полигоны в окрестностях городов, а привычка сортировать отходы только начинает формироваться у соотечественников. Панацеей от мусора правительство России считало строительство мусоросжигательных заводов. Но они, как оказалось, приносят больше вреда, чем пользы. На смену им пришла новая технология – пиролиз.

Что такое пиролиз

Помимо сжигания мусора, существует технология пиролиза отходов. Этот термин был образован из двух латинских слов, и дословно обозначает «разложение огнём». Технология позволяет переработать все виды бытовых отходов.

Пиролиз происходит при очень высоких температурах и без доступа кислорода. Такое термическое воздействие позволяет расщепить смешанные отходы. В результате получаются простые вещества: газ, смолы, водный раствор и твёрдый осадок. Твёрдый осадок содержит минеральную часть отходов. Продукты пиролиза можно использовать в качестве топлива.

схема пиролиза

Виды пиролиза

Важным фактором протекания пиролиза является температура. В зависимости от температуры, происходит полное или частичное разложение составляющих смешанного мусора. Пиролиз подразделяется на два типа, в зависимости от того, насколько высока температура воздействия на отходы.

Низкотемпературный пиролиз

Низкотемпературным пиролизом называется процесс разложения при температуре до 900 градусов. Рабочая температура при этом – около 450 градусов. При низкотемпературном пиролизе из отходов вырабатывается большое количество твёрдого топлива – полукокса. Пиролизного газа и смолы при этом образуется немного.

Тяжёлые металлы при таком способе не выплавляются, а выпадают в твёрдый осадок, который нужно захоронить на полигоне.

Низкотемпературный пиролиз позволяет в несколько раз уменьшить объём отходов. Они становятся менее опасными для окружающей среды. Продукты пиролиза можно использовать в качестве топлива.

Высокотемпературный пиролиз

Высокотемпературный пиролиз протекает при температуре выше 900 градусов. Отходы также распадаются на газ, пиролизное масло и полукокс. Такая технология позволяет получить из отходов больше газа и меньше твёрдых и жидких остатков. Чистота пиролизного газа, полученного при высоких температурах сравнима с природным газом. Тяжёлые металлы при применении такой технологии можно отделить от золы.

Для высокотемпературного пиролиза подходят только некрупные отходы. Для того чтобы запустить процесс, смешанный мусор нужно сортировать на крупные и мелкие фракции. Крупные фракции после сортировки дробят и также загружают в установку.

Низкотемпературный способ пиролиза применяется для уже сортированных отходов. Он не подойдёт для смешанного мусора, в котором присутствуют диоксины. Для пиролиза при низких температурах, сырьё нужно также просушить.

схема низкотемпературного пиролиза

Установки для высокотемпературного метода требовательны только к размеру исходного сырья. Сушка происходит непосредственно в реакторе, а на выходе получается остаток, свободный от диоксинов и тяжёлых металлов.

Плюсы и минусы пиролиза

Пиролиз, как таковой, применялся в России ещё в XII веке для выплавки смолы из древесины. Технология не нова, и человечество успешно применяло её на всех этапах своего развития. Пиролиз для переработки отходов стал использоваться сравнительно недавно. Впрочем, человечество стало производить мусор в огромных масштабах тоже недавно.

Этот высокотехнологичный способ переработки отходов имеет много плюсов, но и минусы у него есть.

Плюсы пиролиза:

  1. При утилизации отходов не загрязняется воздух. Нет вредных выбросов, которые, зачастую, опаснее исходного сырья.
  2. Пиролизные установки безопасны для населённых пунктов, которые находятся поблизости. Более того, они могут стать источником энергии для небольших посёлков.
  3. В качестве сырья для пиролиза выступают твёрдые бытовые отходы с полигонов. Такая технология позволяет переработать даже автомобильные покрышки и органическое сырьё.
  4. Продукты пиролиза представляют собой полезные вещества, которые можно использовать в качестве топлива. Эти вещества используются на пиролизных установках для их автономной работы. Излишки топлива компании продают.
  5. Оставшийся в результате пиролиза осадок (золу) можно захоронить без вреда для экологии. Золу после высокотемпературного пиролиза используют в строительстве, поскольку она не содержит неокисленный углерод.

топливо из пластика

Минусы пиролиза:

  1. При низкотемпературном пиролизе не происходит полного распада диоксинов, а тяжёлые металлы не выплавляются.
  2. Пиролизные установки дорогие и сложные в обслуживании.
  3. Низкотемпературные установки требуют большого количества рабочих.

Продукты пиролиза ТБО

Сырьём для пиролиза, как уже было сказано выше, выступает смешанный мусор. Вывезенный на полигоны, этот мусор лежит спрессованный без доступа воздуха. В таких условиях даже пищевые отходы, бумага и картон не разлагаются. Свалка может загореться из-за того, что при разложении отходов без доступа воздуха, выделяется метан. Этот газ горюч, и если свалка сильно разогреется, он может воспламениться.

Продукты горения свалок токсичны и опасны для окружающей среды.

Пиролиз, напротив, полезная технология. В результате пиролиза из смешанного опасного мусора можно получить достаточное количество полезных материалов:

  1. Синтетическая нефть – это жидкая фракция. Она образуется в результате пиролиза пластмасс и покрышек. Это закономерно, ведь эти материалы изготавливают из нефти. Синтетическая нефть напоминает природную. Её можно использовать в чистом виде в качестве топлива для котельных и ТЭЦ, либо переработать в моторное масло.
  2. Полукокс – это твёрдая фракция. Она легко воспламеняется, хорошо горит и даёт около 31-35 Мдж/кг при сгорании. Полукокс используется во всех областях, где необходимо высококалорийное топливо.
  3. Пиролизный газ – это газообразная фракция. Этот газ по свойствам подобен природному, и может применяться для выработки тепла или электричества.

Кроме того, сам по себе пиролиз выделяет большое количество энергии, которая используется для поддержания работы установки.

синтетическая нефть в бутылке

Устройство и принцип работы пиролизной установки

Пиролизная установка – это блочная мобильная конструкция. Основой пиролизной установки является сортировочная лента, загрузочный блок, объёмная камера для отходов, реактор, швельшахта, приспособления для подогрева. В процессе пиролиза в работу вступают конденсаторы, охладители, газоанализаторы, дымоходы. Также предусмотрены ёмкости для сбора полезных фракций – жидких и газообразных – и модуль выгрузки.

Есть установки, которые могут работать непрерывно. Есть и такие, которым требуется время, чтобы остыть после цикла переработки. Экономически выгоднее иметь установку непрерывного цикла, которая работает без простоев.

пиролизная установка на улице

Как работает пиролизная установка

Перед тем, как начать пиролиз, отходы нужно сортировать. Из общей массы удаляют цветные и чёрные металлы, пластик, стекло, словом, то, что подлежит вторичной переработке. Для этого на пиролизных заводах оборудуются специальные сортировочные линии.

Твёрдые отходы перед отправкой в пиролизную установку сортируются на крупные и сыпучие. Сыпучие отходы загружаются в отсек без предварительной подготовки, а крупные дробятся на более мелкие части.

После того, как все отходы оказались внутри, установка разогревается до 400 градусов. Горячее всего оказывается средняя часть установки – там температура достигает 900 градусов и идёт реакция пиролиза. Сверху температура намного меньше, там сырьё высыхает и готовится.

распределение тепла в пиролизной установке

Продукты пиролиза собираются при помощи конденсаторов и охладителей. Таким образом, газ очищается от масел. Твёрдый остаток автоматически поступает в камеру для хранения. Оттуда его извлекают рабочие.

Конструкцию пиролизной установки в компьютерной графике можно посмотреть в видео, где также указаны виды перерабатываемых отходов и сам технологический процесс:

Пиролизные котлы для отопления

В интернете достаточно предложений о продаже пиролизных котлов отопления от частных компаний. Дело в том, что пиролизные котлы успешно применяются для нагревания воды и обогрева помещений. Их отличительная особенность в том, что топливо используется полностью, и при горении топлива не выделяются вредные вещества. Продукты сгорания разлагаются в самой камере.

Пиролизный котёл работает в 3 раза дольше, чем котёл прямого горения. Однако для пиролизных котлов используется чистое топливо, например, дрова или отходы деревообрабатывающих производств, пеллеты или уголь.

Пиролизные заводы в России

В России зарегистрировано 13 пиролизных заводов, из которых всего 5 – действующие. Существуют также мобильные установки для пиролиза. Их преимущество в том, что их можно быстро доставить к месту переработки отходов, а потом так же быстро увезти на следующий полигон. Модульная конструкция легко собирается и разбирается.

Технология пиролиза не только решает проблему с утилизацией твёрдых бытовых отходов. Она также способна производить вторичное топливо. Запасы природного топлива, к сожалению, ограничены. Если широко распространить технологию пиролиза, небольшие посёлки и крупные города смогут перейти на использование вторичного топлива. Что касается исходного сырья, то в России достаточно мусора для работы множества пиролизных установок.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: