Вопрос переработки и использования отходов уже много лет не является новым как с

точки зрения постановки самой задачи - утилизации отходов путем применения в

промышленных технологиях, так и с точки зрения предложения продуктов переработки

отходов промышленным потребителям. Более того - не является секретом и

абсолютно всем понятно, что коммунальные и промышленные отходы являются много -тоннажным источником сырья и совершенно естественно, что переработка отходов,потенциально, имеет большое экономическое значение для всех стран мира. Крометого, невосполнимость природного нефтяного сырья весьма жестко диктует

необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью.С другой стороны, совершенно ясно, что вопрос применения любого материала либо

технологии промышленными потребителями может рассматриваться только в случаях

достижения конкретного технико-экономического эффекта. Поэтому во всем мире

ведутся постоянные исследования, опытно-конструкторские разработки по созданию

совершенных и экономически выгодных способов переработки отходов. Также

делаются попытки правительствами многих стран, решить этот вопрос ужесточением

природоохранных норм, с одной стороны, и экономическим стимулированием

переработки отходов путем бюджетных дотаций, с другой стороны. Но пока, объем и

качество предлагаемых технологий для экономичной переработки и утилизации

отходов, явно не отвечают динамично растущему спросу на такие технологии. И

поэтому полигоны, подземные хранилища, «нецивилизованные» свалки продолжают

оставаться основным способом утилизации отходов и представляют собой постоянный

источник повышенной экологической опасности. Кроме того, следует четко понимать,что мусорные свалки и полигоны являются источником «свалочного газа» ,

стимулирующего парниковый эффект и разрушающего озонный слой атмосферы земли.Причем, гораздо интенсивнее, нежели все промышленные выбросы вместе взятые. Ипри этом, территории отведенные для хранения отходов, практически потеряны для

землепользования. Особенно указанные проблемы актуальны для европейских стран,где присутствует высокий уровень индустриального развития, высокая плотность

населения, постоянно уменьшающееся количество свободных площадей земли,ухудшающееся состояние окружающей среды.Уже можно твердо констатировать, что применяемые, как основные, методы

утилизации отходов - захоронение на полигонах и сжигание - показали свою

нежизнеспособность и привели ряд стран на грань экологической катастрофы. В

частности, весьма серьезная ситуация в Украине на полигонах которой хранится

около 20 млрд. тонн отходов, что составляет наивысший показатель в Европе на

душу населения. Занимают эти полигоны около 200 000 гектаров земли - для сравнения

территория государства Люксембург составляет около 240 000 гектаров. И это речь

идет о официальной, открытой информации. Что происходит на самом деле, сложно

себе представить. К слову сказать, не многим лучше обстоят дела и других странах -Чехия, Словакия, Польша, Россия, Венгрия, Италия и т. д. А между тем, по прогнозам

специалистов ISWA - Международная Ассоциация Управления Твердыми Бытовыми

Отходами - объем коммунальных и промышленных отходов к 2030 году вырастет в 4 -5раз. Но только до 30 % всех отходов будет возможно переработать в полезные

продукты, которые найдут свое применение, в виде электроэнергии, тепловой энергии,вторсырья, удобрений, вторичных строительных, композитных материалов и это по

самым оптимистичным оценкам. Остальное количество отходов никак не будет

утилизировано ввиду отсутствия рентабельных способов переработки и будет

складировано на полигонах, в подземных хранилищах, а также сожжено, закопано и

выброшено в лесах, оврагах, с негативными последствиями для окружающей среды.За последние 10 лет морфологический состав отходов претерпел весьма серьезные

изменения. Если раньше до 70 % составляли пищевые отходы, текстиль, бумага,древесина и только 30 % приходилось на полимеры. То на сегодняшний день ситуация

полностью обратная – до 70 % отходов приходится на полимеры, период естественного

разложения которых составляет десятки и сотни лет. В обозримом будущем эта

тенденция будет сохраняться. Специалисты прогнозируют, что к 2030 году около 90 %отходов будут составлять полимеры – пластмассы, пластики, резина, упаковки тетра –пак, внутренние обшивки автомобилей и самолетов и т.п. Другими словами отходы,которые невозможно будет складировать на полигонах ввиду недостатка свободных

земель, а при сжигании они будут оказывать более чем негативное, отравляющее

воздействие на окружающую среду. Подавляющее большинство технологий, для

утилизации отходов, применяемых и продвигаемых сегодня, с точки зрения

экологической безопасности устарели еще вчера - и морально и технически. На самом

деле вопрос стоит очень остро. Потребление различной продукции во всем мире

растет, динамика накопления отходов увеличивается, а эффективных и экономичных

технологий для утилизации отходов – критически мало. Похоже на то, чтодействительно – нашу цивилизацию погубят не войны, а мусор…

С сожалением следует констатировать, что растущий спрос на технологии по

переработке и утилизации отходов - являющиеся весьма энергоемкими по своей

природе - пришелся на период усиливающегося дефицита энергоресурсов и

повышения их цены. Очевидно, что такая ситуация окажет негативное влияние на

широкое внедрение таких технологий и станет серьезным сдерживающим фактором

динамичного развития всей инфраструктуры по переработке и утилизации отходов.

МИКРОВОЛНОВАЯ ПЛАЗМА

• Микроволновая плазма, чаще именуемая СВЧ - плазма - это совокупность разрядов,создаваемых с помощью электромагнитных волн с частотой превышающей 300 МГц.Следует понимать, что для промышленного, медицинского и научного примененияразрешен небольшой перечень частот - 460, 915, 2450, 5800, 22125 МГц. Наиболеечасто в промышленности используются частоты 2450 (бытовая техника) и 915 МГц(мобильная связь).

• Для получения СВЧ - разрядов используются генераторы плазмы, устройства,которые называются плазмотронами и служат для ввода электромагнитной энергии вразрядный объем Все конструкции СВЧ -плазматронов могут быть условноразделены на несколько групп - генераторы плазмы на передающих линиях СВЧ,генераторы плазмы на основе резонаторов СВЧ, генераторы плазмы назамедляющих структурах, генераторы плазмы с распределенным вводом энергии вплазму и др. Объединяющим для разных способов получения СВЧ - плазмы,является необходимость специальных устройств - генератора СВЧ - колебаний,лампы - магнетрона и волноводного оборудования. Что позволяет создавать вразрядном объеме (резонаторе, обычно сопряженным с дутьевым устройством)разрядном объеме (резонаторе, обычно сопряженным с дутьевым устройством)напряженность электромагнитного поля превышающую 30 КВ на см, что, в своюочередь, приводит к возникновению напряжения пробоя и лавинообразной ионизацииплазмообразующего газа (воздуха, пара, инертных газов и т.п.) и возникновениюобласти плазменного горения - плазмоида.

С помощью организованного

потока плазмообразующего

(рабочего) газа, плазмоиду

придается форма факела и он

выводиться за пределы

плазматрона, тем самым

достигается двойной эффект -плазматрон защищается от

перегрева и разрушения, а

также появляется мощный

рабочий инструмент для

интенсивного, температурного

воздействия на органические и

неорганические материалы.СВЧ - плазма характеризуется

весьма высоким уровнем

трансформации электрической

мощности в микроволновую - не

ниже 98 %.

ПЛАЗМОТРОН - ПЛАЗМЕННАЯ ГОРЕЛКА

• СВЧ - разряд возникает в газе, заполняющем резонаторную камеру плазменной

горелки. В течение приблизительно одной микросекунды после включения магнетронанапряженность СВЧ - поля в области выводного отверстия резонаторной камеры

достигает значения, близкого к пробойному, инициируется без - электродный СВЧ -разряд, расширяющийся в свободно парящий плазменный сгусток - плазмоид.Под воздействием специально организованного вихревого потока газа от внешнего

источника, плазменный сгусток выводится через сопло наружу в виде непрерывнойплазменной струи. Плазма разряда не контактирует со стенками резонаторной

камеры, вследствие чего эрозия металла отсутствует. Длина плазменной струи и

• Микроволновая плазменная горелка, является финишным рабочим устройством в

технологической цепочке превращения : электрическая энергия - электромагнитнаяэнергия - тепловая энергия для организации интенсивного высокотемпературноговоздействия на материалы, подлежащие переработке (обработке).

камеры, вследствие чего эрозия металла отсутствует. Длина плазменной струи и

поперечные размеры плазмоида внутри резонаторной камеры регулируется

количеством подаваемого плазмообразующего газа. Допустимая по санитарным

нормам граница плотности потока энергии СВЧ - излучения 10 мкВт/см2 расположена

на расстоянии 1,5 м от плазменной струи. К примеру, аналогичный уровень излученияпроизводят бытовые микроволновые печи на расстоянии 0,5 м. Столь низкий уровеньнаружного СВЧ - излучения говорит о высоком КПД (97 - 98 %) преобразованиямикроволнового излучения в тепловую энергию плазмы.

Принципиальным и главным

отличием микроволновой

плазменной горелки от других

источников высокой температуры,является отсутствие электродов и

дополнительных горючих веществ

(газ, мазут, солярка),загрязняющих конечные продукты

газификации вредными

примесями - следовательно

переработка материалов

способом СВЧ – плазмы

является, на сегодняшний день,наиболее чистой, как с точки

зрения экологии, так и с точки

зрения возможности применения

продуктов газификации в области

плазмохимии.

• Микроволновая плазменная горелка использует газ атмосферного давления но

может быть легко приспособлена для превращения в плазму газов как низкого, так ивысокого давления.

• Микроволновая плазменная горелка, является источником низкотемпературной

плазмы (800 - 4000 0 С) и может использоваться для разных технологических

процессов, требующих интенсивного температурного воздействия на материалы -пиролиз и газификация материалов, отходов, плавка и резка металлов, напылениеповерхностей, поджигание углей на ТЭЦ, производство пара и пр.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЧ - ПЛАЗМОТРОНОВМОЩНОСТЬ СВЧ - ГЕНЕРАТОРА 5 кВт 20 кВт 30 кВт 75 кВт 100 кВт

РАБОЧАЯ ЧИСТОТА (МГц) 2450 915 915 915 915

ДЛИНА ФАКЕЛА (см) 50 100 150 200 300

ТЕМПЕРАТУРА ФАКЕЛА (0 С) 800 – 1400 1200 – 1800 1600 – 2200 2000 – 3200 2200 – 4000

ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ (ккал / час) 4300 17200 26000 64500 86200

РАСХОД ДУТЬЕВОГО ГАЗА (г / сек) 7 - 10 35 - 40 40 - 45 80 - 85 100 - 110

УСТАНОВЛЕННАЯ МОЩНОСТЬ (кВт) 6 24 34 80 105

СЕТЕВЫЕ ПАРАМЕТРЫ 380 V / 15 А 380 V / 60 А 380 V / 95 А 380 V / 210А 380 V / 280А

СРОК СЛУЖБЫ МАГНЕТРОНА 4000 ЧАС 8000 ЧАС 8000 ЧАС 9000 ЧАС 9000 ЧАС

СРОК СЛУЖБЫ МАТЕРИАЛА ГОРЕЛКИ 20 ЛЕТ 20 ЛЕТ 20 ЛЕТ 20 ЛЕТ 20 ЛЕТ

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДУКТОВ МИКРОВОЛНОВОЙ ПЛАЗМЕННОЙ ГАЗИФИКАЦИИ

Работы по газификации чистых органических материалов - сепарированных, сухих(влажность до 15 %) твердых бытовых отходов *, проводились на опытной установкеплазменной газификации, производительностью 100 кг/час. Установка былаукомплектованной плазменной горелкой мощностью 30 кВт, работавшей в непрерывномрежиме в течении 240 часов, со средней рабочей температурой в камере газификации 16000 С. При расходе плазмообразующего воздуха порядка 40 - 45 г/сек (длина факела 110 - 120см) были получены продукты газификации, со следующими характеристиками (в пересчетесм) были получены продукты газификации, со следующими характеристиками (в пересчетена 1 кг отходов).•ориентировочный состав материала : деревянная щепа-20 %, картон, бумага-20 %, ПЭ емкости-20 %, пищевые отходы-10 %, уголь-10 %. резиновые отходы-10 %, текстиль-10 %.

•

К примеру, по традиционной технологии прямого сжигания, использующей паровой котел ипарогенератор - одна тонна чистых органических материалов позволяет получить лишь 40 кВтэлектрической энергии и 56 кВт тепловой, т. е. в сумме 96 кВт энергии с тонны.

ПОЗИЦИЯ РАЗМЕРНОСТЬЗНАЧЕНИЕ

ПРИМЕЧАНИЕ

ВЫХОД ПРОДУКТОВ- ТОПЛИВНЫЙ ГАЗ- ДУТЬЕВОЙ ВОЗДУХ- ОСТЕКЛОВАННЫЙ ШЛАК

м 3/кг отходов

3, 815 2, 6411, 1560, 018

не рассматриваетсяне рассматривается

СОСТАВ ТОПЛИВНОГО ГАЗА- Н2

- СО - Н2 O, CO2, SO2, NOX, Н2 S

м 3/кг отходов 1,2681,1360,237

48 % 43 %

9 %

ТЕПЛОТВОРНАЯ СПОСОБНОСТЬ- Н2

- СО - Н2 O, CO2, SO2, NOX, Н2 S

кВт/ кг отходов4,4763,964

-

12750 кДж/м 3 = 3,53 кВт/м 3

12620 кДж/м 3 = 3,49 кВт/м 3

балласт

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ТБО МДж/кг

отходов

30,4 8440 кВт / тонна отходов

ЭКОЛОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОДУКТОВ ПЛАЗМЕННОЙ ГАЗИФИКАЦИИ

Плазменное воздействие обеспечиваетвысокие и эффективные температурыпереработки, которые не могут бытьдостигнуты другими методами нагрева.Высокотемпературный газовый поток засчет происходящих в нем реакцийдиссоциации и ионизации обладаетвысоким энергетическим потенциалом,что позволяет значительно ускорятьтехнологические процессы, связанные спереработкой отходов. Отличительнойособенностью плазменных процессовявляется их высокая селективность,обеспечивающая получение целевыхпродуктов при незначительномобразовании побочных. Так, например,при газификации различныхорганических материалов в плазмевоздуха, водяных паров возможнополучать газ с повышеннымсодержанием горючих элементов (СО +Н2) не содержащий примесей смол,фенолов, а также поли - циклическихфенолов, а также поли - циклическихуглеводородов.

В таблице приведены сравнительные характеристики показателей концентрации базовых компонентов в продуктах сжигания и плазменной газификации.

ХИМИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ

РАЗМЕРНОСТЬ ТРАДИЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СЖИГАНИЯ

ГАЗИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОДНОЙ ПЛАЗМОЙ

ГАЗИФИКАЦИЯ МИКРОВОЛНОВОЙ

ПЛАЗМОЙ

NORMY EN 2000/76/СЕ

ТВЕРДЫЕ ПРИМЕСИ мг / м 3 16 6 5 < 10

ОРГАНИКА мг / м 3 39 7 6 9

HCl мг / м 3 35 3,5 3 < 10

SO2 мг / м 3 65 18 15 < 50

NOX мг / м 3 362 124 110 < 400

CO2 мг / м 3 48 36 30 < 50

РТУТЬ Hg мг / м 3 0,19 0,02 0,02 < 0,1

КАДМИЙ Cd мг / м 3 0,1 0,01 0,008 < 0,1

СВИНЕЦ Pb мг / м 3 0,098 0,01 0,007 < 0,1

ДИОКСИНЫ,ФУРАНЫ мг / м 3 0,5 0,001 0,001 0,1

УТИЛИЗАЦИЯ МЕДИЦИНСКИХ И ОПАСНЫХ ОТХОДОВ С ПОМОЩЬЮ МИКРОВОЛНОВОЙ ПЛАЗМЫ

• Основной - «термический метод» - уничтожения медицинских отходов, а попросту – ихсжигание, не является оптимальным решением проблемы. Установки,предназначенные для сжигания отходов - печи инсинераторы - были широкораспространены в мире еще 50 лет назад, но с тех пор многое изменилось. Каквыяснилось, сжигание не так безобидно, как кажется на первый взгляд, и при всехсвоих достоинствах обладает некоторыми неприятными особенностями. Например,образование диоксинов и фуранов. Диоксины и фураны - это наиболее печальноизвестные загрязнители, связанные со сжиганием. Они вызывают целый рядзаболеваний, включая рак, повреждения иммунной системы, нарушение деятельностирепродуктивной и других систем организма. Они обладают свойством биокумуляции.Это означает, что они способны перемещаться по пищевым цепям от растений кхищным животным, концентрируясь в мясе и молоке, и, как результат, в человеческомтеле, что подразумевает под собой то, что целые популяции уже сейчас страдают отпагубных последствий воздействия этих токсинов.

• Захоронение использованных фильтров от печей инсинераторов и золы на полигонахтвердых бытовых отходов также не является безопасным, поскольку существуетвероятность попадания токсинов в грунтовые воды; в некоторых местах зола просторассеивается и, таким образом, попадает в населенные или сельскохозяйственныерайоны. Согласно нормативам Европейского Союза геометрия горячей зоныустройства для сжигания должна обеспечивать пребывание газов в зоне стемпературой не ниже 850°С в течение не менее 2 секунд при концентрациитемпературой не ниже 850°С в течение не менее 2 секунд при концентрациикислорода не менее 6%. Следует заметить, что это очень жесткое требование ивыдержать его непросто. Особенно трудно добиться высокого содержания кислорода взоне горения.

• Более эффективным и безопасным инструментом для утилизации медицинскихотходов, является микроволновая плазма. Позволяющая в бескислородной среде, присредних температурах 1100 -1300 ºC обеспечивать не только стерилизацию отходов,но и полную их утилизацию. Кроме того, при температурах выше 1200 0 С происходитполное разложение диоксинов и фуранов. Остаток, получаемый после утилизации непревышает 10 % от первоначального объема, не увеличивает объем муниципальныхотходов, относится к IV классу отходов, т.е. практически нейтрален и вполне можетбыть использован в качестве строительного материала.

• Плазменный утилизатор медицинских отходов может быть изготовлен как в

стационарном, так и в мобильном исполнении. Мобильный предназначен для

обслуживания нескольких небольших лечебных учреждений, а стационарный

предназначен для крупных лечебных учреждений. В этих установках пластиковые

пакеты с отходами загружаются в бункер с герметической крышкой и измельчаются.Измельченные отходы потоком плазмообразующего газа направляются в зону, гдепроисходит их газификация при температуре 1100-1300 º C. После полного

разложения отходов образовавшийся охлаждённый остаток перемещается в

приёмный бункер, а уходящие газы ионизируются при температуре 2000-2200 º C.

• Все вышеизложенное, в полной мере относится к утилизации опасных и токсичныхотходов. Существующие методы утилизации этих отходов сопряжены со

строительством специализированных заводов по переработке. Каждый отход нужноисследовать, разработать специфическую технологию утилизации, изготовить

специальное оборудование, регламенты утилизации, оборудовать соответствующиепо безопасности помещения, обучить персонал. Все это долго и очень дорого. Темпынакопления стойких опасных веществ, кубовых остатков перегонки, хлорорганическихрастворителей, полупродуктов получения ракетного топлива, отходов производствавзрывчатых веществ и отравляющих токсичных соединений, гербицидов и других

твердых, жидких и газообразных отходов в химической промышленности далеко

опережают масштабы развития заводов по утилизации токсичных отходов. Нужныпринципиально новые подходы к проблеме, которые позволили бы утилизировать

большие массы отходов простым, быстрым и эффективным способом, так как

очевидны недостатки известных способов утилизации, которые заключаются в: низкойпроизводительности, формированию вторичного загрязнения токсичными нитрознымигазами, диоксинами, фуранами, громоздкости и несовершенстве оборудованиягазами, диоксинами, фуранами, громоздкости и несовершенстве оборудования

• Кардинально решить проблему утилизации опасных и токсичных веществ позволяет

только преобразование этих отходов в безопасные для людей и окружающей среды

вещества. Например, использование микроволновой плазмы со среднемассовыми

температурами 3500 - 4000 °С позволяет осуществлять деструкцию органических и

неорганических соединений с очень большими скоростями и высокой степенью

превращения сложных соединений в газообразные продукты элементарного состава.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ТЕХНОЛОГИИ

Данный тип установок состоит из нескольких основных технологических узлов:1. плазмохимический реактор - представляет собой устройство – газификатор, для

высокотемпературной (до 2000 0 С) деструкции медицинских и опасных отходов, бездоступа воздуха, в среде насыщенной ионами водорода и кислорода. Что позволяетэффективно и динамично разлагать углеродосодержащие вещества на простейшие

молекулы, с высоким содержанием Н2 и СО. Степень конверсии по углероду

составляет 99 %. Плазмохимический реактор оборудован многослойной

термоизоляцией и огнеупорами, загрузочным устройством со шлюзовой камерой и

шлакоприемником, совмещенным с водным замком. Укомплектован двумя

плазменными горелками, генерирующими в объеме реактора непрерывный поток

плазмы пара, двумя СВЧ – генераторами микроволновой мощности, двумя

парогенераторами и системой защиты/блокировок. Продуктом переработки отходов вплазмохимическом реакторе является топливный (генераторный) газ, до 95 % и

твердый, химически нейтральный, шлак, это остатки негорючих материалов – иглы,металлическая фольга и инструменты, стекло, керамика. Объем полученного газа

зависит от морфологического состава отходов, но, в среднем, составляет около 2 - 3м 3 из 1 кг отходов.

• 2. Узел охлаждения топливного газа – представляет собой устройство –теплообменник, типа «газ - газ», предназначенный для охлаждения газов, выходящихиз плазмохимического реактора до температуры, достаточной для подачи газа на

очистку – 260-320 0 С либо в газопоршневой генератор – 40 - 50 0 С .• 3. Узел сухой каталитической очистки газа – представляет собой устройство,

предназначенное для доведения содержания вредных примесей в топливном газе, допредельно допустимых концентраций, установленных санитарными нормами.Каталитический метод очистки основан на химических превращениях токсичных

компонентов в нетоксичные на поверхности твердых катализаторов. Этот методкомпонентов в нетоксичные на поверхности твердых катализаторов. Этот метод

используются для очистки газов от оксидов азота, серы и от органических примесей.Основные материалы, используемые в качестве каталитически активных веществ,применяемых при очистке газов: платиновые металлы, палладий, рутений, родий,сплавы, содержащие никель, хром, медь, цинк, ванадий.

• 4. Плазменный реактор ионизации и термической деструкции топливного газа –представляет собой устройство – плазменную горелку, в которой плазмообразующимгазом является собственно топливный газ, который ионизировавшись, образуетвысокопотенциальное температурное поле (до 3000 0 С), эффективно разлагающеевсе сложные соединения, в частности диоксины и фураны. Внутренний объем

реактора оборудован перегородками из огнеупора, которые создают определенное

механическое препятствие току газа и приводят к возникновению перемешивания,турбулентности и задержке потока – что способствует более эффективному

воздействию высоких температур на поток газа .• 5. Электромагнитный генератор «ВЕГА» - представляет собой устройство –

необходимое для автономного «холодного запуска» установки и работы установки в

режиме ожидания (производственные паузы). Является электромагнитным

генератором с наружным ротором, работающим на двух аккумуляторах с двумя

системами индукционных катушек – толкающей системой и собирающей. Генератор«ВЕГА» работает по самовосстанавливающемуся принципу - в моменте, когда

первый аккумулятор инициирует работу толкающей системы генератора,собирающая система выполняет подзарядку второго аккумулятора. Смена

подключения аккумуляторов к собирающей системе производится автоматически.

ПЕРЕРАБОТКА КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Микроволновая плазменная утилизация медицинских отходов имеет ряд преимуществ :

обеспечивает полную переработку отходов на месте образования без ежедневного вывоза

на утилизацию, что исключает распространение инфекций; не требуется предварительная

дезинфекция отходов, чем исключается расход дезинфицирующих материалов; установкалегко монтируется, эксплуатируется, обслуживается; не требует возведения и монтажа

дополнительных сооружений, фундаментов, и занимает минимальную площадь – 50 м 2.

• Перерабатывающий модуль, производительностью от 100 тонн в сутки методом

плазмохимической газификации сепарированных, обезвоженных твердых бытовых

отходов, предназначен для комбинированного, экологически чистого способа

утилизации. Работа оборудования обеспечивает утилизацию отходов с получением

высокоэнергетического газообразного топлива Полученные продукты полностью

обеспечивают автономный режим производственного процесса с возможностью

коммерческой реализации продуктов производства.• Существенное снижение эксплуатационных затрат - в технологии не применяется газ,

мазут, уголь, отсутствуют часто заменяемые детали и узлы, низкое потребление

электроэнергии на собственные нужды (0,3 - 0,5 кВт / кг отходов), обеспечивает

преимущество микроволновой плазменной технологии по сравнению с другими

способами утилизации отходов.. Кроме того, вредные выбросы в атмосферу при

использовании микроволновой плазменной технологии значительно ниже, чем самые

строгие нормативы, действующие в странах ЕС.• Перерабатывающий модуль, по плазмохимической газификации твердых бытовых

отходов, является полностью автономным предприятием и исполняет весь перечень

процедур и функций, необходимых для приема, контроля и фиксации, де -бактеризации, сепарации на органические и неорганические материалы. Далее

технология предусматривает обезвоживание, газификацию органических материалов

и компактирование неорганических материалов, охлаждение и очистку топливного

газа для подачи в поршневой газогенератор (газовую турбину).

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПОЗИЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ РАЗМЕРНОСТЬ ВЕЛИЧИНА

1 ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПЕРЕРАБОТКИ ПО НЕСЕПАРИРОВАННЫМ ВЛАЖНЫМ (40 %) ОТХОДАМ кг / час 8000

2

ПРОДУКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ

- СЕПАРИРОВАННАЯ СУХАЯ (15 %) ОРГАНИКА

- ФИЛЬТРАТ (ВОДА, ВЛАГА)

- МЕТАЛЛЫ ЧЕРНЫЕ

- МЕТАЛЛЫ ЦВЕТНЫЕ

- ДРОБЛЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ (ОТСЕВ, НАПОЛНИТЕЛЬ)

- СТЕКЛО

кг / час

50002000

20050

70050

3 ГАЗИФИКАЦИЯ СЕПАРИРОВАННОЙ ОРГАНИКИ кг / час 5000

В состав модуля включены также системы утилизации тепла при охлаждении топливного

газа с производством пара и последующим генерированием электрической энергии,системы аспирации, фильтрации и водоочистки.

Способ микроволновой плазменной утилизации, в зависимости от морфологического

состава, позволяет производить от 0,5 до 2.0 MВт мощности на каждую тонну

сепарированных, обезвоженных твердых бытовых отходов в цикле газовой генерации.Плюс до 1,2 МВт мощности на каждую тонну в цикле паровой генерации за счет

утилизации тепла охлаждаемого газа. А также дополнительные вторичные продукты

переработки неорганической части отходов - металлы цветные и черные, стекло

сортированное по цветам, дробленные строительные отходы (отсев и наполнители).

* реальное количество вырабатываемой электрической энергии зависит, в первую очередь, отморфологического состава отходов - наличие пластмасс, полимеров, резины, углесодержащихотходов позволяет максимально использовать преимущества, которыми располагаеттехнология микроволновой плазменной газификации. При утилизации отходов методомгазификации имеет смысл целенаправленно готовить топливные смеси из органическойсоставляющей твердых бытовых отходов и высококалорийных промышленных отходов,содержащих большой объем углеводородов.

3 ГАЗИФИКАЦИЯ СЕПАРИРОВАННОЙ ОРГАНИКИ кг / час 5000

4 ВЫХОД ТОПЛИВНОГО ГАЗА м3 / час 13200

5 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ СЕПАРИРОВАННОЙ ОРГАНИКИ

МДж/час 152000

6 РАСЧЕТНОЕ КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ кВт / час 42200

7 РЕАЛЬНАЯ ВЫРАБОТКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С УЧЕТОМ УСРЕДНЕННОГО КПД В 35 % ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПАРО – ГАЗОВОГО ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРОВАНИЯ

кВт / час

14700 *

8 ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА НУЖДЫ СОБСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

кВт / час 4000

9 ВЫХОД ИНЕРТНОГО ШЛАКА кг / час 50

10 ВЫХОД МИНЕРАЛОВ(SiO2, Fe2O3, CaO, Al2O3, Na2O, K2O, P2O6, TiO2) кг / час 100

11 ВЫХОД МЕТАЛЛОВFeCuZn (цинковый концентрат)

кг / час 401010

12 ВОДА кг / час 200

СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ НЕСЕПАРИРОВАННЫЕ ОТХОДЫ

80тонн/сутки

190 тонн/сутки

400тонн/сутки

560тонн/сутки

1200тонн/сутки

2400 тонн/сутки

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СЕПАРИРОВАННЫЕ ОТХОДЫ

50тонн/сутки

120 тонн/сутки

250 тонн/сутки

350 тонн/сутки

750 тонн/сутки

1500 тонн/сутки

ОБЩИЙ ОБЪЕМ ПЕРЕРАБОТКИ ТОНН/ГОД

29 200 58 400 146 000 204 400 438 000 876 000

СТОИМОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ И МАТЕРИАЛОВ МЛН €

36,7 47,9 75,4 86,1 156,5 273,4

СТОИМОСТЬ ПРОЕКТНЫХ РАБОТМЛН €

2 2 3 4 8 8

СТОИМОСТЬ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ МЛН €

5 8 14 17 28 49

ОБЩАЯ СТОИМОСТЬ ТЕХНОЛОГИИМЛН €

43,7 57,9 92,4 107,1 192,5 330,4

Экономические показатели предлагаемой технологии зависят от нескольких факторов. Впервую очередь от состава отходов, что влияет на количество генерируемой энергии. Далеезависит от налаженности системы сбора и подвоза отходов, что влияет на непрерывность

работы. Весьма существенна зависимость экономических показателей от законодательно

установленных платежей за утилизацию отходов (тарифов) и цен на выкуп «зеленой»электроэнергии. Поскольку эти показатели являются различными для разных государств, то вданном обзоре приняты усредненные значения состава отходов, стоимости тарифов и ценыданном обзоре приняты усредненные значения состава отходов, стоимости тарифов и ценывыкупа электроэнергии:1) состав отходов – картон и бумага 20%, пластмассы и полимеры 20%, древесина 10%,нефтесодержащие и лакокрасочные материалы 10%, битумы 10%, текстиль 10%, резина 10%,пищевые отходы 10%;2) стоимость утилизации отходов (средний тариф) - 120 € за тонну;3) выкуп «зеленой» электроэнергии - 130 € за МВт;

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ НЕСЕПАРИРОВАННЫЕ ОТХОДЫ

80тонн/сутки

190 тонн/сутки

400тонн/сутки

560тонн/сутки

1200тонн/сутки

2400 тонн/сутки

ПРОДАЖА ПРОДУКТОВ СОБСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

ТАРИФ ЗА УТИЛИЗАЦИЮ ОТХОДОВ €/ТОННА*

120 120 120 120 120 120

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ С УЧЕТОМ СОБСТВЕННОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ

€/ТОННА*96 96 96 96 96 96

СТЕКЛО И ШЛАК €/ТОННА* 30 30 30 30 30 30

МЕТАЛЛЫ, МИНЕРАЛЫ €/ТОННА* 70 70 70 70 70 70

ПРОДАЖИ ЦЕЛИКОМ €/ТОННА* 316 316 316 316 316 316

ГОДОВОЙ ДОХОД МЛН € 7,7 15,4 38,5 53,9 115,6 231,2

ВОЗВРАТ ИНВЕСТИЦИИ (ГРУБО) 6 ЛЕТ 4 ГОДА 3 ГОДА 2 ГОДА 1,5 ГОДА 1,5 ГОДА

ВЫХОД ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕСЕПАРИРОВАННЫХ ОТХОДОВ

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ НЕСЕПАРИРОВАННЫЕ

ОТХОДЫ

80тонн/сутки

190тонн/сутки

400тонн/сутки

560тонн/сутки

1200тонн/сутки

2400тонн/сутки

СЕПАРИРОВАННАЯ ОРГАНИКА ТОНН/ЧАС

2,1 5 10,4 14,6 31,2 62,5

ФИЛЬТРАТ (ВОДА)ТОНН/ЧАС

1 2 5 7 15 30

МЕТАЛЛЫ ЧЕРНЫЕ И ЦВЕТНЫЕТОНН/ЧАС

0,125 0,25 0,5 0,75 1,5 3

ДРОБЛЕННЫЕ МИНЕРАЛЫТОНН/ЧАС

0,35 0,7 1,5 2 4 8

СТЕКЛОТОНН/ЧАС

0,025 0,05 0,1 0,15 0,3 0,6

ВЫХОД ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ СЕПАРИРОВАННЫХ ОТХОДОВ

ИНЕРТНЫЙ ШЛАК, МИНЕРАЛЫ, МЕТАЛЛЫ, ВОДА

ТОНН/ЧАС0,19 0,4 0,8 1,2 2,4 4,8

ТОПЛИВНЫЙ ГАЗ3 5 546 13 200 27 466 38 558 82 399 162 062

ДЕТАЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

М 3/ЧАС 5 546 13 200 27 466 38 558 82 399 162 062

ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРОВАНИЕМВТ/ЧАС

6,3 15 31,2 43,8 93,6 187,5

СОБСТВЕННОЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ

МВТ/ЧАС-1,7 -4 -8,3 -11,7 -31,2 -62,5

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗАТРАТЫ

НЕОБХОДИМЫЙ ПЕРСОНАЛ 24 50 70 100 150 220

РЕМФОНД, ЗАПЧАСТИ €/ТОННА*

10 10 10 10 10 10

ФОНД ЗАРАБОТНОЙ ПЛАТЫ €/ТОННА*

32 16 16 16 16 16

УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ СОБСТВЕННОГО

ПРОИЗВОДСТВА €/ТОННА*10 10 10 10 10 10

ЗАТРАТЫ ЦЕЛИКОМ€/ТОННА*

52 52 52 52 52 52

* для удобства рассмотрения и анализа возможностей предлагаемой технологии

показатели эксплуатационных затрат и показатели продаж продуктов

производства приведены к одной тонне не сепарированных перерабатываемых

отходов.

ПРОЦЕСС ПЛАЗМЕННОЙ ГАЗИФИКАЦИИ И ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВА

• Плазменная газификация - это процесс преобразования органической(углеродосодержащей) части веществ и топлив в горючие газы привысокотемпературном нагреве (900 - 2200 0 С) с атмосфере обедненной кислородом.Совокупность процессов, протекающих во время газификации - деструкция, переходвеществ из конденсированной в аморфную и газообразную фазы, неполное горение,окисление, комбинации и рекомбинации - принято называть термохимическойконверсией.конверсией.

• Результатом такой конверсии органических веществ является образованиемонооксида углерода (СО) и водорода (Н2) - основных горючих компонентовгазообразного продукта, который называется топливный газ или генераторный газ. Впоследнее время, такой газ стали называть синтез – газом. Причины не ясны, так егообразование происходит при процессах, как раз, обратных синтезу. Другиесоставляющие топливного газа, полученные в результате процесса газификации,называются балластом и в виду их незначительного влияния на калорийность газа,обычно не принимаются во внимание.

• Главным преимуществом технологии плазменной газификации по сравнению сметодами прямого сжигания, является низкий уровень воздействия на окружающуюсреду. Это в первую очередь обусловлено нахождением газообразных продуктов привысоких температурах в обедненной кислородом среде (коэффициент избыткакислорода 0,2-0,3), что приводит к разложению и де - хлорированию наиболееопасных веществ - диоксинов, фуранов, полихлорбифенилов, бенз(а)пиренов идругих полициклических ароматических углеводородов. Также преимуществомплазменной газификации является образование гораздо меньших объемов газов,подлежащих очистке, чем при прямом сжигании и существенного (в разы)уменьшения объема зольного остатка. Причем зольный остаток, практически, несодержит углерода, т.е. отсутствует сажа. Что позволяет добиться значительнойэкономии средств на дорогостоящем оборудовании газоочистки дымовых газов,выбрасываемых в атмосферу (например, стоимость такого оборудования в составемусоросжигательных заводов составляет около 50%) и оборудованииобеззараживания твёрдых вторичных отходов.

Предлагаемая технология высокотемпературной плазменной газификации материалов,в первую очередь, предназначена для использования в мусороперерабатывающей

отрасли, как эффективный инструмент утилизации и переработки отходов. Применениеданной технологии позволит сократить использование полигонов для захоронения

отходов и заменить полигоны автономными перерабатывающими производственными

комплексами. Кроме того, данная технология является наиболее экономически и

технологически подходящей ( из всех известных технологий ) для уничтожения

депонированных свалок и полигонов.

Аналогов данной технологии в мировой практике, на сегодняшний день – не существует,Это было определено во время проведения работ по проверке на патентную чистоту.По удельному энергопотреблению, по скорости разложения веществ, по степени

конверсии сырья в топливный газ – данная технология является прямым и мощным

конкурентом технологиям утилизации отходов с помощью электродуговой плазмы

WESTINGHOUSE, ALTENERGY, SOLENA GROUP

Главным достоинством технологии является отсутствие в цикле утилизации отходов –процесса горения ( окисления ). Что резко снижает возможность образования опасных

веществ диоксинов и фуранов. Процесс переработки проводится при помощи

микроволновой плазмы водяного пара ( 1100 - 3500 0С), без доступа воздуха, в среденасыщенной ионами водорода и кислорода. Процесс утилизации производится без

применения традиционных энергоносителей – газа, мазута, угля – которые сами по себеявляются дополнительным загрязняющим фактором. Присутствие в технологии узла

ионизации газов, позволяет получить при переработке отходов нулевые выбросы вионизации газов, позволяет получить при переработке отходов нулевые выбросы в

окружающую среду

В предлагаемой технологии для очистки продуктов утилизации не требуется применения

дополнительных многоступенчатых узлов и агрегатов. Процесс очистки совмещен с

основным технологическим процессом и является его составной частью. Другимисловами – процесс утилизации отходов с помощью микроволновой плазмы водяного

пара приводит к такому уровню разложения и ионизации продуктов, который позволяетдобиться нормативных показателей выбросов в окружающую среду без применения

дополнительных, сложных и дорогостоящих технологий очистки.

Этой областью применения, возможности микроволновой плазмы не ограничиваются.Ряд опытов, проведенных нами в период изыскательских и лабораторных работ по

плазменной газификации различных материалов показал возможности эффективного

применения нашего метода в других областях промышленности. Конверсия углей и

угольной шихты ( шлаков ) в топливный газ для тепло и электро генерирования и

каталитического синтеза светлых нефтепродуктов ( моторных топлив ). Выпариванияблагородных металлов из отходов ( отвалов, хвостов ) их промышленной добычи, споследующим улавливанием металла на тканевых фильтрах. И многое другое. Спектрвозможностей для применения микроволновой плазмы достаточно широк. Эти всенаправления требуют отдельной детальной проработки и изучения.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+421 948502960 +420 725372109 p_fisenko@mail.ru