Перспективы использования твердые коммунальных отходов как топлива для станций в России

С каждым годом потребление различных продуктов возрастет. Это говорит о том, что отходы также увеличиваются. Сейчас выбрасывают не несколько тонн отходов, а сотни и даже тысячи тонн ежедневно. Все это приводит к ухудшению экологии, и возрастает значимость в обеспечении безвредных технологических процессов. Но для начала надо понять, а что такое твердые коммунальные отходы.

Твердые коммунальные отходы (ТКО), или как раньше назывались – твердые бытовые отходы, – это совокупность твердых веществ (пластмасса, бумага, стекло, кожа и др.) и пищевых отходов, образующихся в бытовых условиях [1].

Преимущество ТКО заключается в том, что их не надо искать, не надо добывать, однако в любом случае они должны быть уничтожены – что требует больших денежных средств. Поэтому если использовать рациональный подход то можно не только получить дешевую энергию, но и избежать лишних затрат.

На накопление ТКО оказывает также влияние климатические условия, развитость стран, уровень производства товаров массового спроса, времени года и другие. Но в то же время и отходы оказывают воздействие на окружающую среду, так как некоторые компоненты, содержащиеся в ТКО очень опасные не только для людей, но и для экосистемы. К ним относятся: свинец, ртуть, щелочь, хлор и другие.

На настоящее время большинство ТКО в России завозятся на полигоны на захоронение, что в большинстве случаев приводит к отчуждению территорий, а также ограничивает территорию для строительства других зданий. Но существует и другая проблема – несанкционированные свалки. В большей части существования этих свалок виноваты сами люди, которые не хотят платить за вывоз мусора, или сваливают его в не положенные для этого места.

Размер вреда от этих свалок в Московском районе между ул. Пилотов и Кольцевой автомобильной дорогой (КАД) превысила 36 миллионов рублей [2].

Как топливо, ТКО имеет почти такую же теплоту сгорания как торф, и некоторые марки углей. Используя таблицу 1 и таблицу 2, представленные ниже, можно примерно рассчитать низшую теплоту сгорания ТКО.

Таблица 1.

Морфологический состав, %

Таблица 2.

Теплота сгорания ТКО, Мдж/кг

Q_Н^Р=(37*9,49+30,6*3,43+5,4*15,72+5,2*24,37+2*14,46+0,6*25,8+9,7*18,14)/ /100=8,88 Мдж/кг

При расчете было получено, что низшая теплота сгорания топлива составила 8,88 Мдж/кг. Но могут получиться и другие цифры этой характеристики, так как морфологический состав и теплота сгорания взяты только за определенный период, результаты которые были усреднены.

Большая часть ТКО образована в крупных городах, где есть потребность в тепловой и электрической энергии. Из чего следует, что отходы будут и дальше производится, что будет хорошо, так как отходы будут возобновляться, их можно будет использовать как топливо.

Один из способов переработки ТКО – это термический. Он осуществляется при очень высоких температурах от 500 до 2000 ^оС. К достоинству можно отнести, что при этом способе переработке ТКО обезвреживаются опасные и токсические вещества, содержащиеся в отходах. Но есть и другие способы получить энергию из ТКО: пиролиз, плазменная переработка, газификация, сжигание в специальных печах и другие.

Сейчас, к сожалению, не существует идеального решения по переработке ТКО в энергию, чтобы было экономически эффективно и переработать ТКО так, чтобы не остались производственные отходы, но и выбросы вредных веществ стремились к минимуму.

В России очень много ТЭЦ, которые используют как топливо газ и уголь, но только в эксплуатации находятся 3 ТЭС на ТКО, при общей установленной электрической мощностью всего 26,6 МВт. Ввод других объектов в эксплуатацию не планируется.

В США на 86 предприятиях ежегодно сжигается около 29 млн.т ТКО с производством более 17 ТВт∙ч электроэнергии, а общая установленная электриче­ская мощность этих предприятий составляет при­мерно 2,7 ГВт. Дополнительный потенциал подоб­ных предприятий оценивается в 20 ГВт [3].

Так, например, в Китае, где до 2000 г. заводов для сжигания ТКО практически не было, в 2010 г. термически утилизировалось уже более 24 млн. т отходов в год и планируется ежегодный прирост мощностей около 4 млн. т [4].

В целом в настоящее время в мире в стадии строительства находятся около 160 подобных предприятий для утилизации ТБО, планируется строительство ещё такого же количества подобных заводов. Ожидается, что через пять лет будет ежегодно термически утилизироваться примерно 420 млн. т ТБО [5].

Даже по этим данным заметно, что Россия отстает от других стран в сфере использования отходов, как топлива. Одной из причин этого может являться экологические факторы: технологии в России не совершены, поэтому происходит загрязнение воздуха, и возникают проблемы связанные с твердым остатком, который образуется в результате термической переработки ТКО. Другой причиной являются принятые в РФ распорядительные документы, касающиеся использования возобновляемых источников энергии, которые на практике не работают.

При этом нужно учитывать стоимость тепловой и электрической энергии. Оборудование для переработки ТКО стоит очень дорого, так как не сильно распространено в России. Поэтому на начальных этапах строительства будут большие расходы, из чего следует, что и стоимость производимой энергетической продукции будет выше, чем на ТЭЦ, использующие другое топливо. Из-за дороговизны электрической и тепловой энергии никто не захочет ее покупать, а если уменьшить цену, будем работать себе в убыток.

Помимо всего этого, нужно привлекать инвесторов, которые бы вложили деньги в строительство. Те, кто будет вкладывать деньги в проект, очень мало, так как энергетическая отрасль сложна в понимании. А так как прибыль не будет получена в ближайшие годы, то это будет менее привлекательное предложение, чем другие, которые есть на рынке. Все это будет производить отрицательный эффект.

Для того чтобы в России ТКО были использованы как энергетические ресурсы необходимы законы, которые бы были направлены на большие сокращения захоронений на полигонах, для начала - в крупнейших городах, но также энергетические компании и инвесторы должны быть заинтересованы в развитии этой отрасли. Требуется выработка государственной политики, которая должна предусматривать меры в краткосрочных и долгосрочных перспективах. В ином случае, использование ТКО, как топливо будет почти не осуществимо.