Пиролиз твердых бытовых отходов

В настоящее  время, в условиях роста цен на нефть и природный газ, а также  ужесточения экологических требований, производство пиролизного газа из угля и растительной биомассы оказывается  очень актуальным.Таким образом, возобновляемым и экологичным сырьем для получения тепловой и электрической  энергии являются любые биологические  и полимерные отходы:

· Отходы сельского  хозяйства

· Коммунальные и бытовые отходы (ТБО).

· Отходы промышленных производств

· Отходы древообрабатывающей  промышленности, лесного хозяйства (ветки, опилки, обрезь, щепа, кора).

· Малоценные ископаемые подобные торфу, бурым углям.

Важно заметить, что количество загрязняющих веществ, выделяющихся при пиролизе, составляет примерно половину от выделяющихся при  сжигании таких же объемов ТБО  на мусоросжигательных заводах.

1.1. Обоснование выбранного направления

Будут рассмотрены перспективы  внедрения пиролизной установки  на рынок Удмуртии и России.

Будет выявлено наиболее экономичное  сырье для переработки.

Будут рассмотрены наиболее целесообразные технологические процессы при переработке.

Будут поставлены опыты по снижению затрат при переработке.  

1.2. Цель и задачи исследований

• решить основную проблему скопления отходов,
• избежать дополнительных затрат на оздоровительные и экологические программы вследствие уничтожения основных источников распространения инфекций,
• предотвратить экологическую катастрофу в крупных городах
• создать новый, экологически безопасный гарантированный источник электроэнергии для питания городских домов и производств.
• Сборка установки для переработки ТБО

 

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ  УДАЛЕНИЯ ТБО

2.1. ХАРАКТКРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ.

Создаваемое предприятие будет расположено  на территории полигона или в промзоне города Ижевска. Предложенная Заказчиком площадка должна отвечать всем требованиям предлагаемого проекта – недалеко должен находится  полигон, необходим подвод магистральной электроэнергии, должна быть предоставлена площадка для размещения завода, проложены удобные подъездные пути и т.д. Правовая форма – закрытое акционерное общество (или иная) с распределенным уставным фондом в оговоренном процентном соотношении.

Инфраструктура

В качестве площадки для создания высокотехнологической  линии по утилизации ТБО предполагается выбрать производственный (или иной) участок, территория которого может  составлять до 2 га (мин. 0,4 га). Это обусловлено  тем, что завод мощностью 50 тыс. тонн в год будет состоять из пяти модулей (комплексов), которые могут работать автономно и быть сооружены поэтапно. На огороженной бетонным забором  территории должны быть расположены  производственные площади, в т.ч.:

- административно-бытовые  помещения –  (можно модульного типа с  обеспечением всех норм санитарно-бытового обслуживания персонала);

- холодный  ангар;

- склад  готовой продукции;

- площадку  для разгрузки и хранения ТБО.

Участок должен находится в промзоне полигона. Санитарная зона вокруг предприятия  составляет свыше 500 м, что позволяет  организовать указанное выше производство, не входя в противоречия с требованиями СЭС.

 

 

2.2. ОПИСАНИЕ ХАРАКТЕРА  БИЗНЕСА.

В настоящее время в Удмуртской Республике практически отсутствует высокотехнологическая индустрия утилизации промышленных и бытовых отходов. Имеющиеся мощности не способны обработать бытовой мусор, объем которого достиг  примерно 212 кг на человека в год и продолжает постоянно увеличиваться. Комплекс по переработке ТБО посредством технологии ТЕРМОУДАРА позволяет проводить практически 100% утилизацию отходов при отсутствии какого-либо загрязнения окружающей среды.

Процесс переработки несортированных ТБО  является одним из сложнейших вследствие наличия в них разнообазных (оганических  и неорганических) веществ, а также  вследствие наличия в них большого количества различных по размерам отходов. При создании процесса необходимо учитывать  широкий диапазон состава веществ  и отходов по размерам и назначению.

На завершающем этапе переработки  неорганических соединений используются общеизвестные технологические процессы.

В начале процесса в блоке отделения от общей массы ТБО отделяются крупногабаритные отходы, которые затем разделяются  на отходы, состоящие преимущественно  из органической и неорганической частей.

Неорганические  крупногабаритные отходы поступают  в блок разделки, где разделываются  на части, размеры которых определяются загрузочным устройством камеры окисления. После прохождения камеры окисления они соединяются с  неорганическими отходами основного  потока и направляются на дальнейшую переработку в соответствии с  общеизвестными технологиями.

Крупногабаритные  отходы, состоящие преимущественно  из органической части (пластмасса, древесина  и т.д.) после грубого дробления (блок предварительного дробления) попадают в основной поток движения отходов.

 

 

Рис. 1. Технологическая схема

 

 

Оставшиеся  после удаления крупногабаритных предметов  органические и неорганические отходы поступают в блок измельчения, затем  направляются в камеру предварительного подогрева (температура в камере порядка 200 ^oС или выше). Температура в камере определяется условиями удаления воды и других относительно легкокипящих соединений.

Из камеры предварительного подогрева отходы попадают в реактор термоудара, где  мгновенно нагреваются до температуры 650-700 ^oС. При этой температуре протекает высокоскоростной пиролиз органических соединений с образованием твердых и газообразных продуктов. В камере предварительного подогрева и реакторе термоудара процессы проводятся без доступа воздуха.

Твердые отходы, содержащие и неорганическую часть, из реактора поступают в блок сбора и направляются в блок разделения, где более легкий по плотности органический остаток отделяется от неорганического. Органический остаток, представляющий собой углеподобный продукт, сушится и направляется на дальнейшее использование.

Неорганический  остаток попадает в камеру окисления, где удаляются последние следы  органических соединений. К неорганическому  остатку основного потока, вышедшего  из камеры окисления, добавляется неорганический остаток крупногабаритных отходов, прошедший через блок разделки и  камеру окисления.

Оставшийся  после окисления неорганический остаток, содержащий соединения металлов, стекло и т.д., направляется на плавление, разделение и по известным технологиям  перерабатывается в полезный продукт.

Содержание  неорганического остатка обычно ниже, чем 10% от исходного ТБО.

Получаемые  на различных стадиях газовые  фракции направляются на очистку  и частичную конденсацию с  выделением полезных продуктов. Оставшийся газ разделяется на компоненты и/или  дожигается в установке. После дожигания  газ очищается и выводится. В  соответствии с требованиями экологии в схеме может содержаться  блок поглощения основного количества CO₂.

Выделяемые  в процессе для дальнейшего использования  продукты определяются составом ТБО  и пожеланиями Заказчика.

При наличиии в ТБО радиоактивных соединений они должны контролироваться на входе (отходы) и выходе (продукты) процесса. Оставшая радиоактивная часть отходов  подлежит захоронению.

Вследствие значительного колебания  исходного состава несортированных  ТБО в процессе большое внимание уделяется контролирующим и регулирующим системам (приборам).

Преимущества  процесса:

·                     относительно небольшие энергозатраты при переработке единицы ТБО вследствие нагрева до высоких температур меньшего количества вещества, чем в обычно используемых процессах, и преимущественно энтропийного характера процесса пиролиза,

·                     использование малого количества кислорода (воздуха),

·                     максимальная степень допустимой переработки или уничтожения отходов,

·                     минимальное возможное количество выводимых из системы соединений.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 3. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

 

Общая сумма проекта: 3 600 000 руб. Условия  кредитования: 12% годовых в рублях на 3 года. Предложение по финансированию проекта:  привлекаемые инвестиции из областного бюджета. Окупаемость  проекта:  3 года с момента пуска  предприятия.

Получаемый эффект:  улучшение  санитарного состояния города, улучшение   экологической обстановки, значительное (более чем в 10 раз) снижение затрат на захоронение отходов и ликвидацию экологических последствий хранения отходов значительное (более чем  в 10 раз) замедление расширения земельных  площадей, занимаемых полигонами для  захоронения отходов получение  полезных продуктов (пиролизного горючего газа, горячей воды и углеподобного  остатка) и, как следствие, увеличение потока прибыли, получаемой от реализации этих продуктов.

Создаваемое предприятие будет  расположено на территории полигона в пос. Пугачево. Предложенная площадка должна отвечать всем требованиям предлагаемого  проекта – недалеко должен находится  полигон, необходим подвод магистральной  электроэнергия, должна быть предоставлена  площадка для размещения завода, проложены  удобные подъездные пути и т.д.

В качестве площадки для создания высокотехнологической линии по утилизации ТБО предполагается выбрать  производственный участок на территории настоящего полигона в пос. Пугачево, территория которого может составлять до 2 га.

На огороженной бетонным забором  территории должны быть расположены  производственные площади, в т.ч.:

- административно-бытовые помещения  –  (можно модульного типа с   обеспечением всех норм санитарно-бытового  обслуживания персонала)

- холодный ангар 

- склад готовой продукции 

- площадку для разгрузки и  хранения ТБО 

Участок будет находиться в промзоне полигона. Санитарная зона вокруг предприятия  составляет свыше 500 м, что позволяет  организовать указанное выше производство, не входя в противоречия  требованиями СЭС 

Для оценки экономической эффективности  инвестиционного проекта осуществим расчет затрат проекта.

Стоимость основного оборудования завода мощностью 10 тыс. тонн в год представлены в таблице 1.

 Таблица 1 - Смета капитальных вложений.

Название позиций оборудования	Стоимость (в руб)
Линия ручной сортировки	500’000
Камера сушки	180’000
Камера нагрева	220’000
Дробилка	700’000
Камера окисления	180’000
Блок медной катализации	200’000
Вспомогательное оборудование, конвейеры	900’000
Система автоматического управления	100’000
Проектно техническая документация	120’000
Инсталляция, пуско-наладка комплекса  и обучение персонала	500’000
Итого	3’600’000

 

Амортизационные отчисления рассчитываются исходя из средней нормы линейной амортизации 5% в год. Для целей  расчета стоимость основных средств  принимается в сумме  3 600 000 руб. Отсюда ежемесячные амортизационные  отчисления составляют:

3 600 000 х 0,05  / 12=15000 руб. Отсюда 15 000/25/16 = 37,5 в руб/час, а  так  как в час производится 2 тонны,  то за 1 тонну:  37,5/2 = 18,75 рублей.

Рассчитаем прибыль от продажи  продуктов переработки ТБО.

Приведенный ниже расчет дан для  одного комплекса производительностью 2т/час (10 тыс. тонн/год) – одного модуля.

Горячий пар (t 300 °C) - переработка исходного  сырья  в сутки:

2 т  х 16 часов = 32 т/сутки

32 т. х 40% (средний объем содержания  воды в исходном сырье) = 12,80т. 

12,80 т. х 360 руб. (средняя стоимость  кубометра воды) = 4608,0 руб.

4608,0 х 300 раб. дней = 1 048 300руб. 

На собственные нужды комплекс использует 20 % пара, т.е. прибыль от продажи потребителю излишков пара составит  110 592 руб..

Высококалорийный пиролизный горючий  газ  (калорийность 4500-5000 ккал/м3  против 1500-2000 ккал/м3 генераторного  газа) - переработка исходного сырья  в сутки:

2 т  х 16 часов = 32 т/сутки

32 т. х 50% (средний объем пиролизующейся  органики  в исходном сырье)  = 16 т. 

16 т.  х 0,80 (коэффициент перевода  кг. в литры для газа) = 12800 литров

12’800 х 4,8 руб. (средняя стоимость  литра расфасованного генераторного  газа)  = 614 4 руб.

6144 руб. х 300 раб. дней = 1 843 200руб. 

На собственные нужды комплекс использует 20 % газа, т.е. прибыль от продажи   потребителю излишков газа составит  14 745 600 руб.

Углеподобный продукт может  быть использован в строительной промышленности в качестве крошки-наполнителя. Средняя рыночная стоимость подобного  наполнителя –  300 руб./т.

Переработка углеподобного продукта  в сутки:

2 т  х 16 часов = 32 т/сутки

32 т. х 10% (средний объем неорганики  в исходном сырье, выделяющийся  в углеподобный остаток) = 3,2 т. 

3,2 т.  х   3000 руб.  =  9600 руб.

9600 руб. х 300 раб. дней = 2 880 000руб. 

 

Таблица 2 - Прибыль от реализации вторичного сырья.

№	Виды вторсырья	Значение(в руб) в год
1	Горячий пар	1 048 300
2	Пиролизный горячий газ	1 843 200
3	Углеподобный продукт	2 880 000
4	Выручка	5 771 500
5	Прибыль(выручка – со стороны)	1 002 300
6	Налог на прибыль	60 138
7	Чистая прибыль ( прибыль – единый налог(6%))	942 162

 

Для того чтобы рассчитать себестоимость, необходимо выяснить  фонд заработной платы производственных рабочих.