Мусоросжигающий завод: энергия из отходов

Введение

Здание, сжигающее непригодный для использования мусор.

Завод по переработке отходов в энергию – это объект по управлению отходами, который сжигает отходы для производства электроэнергии. Этот тип электростанции также называют установкой по получению энергии из отходов, мусоросжигательным заводом, установкой по рекуперации энергии или установкой по восстановлению ресурсов. Современные заводы по переработке отходов в энергию значительно отличаются от мусоросжигательных заводов, которые широко использовались несколько десятилетий назад. В отличие от современных, эти заводы обычно не извлекали опасные или пригодные для переработки материалы перед сжиганием. Эти мусоросжигательные заводы представляли опасность для здоровья работников и жителей близлежащих районов, и большинство из них не вырабатывали электроэнергию. Переработка отходов в энергию все чаще рассматривается как потенциальная стратегия диверсификации энергетического сектора, особенно Швецией, которая на протяжении последних 20 лет является лидером в производстве энергии из отходов. Типичный диапазон чистой электроэнергии, которую можно получить, составляет примерно 500–600 кВт⋅ч на тонну сожженных отходов. Таким образом, сжигание около 2200 тонн отходов в день позволит произвести около 1200 МВт⋅ч электроэнергии.

Операция

Большинство заводов по переработке отходов в энергию сжигают твердые бытовые отходы, но некоторые используют промышленные или опасные отходы. Современный, правильно функционирующий завод по переработке отходов в энергию сортирует материалы перед сжиганием и может работать совместно с системами переработки. Сжигаются только те материалы, которые не подлежат переработке по конструктивным или экономическим причинам, и не являются опасными. Заводы по производству энергии из отходов по своей конструкции и оборудованию схожи с другими паровыми электростанциями, в частности, с биомассными станциями. Сначала отходы доставляются на предприятие. Затем отходы сортируются для удаления пригодных для переработки и опасных материалов. После этого отходы хранятся до момента сжигания. Некоторые заводы используют газификацию, но большинство сжигают отходы напрямую, поскольку это зрелая и эффективная технология. Отходы могут подаваться в котел непрерывно или партиями, в зависимости от конструкции завода. По объему, заводы по переработке отходов в энергию сжигают от 80 до 90 процентов поступающих отходов. Иногда остающийся пепел достаточно чист для использования в различных целях, например, в качестве сырья для производства шлакоблоков или для строительства дорог. Кроме того, металлы, которые могли быть сожжены, собираются со дна печи и продаются литейным предприятиям. Некоторые заводы по переработке отходов в энергию преобразуют соленую воду в питьевую пресную воду как побочный продукт процессов охлаждения.

Стоимость

Обычная электростанция мощностью 400 ГВтч выработки энергии в год стоит около 440 миллионов долларов на строительство. Заводы по переработке отходов в энергию могут иметь значительное преимущество в стоимости по сравнению с традиционными источниками энергии, поскольку оператор такого завода может получать доход за прием отходов вместо платы за их вывоз на полигон, обычно называемой "платой за выгрузку" за тонну, в то время как ему не нужно платить за топливо. Стоимость топлива может составлять до 45 процентов от стоимости производства электроэнергии на угольной электростанции и 75 процентов или более на электростанции, работающей на природном газе. По оценкам Национальной ассоциации по управлению твердыми отходами, средняя плата за выгрузку в США в 2002 году составляла 33,70 доллара за тонну.

Загрязнение

Отходы энергетических установок вызывают меньше загрязнения воздуха, чем угольные электростанции, но больше, чем газовые. При этом они углеродно-нейтральны: переработка отходов в топливо выделяет в атмосферу значительно меньше углерода и метана, чем разложение отходов на полигонах или в водоемах. Энергетические установки для переработки отходов предназначены для снижения выбросов загрязняющих веществ в отходящих газах, поступающих в атмосферу, таких как оксиды азота, оксиды серы и твердые частицы, а также для уничтожения загрязняющих веществ, уже содержащихся в отходах, с использованием систем контроля загрязнения, таких как рукавные фильтры, скрубберы и электростатические осадители. Высокая температура, эффективное сжигание и эффективная очистка и контроль позволяют значительно снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Сжигание муниципальных отходов выделяет в атмосферу значительное количество диоксинов и фуранов по сравнению с меньшими объемами, образующимися при сжигании угля или природного газа. Диоксины и фураны многие считают серьезной угрозой для здоровья. Однако, благодаря усовершенствованию конструкций систем контроля выбросов, ужесточению государственных норм и общественному протесту против мусоросжигательных заводов, объемы диоксинов и фуранов, образующихся на энергетических установках для переработки отходов, значительно сократились. Энергетические установки для переработки отходов производят золу-унос и донный пепел, как и при сжигании угля. Общее количество золы, образующейся на энергетических установках для переработки отходов, составляет от 15% до 25% от первоначального веса отходов, при этом зола-унос составляет примерно 10-20% от общего объема золы. Донный пепел может содержать или не содержать значительные уровни опасных для здоровья веществ. В Соединенных Штатах, и, возможно, в других странах, закон требует проведения анализа золы на токсичность перед ее захоронением на полигонах. Если зола признана опасной, ее можно захоранивать только на полигонах, которые спроектированы таким образом, чтобы предотвратить выщелачивание загрязняющих веществ из золы в подземные горизонты. Загрязнение запахами может стать проблемой, если завод расположен не в изолированном месте. Некоторые заводы хранят отходы в закрытом помещении с отрицательным давлением, что предотвращает распространение неприятных запахов, а воздух из зоны хранения направляется в котел или фильтр. Однако не все заводы принимают меры по снижению запаха, что приводит к жалобам. Фактор, влияющий на отношения с местным населением, – это увеличение трафика мусоровозов, доставляющих муниципальные отходы на объект переработки отходов в энергию. По этой причине большинство энергетических установок для переработки отходов расположены в промышленных зонах. Полигонный газ, содержащий около 50% метана и 50% углекислого газа, загрязнен небольшим количеством вредных веществ. В отличие от энергетических установок для переработки отходов, контроль за сжиганием полигонного газа минимален или отсутствует. Газ обычно сжигают в факельной установке или используют для привода поршневого двигателя или микротурбины, особенно на электростанциях, использующих газ, образующийся при анаэробном сбраживании. Очистка полигонного газа обычно не является экономически целесообразной, поскольку природный газ, который он заменяет, относительно дешев.

Waste to energy plants cause less air pollution than coal plants, but more than natural gas plants. At the same time, it is carbon negative: processing waste into fuel releases considerably less carbon and methane into the air than having waste decay away in landfills or bodies of water. Waste to energy plants are designed to reduce the emission of air pollutants in the flue gases exhausted to the atmosphere, such as nitrogen oxides, sulfur oxides and particulates, and to destroy pollutants already present in the waste, using pollution control measures such as baghouses, scrubbers, and electrostatic precipitators. High temperature, efficient combustion, and effective scrubbing and controls can significantly reduce air pollution outputs. Burning municipal waste does produce significant amounts of dioxin and furan emissions to the atmosphere as compared to the smaller amounts produced by burning coal or natural gas. Dioxins and furans are considered by many to be serious health hazards. However, advances in emission control designs and very stringent new governmental regulations, as well as public opposition to municipal waste incinerators, have caused large reductions in the amount of dioxins and furans produced by waste to energy plants. Waste to energy plants produce fly ash and bottom ash just as is the case when coal is combusted. The total amount of ash produced by waste to energy plants ranges from 15% to 25% by weight of the original quantity of waste, and the fly ash amounts to about 10% to 20% of the total ash. The bottom ash may or may not contain significant levels of health hazardous materials. In the United States, and perhaps in other countries as well, the law requires that the ash be tested for toxicity before disposal in landfills. If the ash is found to be hazardous, it can only be disposed of in landfills which are carefully designed to prevent pollutants in the ash from leaching into underground aquifers. Odor pollution can be a problem when the plant location is not isolated. Some plants store the waste in an enclosed area with a negative pressure, which prevents unpleasant odors from escaping, and the air drawn from the storage area is sent through the boiler or a filter. However, not all plants take steps to reduce the odor, resulting in complaints. An issue that affects community relationships is the increased road traffic of garbage trucks to transport municipal waste to the waste to energy facility. Due to this reason, most waste to energy plants are located in industrial areas. Landfill gas, which contains about 50% methane, and 50% carbon dioxide, is contaminated with a small amount of pollutants. Unlike at waste to energy plants, there are little or no pollution controls on the burning of landfill gas. The gas is usually flared or used to run a reciprocating engine or microturbine, especially in digester gas power plants. Cleaning up the landfill gas is usually not cost effective because natural gas, which it substitutes for, is relatively cheap.