Сжигание отходов: особенности, преимущества и технология процесса

Процесс жизнедеятельности каждого человека или предприятия обязательно сопровождается тем, что происходит образование бытовых и производственных отходов. Для борьбы с мусором на сегодня существует множество вариантов, так как есть необходимость в процедуре их обезвреживания. Правильная утилизация необходима для того, чтобы избавить окружающую среду и атмосферу от воздействия со стороны опасных продуктов распада мусора. Даже, если выбрать из мусора всю полезную фракцию – металл, стекло, бумагу, пластик, дерево и т.д. – все-равно остается существенное количество отходов, которые уже невозможно отсортировать и переработать в полезную фракцию. Такие отходы обычно называют «хвостами». Они на практике достаточно часто подлежат не только захоронения, но и сжигания. Такую переработку все чаще используют на территории Европы, так как процесс сгорания мусора приводит к получению меньшего количества токсичных веществ, нежели их последующее гниение на полигонах.

Рассматривая органическую термическую переработку мусора, стоит выделить сжигание ТБО или ТКО, которое на сегодня пользуется большой востребованностью, в особенности на производственных предприятиях. Если рассматривать виды термической обработки, которой подвергаются отходы, то здесь стоит выделить:

• сжигание
• пиролиз
• плазменную газификацию.

Указанные способы устранения твердых коммунальных отходов востребованы благодаря таким преимуществам, как возможность максимально эффективного и результативного обезвреживания мусора, применение энергетического потенциала, а также уменьшение фактического объема образовавшихся отходов.

К такому способу, как пиролиз, достаточно часто прибегают при необходимости обезвреживания мусора, содержащего большое количество пластика, резины и углеводородов. Особенность этого способа заключается в том, что в специально созданной бескислородной среде происходит нагревание вторичных или первичных отходов. В результате этой процедуры наблюдается образование газов и жидкостей. Такую жидкую или газовую форму продукта переработки часто применяют в виде топлива. Потенциально такой способ можно отнести к категории эффективных, но, как показывает практика, чаще всего его используют тогда, когда нужно выполнить переработку однородных отходов, полученных при производственных и промышленных процессах. Не используются такие технологии для работы с бытовыми отходами.

Если же рассматривать самую инновационную разработку, то здесь выделяют метод плазменной газификации. Но при ее использовании возникает множество сопутствующих проблем, которые решить на сегодняшний день пока что не удалось. В этом случае на помощь приходит сжигание отходов, которое получило максимальную распространенность абсолютно по всему миру.

Сжигают различные отходы на крупных мусороперерабатывающих заводах в специальных высокотемпературных мусоросжигательных печах, конструкция которых может быть разнообразной. Сам процесс горения, как правило, происходит на специальной колосниковой решетке, выступающей в качестве основного составляющего элемента печи. Внутри печи обязательно наблюдается распределение пространства на отдельные зоны. В каждой из зон осуществляется отдельный процесс горения, в результате чего будет полное сжигание.

На сегодня существует несколько часто используемых технологий сжигания. Среди них стоит выделить слоевое сжигание. Его особенность заключается в том, что на отдельный слой отходов выполняют подачу горячих потоков воздуха. Сами отходы при этом размещены на колосниковой решетке. Такое сжигание представлено способами:

• с цепной подвижной решеткой
• с неподвижным слоем отходов;
• с цепной неподвижной решеткой.

Посредством использования этой технологии обязательно происходит процесс разделения мусора на отдельные фракции. Для процесса сжигания используется доломитовая крошка, песок и абсорбент. Как только начинается активное горение под воздействием струи воздуха, осуществляется перемещение отдельных частичек, что очень напоминает движение обычной жидкости. Из-за этого такой процесс сжигания зачастую называют кипящим слоем.

На практике достаточно часто будет так, что некоторые из перечисленных выше этапов происходят одновременно. На этапе сушки идет такой важный процесс, как испарение влаги, которая находится в составе любых видов отходов. Далее летучие компоненты образуются на этапе газификации. В дальнейшем они перемещаются в зону воспламенения. Особенность первых двух этапов заключается в том, что для их проведения обязательно нужно обеспечить извне подвод теплоты. На третьем этапе компоненты уже начинают гореть самостоятельно. При этом обязательно обеспечивается подвод воздуха, чтобы произошло полное сгорание отходов.

Все виды отходов, которые попадают на полигоны или же находятся в пределах свалок, нуждаются в обеспечении определенных технологических условий, при каких будет происходить процесс горения. Если же смотреть на бытовые отходы, которые не проходят сортировку, то чаще всего они представляют собой необнородную смесь мусора, для которого достаточно сложно подобрать наиболее оптимальные условия для эффективного горения. В дальнейшем это будет условжнять как процесс загрузки отходов в камеру сгорания, так и процессу разложения на отдельные фракции и полному уничтожению.

Независимо от установок, что применяются для сжигания, среди содержащих элементов обязательно должны быть устройства, которое в процессе использования образует необходимые условия для стабильного горения – то есть горелки. Обычно это мазут, природный газ или дизельное топливо.

Независимо от технологии, выбранной для кремации отходов, происходит выделение углекислого газа в большом количестве, а также образуются выбросы. В их составе есть зола, сера, оксиды азота, дисперсионная пыль, тяжелые металлы, соляная кислота, диоксины и выделение прочих вредных газообразных веществ. Эти элементы в составе выбросов категорически не допустимы, поэтому, чтобы не нарушать и не портить экологическую обстановку, на перерабатываемых мусоросжигательных заводах с высокой эффективностью улавливают эти загрязняющие вещества. Такой метод очистки содержит в себе электростатический, мокрый, сухой методы, а также их комбинацию при потребности.

Если очистка осуществляется печью или другим устройством для сжигания, то для сухого способа в составе камеры обязательно должен быть вихревой элемент – например, циклон. Благодаря его наличию происходит задерживание твердых достаточно крупных частичек. При использовании мокрой очистки с помощью жидкости осуществляется задержка всех вредных компонентов. Часто используют обработку электростатическим методом, когда к электроду происходит притягивание аэрозолей и частиц пыли благодаря электризации.

Очень большое количество вредных веществ удаляется благодаря дожигателю. При нахождении в условиях температуры порядка 850°C не менее 2 с. все дымовые отходы ускоряют разложение и уменьшают выделение горючих и опасных компонентов. Поэтому очень важно подобрать тот режим горения и дожига, который будет оптимальным для конкретного случая.

Очень важно осуществлять очистку, так как часто отходы, образовавшиеся после горения, насыщены и различным шлаком. В слоевых частях могут наблюдаться остатки стекла, твердых металлических элементов, что приводит к потребности их правильной утилизации и последующего захоронения. От общего количества отходов по массе они могут достигать порядка 10%. Если брать тонны мусора, то количество часто бывает внушительным, независимо от того, по каким технологиям происходит сжигание пищевых, бытовых и производственных отходов.

Если рассматривать прогрессивные технологии, по которым осуществляются все процессы сжигания мусора во всем мире, выделяют следующие:

• способ слоевого сжигания посредством применения колосниковых решеток;
• метод сжигания отходов в специальном кипящем слое.

Особенность первого метода заключается в том, что необходимые массы отходов размещаются непосредственно на колосниковой решетке. Далее подаются потоки горящей топливо-воздушной смеси, температура которой составляет порядка 1000-1500°C. Этот метод утилизации подходит для категории тех отходов, которые не прошли сортировку. На основе этой технологии ныне работает порядка 1500 разнообразных установок и топок, которые имеют прогрессивные заводы. Объемы таких отходов могут быть неограниченными. При этом показатели энергоэффективности находятся на высоте.

Если же смотреть на другой способ, то для него происходит формирование специальных кипящих слоев. В этих слоях в последующем сжигаются отходы. Для этого применяются негорючие материалы, сырье и топливо. Особенность представленной технологии заключается в том, что она препятствует выделению токсических веществ в большом количестве, от чего страдает экология. Перерабатывают таким методом только тот мусор, который отсортирован, так как такое мусоросжигание приводит к образованию большого количества шлаков. Такие способы используются не так часто, как слоевое сжигание.

Несмотря на то, каким технологиям будет отдано предпочтение, безопасными они будут только в том случае, если в дальнейшем будет выбрана правильная и эффективная методика очистки выбросов.

Все загрязнения, образующиеся в процессе сжигания отходов на старых видах оборудования, попадают в окружающую среду. Для человека это может быть чревато возникновением множества достаточно сложных заболеваний, которые со стороны медицинских позиций лечатся достаточно сложно. Но, помимо этого, существуют и прочие негативные последствия, среди которых можно выделить такие:

• сжигание отходов в печах старого образца без должного перемешивания приводит непрогару и как следствие к формированию порядка 30% шлаков от первоначального объема загрузок мусора;
• без должной газоочистки попадание в воздух таких элементов, как свинец, ртуть, кобальт, мышьяк и прочие, которые являются потенциально опасными для человеческого организма;
• при неправильном дожиге выделение фуранов и диоксинов, которые имеют эффект накопления в отдельных органах;
• разрушение атмосферного озонового слоя за счет горения полимерных и синтетических отходов;
• остаток вредных веществ часто попадает в грунт, а затем в подземные воды, после чего такие продукты поступают в дом человека.

Поэтому особое внимание стоит уделять не только сбору и сортировке тбо, но и технологиям, используемым для их утилизации, эксплуатация которых минимально вредит окружающей среде.

Несмотря на то, что в некоторых случаях сжечь мусор является наиболее оптимальным методом для утилизации разных видов отходов, не стоит забывать и о недостатках: гарантия безопасности для экологии и здоровья человека достижима только при правильном применении современного оборудования. Поэтому важно изучать законы и нормы, по которым целесообразно сжигать определенные типы отходов, образующихся на производстве или в условиях быта, а также придерживаться регламентов.