Сжигание отходов в печи, пиролизной установке, инсинераторе: перечень веществ, выбрасываемых в воздух, применение золы, сжигание на предприятии и вблизи зданий

Суть процесса

На данный момент сжигание является наиболее распространенным и проверенным методом обращения с отходами.

Их преимущества при таком способе:

• возможность получения тепловой энергии;
• устранение болезнетворных бактерий, неприятных запахов;
• сокращение объема отходов более чем в 10 раз.

Законодатель Российской Федерации определяет сжигание отходов следующим образом: «процесс термического окисления с целью уменьшения объема отходов, извлечения из них ценных материалов, золы или энергии» (п. 5.50 «ГОСТ 30772-2001»).

Особенности проведения процедуры на территории предприятия

Вопрос сжигания мусора на территориях предприятий и верфей регулируется законодательством. Строго говоря, законодатель считает сжигание отходов на территории предприятия опасным для здоровья человека и окружающей среды (ФЗ-52 «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»).

Для того чтобы сжигание отходов на территории предприятия или объекта было законным, необходимо соблюдение следующих условий:

1. Наличие подходящего оборудования (разрешенного законом и не вредного для окружающей среды).
2. Строгая документация и мониторинг выбросов.
3. Установка фильтров, препятствующих выбросу вредных веществ.

Под оборудованием есть все те же установки — мусоросжигательные заводы, печи пиролиза и так далее

Плюсы и минусы

Из очевидных преимуществ сжигания отходов по сравнению с другими способами утилизации и захоронения необходимо выделить:

1. Значительное сокращение объема вторичного сырья. При правильном подходе она уменьшается в 10 раз.
2. Энергия. Работа по сжиганию отходов на специальном оборудовании способна пополнить энергосистему и систему отопления.
3. экономика транспорта. Закон разрешает строительство мусоросжигательных заводов вблизи населенных пунктов, чего нельзя сказать о строительстве полигонов. Это снижает затраты на транспортировку отходов.
4. Экологичность. Если мусоросжигательное оборудование действительно качественное, оно может исключить выброс вредных веществ. Инсталляций множество и каждая из них имеет свои особенности по поддержанию чистоты природы.
5. Нет запаха. Одним из преимуществ сжигания является устранение неприятных запахов. На свалках, например, невозможно избежать выбросов метана и процессов брожения.

Но у сжигания отходов есть и недостатки:

1. Загрязнение воздуха. Это опять же о качестве оборудования. Установка фильтров предотвращает или сводит к минимуму ущерб окружающей среде, но при отсутствии фильтров наносится серьезный ущерб окружающей среде.
2. Изменения климата. Это долгосрочная проблема. Выбросы углекислого газа неизбежно дополняют ряд явлений, негативно влияющих на глобальный климат.

Утилизация или обезвреживание?

Само по себе сжигание отходов не является ни переработкой, ни обезвреживанием, так как это высокотехнологичная и сложная работа. Сжигание необходимо воспринимать как неотъемлемую часть комплексной программы действий, направленной на управление отходами.

Сжигание отходов отдельно от всего процесса обращения с отходами (предварительная обработка, утилизация золы и так далее) может нанести ущерб окружающей среде и здоровью человека.

Однако российское законодательство имеет на этот счет свое мнение. Определение терминов «обезвреживание отходов» и «обращение с отходами» гражданин может найти в ФЗ-89 от 24.06.1998.

Цель вторичной переработки не уничтожение отходов, как принято считать, а получение пользы:

• применение в производстве, при оказании услуг;
• переработка (то есть повторное использование отходов по назначению);
• использование в качестве возобновляемого источника энергии;
• регенерация (возврат в производственный цикл после соответствующей обработки) и т.д.

Когда речь идет об утилизации, речь идет об усилиях, в первую очередь направленных на снижение негативного воздействия мусора на окружающую среду и здоровье путем:

• изменение физического и химического состояния отходов;
• уменьшить их вес;
• изменение свойств и т.д.

Так что у закона есть четкая позиция по этому вопросу – сжигание отходов – это обезвреживание.

Исключением является сжигание ТБО, которое с 2019 года решением Государственной Думы переведено из положения «обезвреживания» в положение «утилизация».

Читайте также: 7 способов использовать старый телевизор

Какие отходы подвергаются сжиганию?

Ответив на вопрос, какие отходы сжигают, будет легче сразу определить, какие отходы сжигать недопустимо.

В вечных публичных спорах о необходимости запрета процесса сжигания прежде всего речь идет о так называемых твердых бытовых отходах.

Например, 2019 год можно выделить из последнего подобного спора, когда вокруг декабрьских парламентских слушаний по изменениям в законодательство возникли оживленные дискуссии в СМИ.

Некоторые ожидали, что Госдума запретит сжигание твердых бытовых отходов. Другие считали, что этого не произойдет. В результате, как уже было сказано, весь процесс сжигания ТБО был переведен из разряда «обезвреживания» в разряд «утилизация». Установлены отдельные правила обращения с этим видом отходов.

Например, при сжигании твердых бытовых отходов необходимо удалить весь пластик, металл, аккумуляторы и крупные фракции, провода и другие источники питания.

Также существуют правила взаимодействия с хлоридными и углеводородными отходами, которые нельзя сжигать при температуре ниже 1200-1300 градусов, так как при этом образуются ядовитые соединения — диоксины.

Ниже представлена ​​таблица содержания некоторых элементов в твердых бытовых отходах и земной коре:

Элементы	Содержание, г/ч
ТБО	Земная кора
Хлор	5000-8000	150
Бром	30-200	2,4
Сера	1000-3000	500
Медь	200-1000	60
Цинк	600-2000	70
Вести	400-1000	14
Меркурий	0,5-5	0,1
Кадмий	5-15	0,15

Применение золы

Зола собирается в процессе сжигания отходов в паровых котлах.

При использовании реагентов Ca(OH)² или NaHCO³ запускается очистка дымовых газов. Их (реагенты) вводят в полусухой или сухой скруббер.

В некоторых случаях дополнительно к этому применяют влажную уборку. Зола может быть собрана с избытком реагента или в результате реакции на вещество или электростатический фильтр.

Зола от сжигания отходов содержит соединения тяжелых металлов, такие как цинк, свинец и медь. Эти отходы также имеют практические преимущества и обычно используются на строительной площадке. Кроме того, зола с разной плотностью часто заменяет гравий, песок и так далее, т.е природное сырье.

В некоторых случаях останки отправляются на свалку – это в целом снижает объемы, необходимые для захоронения отходов на полигоне, но российское законодательство движется в сторону ужесточения правил захоронения, а также ежегодно повышает и вводит новые сборы.

Такая практика только увеличивает спрос на использование зольного остатка в качестве вторичного сырья.

Однако у этого вида отходов есть свои недостатки. Все чаще поднимаются вопросы о природном ущербе, наносимом золошлаковыми насаждениями. Они слишком насыщены токсинами и металлами.

Как правило, тонны золошлаковых отходов складируются на открытом воздухе. В Российской Федерации, по приблизительным подсчетам, складируется до 2 млрд золошлаковых отходов – на эти нужды отводится 20 тыс кв км.

Вещества, выбрасываемые в воздух

При сжигании промышленных и бытовых отходов в атмосферу выбрасывается целый перечень загрязняющих веществ:

1. Летающий пепел.
2. Сладкий.
3. Монооксид углерода.
4. Гидрохлорид.
5. Фенолы.
6. Диоксины.
7. Неорганическая пыль.
8. Нефть, горючие сланцы, угольная зола.
9. Газообразные соединения фтора и т.д.

Виды оборудования

Целью печей является утилизация различных видов отходов за счет теплового воздействия, что приводит к уменьшению объема и массы отходов.

В среднем температура внутри таких печей составляет 700-900 градусов, а в процессе дожигания газов показатели достигают 1200 градусов.

Преимущества данного типа оборудования:

• возможность выбрасывать мусор на саму свалку;
• возможность сжигания полимеров (ПВХ, полистирол, полиэтилен и пр.);
• возможность рекуперации тепла для дальнейшего использования, системы газоочистки и так далее

При этом отходы предварительно обрабатывают – смешивают с песком до нужной консистенции. Затем рассчитываются нормы необходимого количества тепла для конкретного предмета переработки.

После запуска печи автоматические горелки поддерживают внутри постоянную температуру и начинается горение углеводородов. При этом само оборудование имеет принудительную систему вентиляции.

Когда речь идет о мусоросжигательных заводах, речь также идет об мусороперерабатывающем оборудовании, где происходит высокотемпературная обработка материала с последующей очисткой остаточного газа. В отличие от печи мусоросжигательные заводы занимаются утилизацией отходов за счет испарения воды и сжигания органических компонентов.

Основной принцип здесь тот же, что и в топке – использование теплового воздействия на объекты для обезвреживания, оставшийся объем отходов (золы) безопасен для природы и захоронен на свалках.

Сами мусоросжигательные заводы основаны на разных типах печей:

• циклонный вихрь,
• барабан,
• с сеткой,
• нижний корабль и так далее.

Пиролиз – еще один метод термической обработки отходов. При этом под действием температуры и в отсутствие окислительной среды происходит разложение органических веществ и полимерных материалов. Результатом этого процесса является образование газа, коксовых остатков и жидких продуктов (в зависимости от свойств перерабатываемого сырья и условий эксплуатации).

В процессе эксплуатации пиролизная установка может использовать открытый и закрытый методы пиролиза.

Это можно лечить:

• отработанные масла,
• нефтешлам,
• полимерные и резиновые отходы.

В целом свойства самой пиролизной установки различаются в зависимости от функций. Их различают по реактору, типу процесса, конденсатору, видам непрерывного и периодического действия и т д. Например, конденсатор можно исключить из системы, если стоит задача получения твердого продукта — это приводит к сгоранию всего паро- газовая смесь в топке.

Расстояние от жилых построек для сжигания

Нормы сжигания отходов, мусора, различных продуктов и предметов, а также травы и листвы утверждены в 2012 году постановлением Правительства РФ.

Они заявляют, что нельзя разводить костры и сжигать вышеназванный мусор в общественных местах.

Исключением могут быть места, специально отведенные для этой цели муниципальными властями.

Кроме того, запрещается сжигать отходы (древесину и другие материалы, не способные нанести прямой ущерб природе) на открытом воздухе на расстоянии менее 50 м от ближайшего жилого дома, нельзя делать Разведение огня возле таких зданий разрешено.

Как проходит сжигание бытового мусора?

Как правило, высокотемпературное сжигание применяют для утилизации или обезвреживания бытовых отходов. Для этого необходимо наличие соответствующих строительных, технологических и металлургических комплексов (например, металлургических, доменных печей или цементных печей).

Химический состав сжигаемых отходов определяет выбор тепловых и технологических установок, газоочистки, реактора и т.д.

Промышленная технология

Коммерческие разновидности бытовых печей называются котлами-утилизаторами. В соответствии с действующим законодательством количество вредных веществ, выделяемых при сжигании отходов в такой печи, не должно превышать норм, установленных для полноценных очистных сооружений. Это накладывает некоторые ограничения на производителей, поэтому эти печи работают по довольно сложному принципу, далекому от сжигания мусора в обычной бочке.

Мусор в первозданном виде ни в коем случае нельзя сжигать полностью, так как это приводит к выделению вредных веществ, в том числе канцерогенов. Поэтому из приемной воронки мусор попадает в камеру пиролиза, где нет открытого источника огня. Температура в камере не превышает 300 градусов. На этом этапе из отходов удаляются легкие летучие газы, которые участвуют в процессе дожигания.

В связи с тем, что процесс формирования крайне нестабилен, в камеру дожигания подается природный газ (от стационарной системы или из баллона). Температура в камере дожигания достигает 1000 градусов и более. При этой температуре все дымовые газы сгорают, поэтому на выходе из топки остается только смесь углекислого газа и паров воды. По окончании процесса сжигания в топке остается сухая зола, пригодная для дальнейшей промышленной переработки для извлечения редкоземельных металлов и даже золота.

Садовая технология

К сожалению, ни один из представленных сегодня на рынке отечественных образцов садовых «мусорных печей» не отвечает требованиям бездымного горения. При этом большинство из них дымит даже больше, чем самая простая «дырявая бочка», вплоть до того, что доступ воздуха в камеры сгорания таких печей строго ограничен их конструкцией. Наиболее популярные модели:

• «Каюта в уме»;
• «Бочонок»;
• «МД-25»;
• «МСЖ»
• «Терминатор»;
• «Сжигатель»;
• «Ресайклер»;
• «Тьма»;
• «Нада».

Каждая из них функционально ничем не отличается от обычной бочки, кроме наличия дымохода и дверцы, а также презентабельного внешнего вида.

Продуманная домашняя технология

Самый простой вариант обращения с бездымными отходами – сжигание их при температуре, близкой к 1000 градусов Цельсия. При таких температурах без остатка сгорают самые опасные отходы:

• пластик;
• токсины;
• бытовая химия;
• лекарства;
• пестициды, удобрения.

Проще всего сделать такую ​​печь из печи «Буржуйка».

Наиболее важными техническими решениями являются:

• просыпание печной рубашки теплолюбивым материалом – песком. В процессе горения он будет выполнять роль аккумулятора тепла, который помогает сразу нагревать приточный воздух, доводя температуру в топке до самых высоких значений.
• Отсутствие поддувала также помогает поддерживать температуру в духовке, уменьшая потери тепла.
• Широкое окно для забора воздуха, расположенное под решеткой. Это организует быструю тягу, добавляя в камеру сгорания большое количество воздуха. Дрова в такой печи будут гореть очень быстро, но это позволит добиться температуры под сводом печи в 1000 и более градусов Цельсия.
• Сито внутри печи нагревается до критических температур, а также расширяет дымовые газы, чтобы они сгорали в печи с высокой эффективностью. Вместо обычного в горелке делается отверстие диаметром 8-10 мм, через которое над экраном, благодаря мощной тяге, проникает дополнительный воздух. Дополнительная порция воздуха гарантирует эффективное дожигание оставшихся газов.

Примитивная домашняя технология

Как известно, лень — двигатель прогресса. Садоводы-изобретатели давно нашли способ эффективно сжигать мусор в обычных бочках.

Парящая бочка

Самый простой вариант. В днище бочки сделано большое количество отверстий. Бочка возвышается над землей на высоту не менее 30 см. На дно бочки кладут сухие дрова, затем слой сгоревшего хлама, который сверху набрасывают ветками или листвой. Под стволом разводится костер. Сначала бочка будет немного дымить, которая исчезнет через несколько минут. Если попытаться загрузить хлам, ствол начнет сильно дымить. Следует дождаться полного выгорания и повторить процедуру.

Некоторые огородники поднимают бочку на высоту 1 кирпич, разжигают на дне огонь и, дождавшись углей, наполняют бочку отбросами. В этом случае бочка будет сильно дымить, распространяя по местности резкий запах и облако вредных веществ. Визуально будет казаться, что дыма стало меньше, но это всего лишь заблуждение.

Бочка с дожигателем

Этот метод требует некоторой доработки конструкции. В днище и боковой поверхности ствола сделано множество отверстий. Сверху ствол закрывается крышкой, в ней с помощью болгарки или другого подручного инструмента прорезается отверстие, поверх которого крепится газоотражатель.

Воспламенение ствола осуществляется так же, как и в первом варианте. Пламя с дымом, вырвавшись из центрального отверстия, попадает в газоотражатель, ежеминутно нагревая его, образуя зону с высокотемпературной воздушно-дымовой смесью. Из-за этого большая часть дымовых газов дожигается. Печка такой конструкции дымит немного из-за примитивности форсажной камеры, но все же гораздо меньше, чем простая бочка.

Недостатки бездымных печей

Все достоинства бездымных печей описаны выше, но и промышленные установки имеют ряд недостатков:

• Цена самых простых моделей начинается от 200 тысяч рублей. Основная причина — сложная термостойкая электромеханическая система, которая перемещает мусор из одной камеры в другую, а золу — в зольник. Кроме того, установка требует установки на фундамент, а также пуско-наладки. За каждую процедуру производитель будет взимать с новоиспеченного владельца печи определенную сумму.
• Срок службы установки редко превышает 3-5 лет. После этого установка требует капитального ремонта, который может обойтись до 50% от цены новой печи.
• Для работы печи требуется источник природного газа. Стандартного газового баллона может хватить на 2-3 цикла работы духовки. Некоторые модели установок требуют подключения к стационарной газораспределительной сети дома.

Перспективы технологии мусоросжигания

В настоящее время в странах мира работает более 2000 мусоросжигательных заводов. Ежегодно они перерабатывают более 280 миллионов тонн отходов. Самые высокотехнологичные и безопасные производства расположены в Западной Европе и Японии.

Безоговорочным лидером по количеству мусоросжигательных заводов является Китай. В Китае более 200 предприятий. Крупнейший из них находится в мегаполисе Шэньчжэнь. Ежегодно он выбрасывает более 5 миллионов тонн мусора. Ведущей страной в Европе является Франция — здесь более 130 компаний. Большое их количество в Скандинавии, Швейцарии, Великобритании. Отрасль активно развивается в странах Восточной Европы, а также в Индии.

В дальнейшем это направление переработки будет интенсивно развиваться. Основная причина – необходимость замены его серией огромных свалок как давно устаревшего метода захоронения, наносящего значительный ущерб окружающей среде. В течение следующих 10 лет планируется построить еще 550 компаний.

К числу условных препятствий для развития отрасли относятся высокие издержки производства. Затраты на строительство мусоросжигательных заводов будут продолжать неуклонно расти. Это напрямую связано с тем, что к предприятиям постоянно повышаются требования по экологичности и безопасности. Это обязывает инвесторов вкладывать больше средств в оснащение мусоросжигательных заводов новейшими дорогостоящими технологиями при строительстве или модернизации объектов.