ВВЕДЕНИЕ
2017
год в Российской Федерации был объявлен годом экологии. Необходимость решения
вопросов охраны окружающей среды, очищение природы от глобального загрязнения,
минимизация техногенного воздействия на неё в настоящее время стало необходимым
условием для выживания человечества как биологического вида. До настоящего
времени в России чрезмерно мало занимаются вопросами экологии. На территории
страны скопились миллиарды тонн промышленных отходов чёрной и цветной
металлургии, горной промышленности, лесопереработки, не отстают и химические
предприятия, производя огромное количество практически вечного пластика (тара,
упаковка и т.д.).
Каждая
1000 человек населения страны производит до 200 ттвёрдых бытовых отходов (ТБО) в год, в среднем по всей стране
формируется около 30 млн. т ТБО в год
(данные на 2001 год).
Все заскладированные и вновь образующиеся промышленные и
твёрдые бытовые отходы (ПТБО), а также другие виды отходов требуют их
обезвреживания, утилизации, переработки, захоронения.
Особого
внимания в экологическом плане следует обратить на отходы, содержащие
хлорорганические вещества и выделяющие высокотоксичные соединения [38,42,50].
Речь в
первую очередь идет о диоксинах, фуранах и многочисленной группе им подобных
соединений, являющихся чужеродными и чрезвычайно опасными для живых организмов
веществами (ксенобиотиками), которые поступают в живую и неживую природу с
продукцией или отходами многочисленных производств и вызывают тяжелые
заболевания людей.
К таким
отходам, содержащим хлорорганические, а значит диоксинообразующие вещества
относятся обычные ТБО. Диоксинообразующими компонентами ТБО являются картон,
газеты, бумага, пластмассы, поваренная соль, изделия из поливинилхлорида.
Ещё в
СССР диоксиновая проблема считалась закрытой темой и первые работы по данной
тематике были опубликованы в конце 80-х годов ХХ века. Более подробно о
физико-химических свойствах диоксинов можно ознакомиться в работе [51].
В
данное время по многочисленным публикациям в научно-технической литературе
потермическим методам переработки ТБО можно утвердительно сказать: используемый
в настоящее время на существующих мусороперерабатывающих предприятиях медленный
нагрев перерабатываемыхТБО при низких температурах (600-9000С) ведет
к интенсивному образованию диоксинов. Условиями разрушения диоксинов являются
более высокие температуры (более 12500С), окислительсная среда (альфа= 1,05-1,1) и определенная
продолжительность пребывания газов в таких условиях (4с и более).
В
отмеченных условиях многочисленные мусоросжигающие заводы, работающие при
температурах не более 9000С, в конце процесса сжигания ТБО оставляют
до 25-30% вторичных твердых отходов, зараженных высокотоксичными веществами и
требующих обеззараживания и специального захоронения.
Такая
ситуация с накоплением вторичных токсичных отходов создала новую экологическую
проблему в западных странах, где эксплуатируется большое количество
мусоросжигательных заводов с печами устаревшей конструкции. Этот факт вынуждены
признать зарубежные специалисты и фирмы. Именно такие технологии, не
отвечающие современным экологическим требования, предлагают наши западные
партнёры.
Сжигание
ТБО при температурах более 12500С полностью ликвидирует недостатки
низкотемпературного (600-9000С) процесса переработки отходов.
Проведенные
в 1996 году опытно-промышленные исследования переработки ТБ в печи Ванюкова
(ПВ) – агрегате барботажноготипа
показали, что при переработке ТБО в барботируемом кислородосодержащим
газом шлаковом расплаве все вышеуказанные недостатки работающих мусоросжигающих
заводов полностью отсутствуют.
Испытания
проводились институтом «Гинцветмет» совместно с МИСиС и Академией коммунального
хозяйства (АКХ) им. К.Д. Панфилова. На технологию переработки ТБО в агрегате с
барботируемым газом шлаковом расплаве было получено положительное заключение
Государственной экологической экспертизы.
Заводы,
которые в будущем будут работать по данной технологии, характеризуются не
только экологической чистотой, но и высокой экономической эффективностью, срок
окупаемости кап.вложений на строительство завода -1,5-3 года.
Ко
всему сказанному выше о ТБО и способе их складирования в так называемые
мусорные полигоны, рассмотрим конкретный пример.
В
Рязанской областной газете «Рязанские ведомости» от 27 ноября 1999 года №261
была опубликована статья «Клондайк на свалке площадью 40 га и высотой 35
метров». Авторы статьи В.Р. Пурим – генеральный директор ООО «ТЭПэнерго» и В.В.
Иванов – кандидат технических наук (ныне – доктор технических наук), старший
научный сотрудник.
В.Р.Пурим
является ведущим специалистом России, широко известен во многих высокоразвитых
странах как крупный конструктор, проектировщик, автор весьма ценных монографий
по способам переработки ТБО.
В.В.
Иванов – доктор технических наук, автор более 100 изобретений, 5 монографий,
посвященных проблеме мирового уровня – переработке золошлаковых отходов ТЭЦ и
ГРЭС, работающих на твердом топливе, а также многих научно-технических статей и
брошюр.
В данном
техническом предложении приведены 37 авторских свидетельств СССР и патентов РФ,
суть которых полностью укладывается в тематику переработки ТБО в
топливосжигающем и плавильном агрегате барботажного типа.
Пересказывать
статью, опубликованную в «Рязанских ведомостях» не имеет смысла, она приведена
в приложении данного технического предложения.
Следует
лишь отметить, что за 18 лет после написания этой статьи свалка Рязани
пополнилась на 3,6 млн. т ТБО и значительно увеличилась занимаемая ей площадь.
По
ориентировочным расчетам при переработке ТБО, заскладированных на мусорном
полигоне Рязани, в декабре 1999 года можно было получить:
- 6000
тонн чугуна, легированного никелем, хромом и ванадием;
- 600 т
оксида цинка (ZnO);
- 150 т
оксида олова (SnO);
- 50 тыс.
тонн металлургического шлака.
Полученная
теплота в котле-утилизаторе может быть использована для отопления вновь
построенного крупного тепличного хозяйства.
Кислородоразделительная
станция кроме основной части технического кислорода, идущего на плавильный
агрегат, выдает следующую продукцию:
-
кислород жидкий;
-
кислород компонентный (баллоны);
- азот
жидкий и газообразный;
-
благородные газы (гелий, аргон, ксенон, криптон).
Вся масса
заскладированных ТБО и промышленных отходов занимает не самые дешевые земли
вблизи город, отравляет воздух и воду, медленно убивая всё живое.
Суммарная
переработка отходов в стране составляет не более 8%, да и эта цифра достаточно
условна.
Главным
препятствием в уничтожении ПТБО является отсутствие ‘экологически чистых
технологий. На «западе», где денег достаточно, проблему пластика решить не
могут.А предлагаемая технология, в частности, эту проблему полностью решает.
Заводы по переработке твердых бытовых и твердых
промышленных отходов (ТБПО) в плавильном и
топливосжигающем агрегате барботажного типа – топке
сжигания топлива в барботируемом шлаковом расплаве (ТСТР)
Предлагается следующий типоразмерный
ряд модулей: ТСТР-30; ТСТР-60; ТСТР-120; ТСТР-240 производительностью 30,60,120
и 240 тыс. тонн в год соответственно.
Технология
апрбирована ведущими научными коллективами цветной металлургии – институтами
«Гинцветмет», «Гипроцветмет», Московским институтом стали и сплавов с участием
АКХ им. К.Д.Панфилова на опытно-промышленном заводе (РОЭЗМ) в г.Рязани.
И
технология и оборудование защищены авторскими свидетельствами СССР и патентами
России. Плавильный агрегат ТСТР и система газоочистки запатентована за рубежом.
Основной
концепцией широкого внедрения универсального процесса ТСТР для переработки ТБПО
является создание системы предприятий – модулей, которые могут быть построены в
короткие сроки с минимальными затратами.
Стандартные модули имеют следующие
преимущества:
-
обеспечивают решение острейшей социально-экологической проблемы – очистку от
ТБПО территорий промышленных районов и городов при полной экологической
безопасности;
- не
требуют предварительной сортировки и ограничений по исходной влажности отходов,
отличаются простотой;
- могут
быть построены и введены в эксплуатацию в течение 1-2 лет при небольших
капитальных затратах практически в любом районе России и за рубежом.
-
являются рентабельными и окупаются при оптимальной производительности за 4-5
лет с начала строительства;
-
позволяют перерабатывать твердые промышленные отходы (до 35% от веса ТБО),
переработка которых нерентабельна, либо ещё не разработана;
- при
оптимальной производительности полностью обеспечивают себя электроэнергией,
кислородом, сжатым воздухом и теплотой;
-
избытки электроэнергии, теплоты и продуктов разделения воздуха используются для
нужд промышленности и населения;
-
являются безотходными, не имеют требующего утилизации остатка и, следовательно,
полигона для его захоронения;
- при
проектировании и строительстве предусматривают применение типового оборудования
отечественного производства и типовых строительных конструкций, в том числе
полной заводской готовности.
Основные аргументы внедрения модулей по
переработке ТБПО
Сущность
технологического процесса переработки ТБПО в ТСТР заключается в
высокотемпературном режиме разложения (плавке) компонентов рабочей массы в слое
барботируемого шлакового расплава при температуре 1350-14000Си
выдерживании их в течение 2-3 секунд, что обеспечивает полное разложение всех
сложных органических соединений (в том числедибензодиоксидов и дибензофуранов)
до простейших компонентов.
Барботаж
шлакового расплава осуществляется за счет подачи через стандартные дутьевые
фурмы кислородосодержащего дутья. Мощность перемешивания ванны 18,5 МВт.
ТБПО
рассматривается как топливо с теплотворной способностью 1500-1800 ккал/кг при влажности 51,7%.
Сжигание
осуществляется с добавление топлива и дутьё, обогащенном кислородом до 50-79%.
Комплекс
по утилизации отходов позволяет перерабатывать шихту без предварительной
сортировки и сушки со значительным колебанием по химическому и морфологическому
составу за счет универсальности плавильного агрегата ТСТР.
Экологическая
безопасность достигается за счет отсутствия на выходе из ТСТР высокотоксичных
соединений и применения системы очистки газа, имеющей запас по пропускной
способности и рассчитанной на улавливание практически всех возможных вредных
соединений, встречающихся в бытовых и промышленных отходах и образующихся при
их переработке.
Технологическая
схема переработки ТБПО в ТСТР представлена на рис.1.
Уголь,
ТБПО и флюсы поступают на завод автотранспортом и железной дорогой.
Материалы
взвешиваются и проходят дозиметрический контроль.
В
результате плавки образуются газы, содержащий продукты сгорания и разложения ТБПО,
и шлак, состоящий из силикатов и оксидов металлов. Возможно образование донной
фазы, содержащей черные и цветные металлы.
Шлак
после водной грануляции поступает на предприятия стройиндустрии для получения
строительных материалов.
Донная
фаза отливается в слитки и отправляется на переработку на предприятия черной и
цветной металлургии.
Газы
охлаждаются в газоохладителе с получением пара энергетических параметров,
очищаются от пыли, возгонов, вредных примесей и сбрасываются в дымовую трубу.
Уловленная
пыль, в зависимости от содержания в ней компонентов отправляется потребителю
или возвращается в оборот на переработку в ТСТР.
Таблица
1. Параметры газа на выбросе в атмосферу
|
Элемент
|
Содержание в газах х
10-3, мг/нм3
|
Значение ПДК х 10-3,
мг/нм3
|
|
Цинк
|
3,0
|
50
|
|
Кадмий
|
0,02
|
0,3
|
|
Свинец
|
0,3
|
0,3
|
|
Медь
|
0,5
|
2,0
|
|
Ванадий
|
0,03
|
2,0
|
|
Висмут
|
0,3
|
50
|
|
Серебро
|
0,01
|
1000
|
|
Вольфрам
|
0,002
|
150
|
|
Цирконий
|
0,005
|
1000
|
|
Барий
|
0,8
|
4,0
|
|
Ртуть
|
0,005
|
0,3
|
|
Никель
|
0,03
|
1,0
|
|
Мышьяк
|
0,003
|
3,0
|
|
Олово
|
0,3
|
20
|
|
Стронций
|
0,1
|
1000
|
|
Сурьма
|
0,005
|
20
|
|
Молибден
|
0,01
|
100
|
|
Калий
|
0,005
|
100
|
|
Бор
|
0,1
|
10
|
|
Хром
|
0,005
|
1,5
|
Характеристика модуля ТСТР
·
Модуль базируется на стандартной технологической
линии: ТСТР – охладитель газов (котел-утилизатор) – сухой электрофильтр – нитка
мокрой системы пылегазоулавливания и фильтр для улавливания паров ртути.
·
Оптимальная производительность технологической
линии, где достигается её наивысшая топливно-энергетическая эффективность, 120 тыс.т
ТБПО в год.
·
Модуль ТСТР-120 обеспечивает утилизацию твердых
бытовых отходов городов с населением 300-500 тыс.человек и является базовым по
технико-экономическим показателям.
·
Для средних и небольших городов, а также
малонаселенных районов предлагаются модули ТСТР-60 и ТСТР-30 с производительностью
60 и 30 тыс. т ТБПО.
·
Набор мощностей типоразмерного ряда модулей
обеспечивает широкие возможности для строительства экономичных
быстромонтируемых из стандартных элементов, экологически безопасных заводов по
переработке ТБПО в различных городах и районах России и за рубежом.
Состав
модуля
Независимо от мощности в состав модуля входят следующие
объекты:
· Автомобильные
платформенные весы.
· Дозиметрический
пункт контроля уровня радиации.
· Главный
корпус в составе:
- приемного склада ТПБО, известняка,
песчаника и угля;
- плавильного отделения;
- отделения очистки газов;
- отделения грануляции шлаков;
- турбогенераторной станции.
· Кислородная
станция.
· Газорегуляторный
пункт.
· Узел
оборотного водоснабжения
· Очистные
сооружения промышленной канализации
· Насосная
станция бытовых сточных вод.
· Главная
понизительная подстанция.
· Физико-химическая
лаборатория.
Таблица 2. Площадь застройки
модулей (в гектарах)
|
ТСТР-30
|
ТСТР-60
|
ТСТР-120
|
ТСТР-240
|
|
3,5
|
4,0
|
4,5
|
5,0
|
Принципиальная
аппаратурно-технологическая схема переработки ТПБО в ТСТР представлена на
рис.2.
Сроки строительства:
ТСТР-30
– 1 год; ТСТР-120
– 1,7 года;
ТСТР-60
– 1,2 года; ТСТР-240
– 2,0 года.
Строительство
модулей осуществляется в одну очередь.
Размер
кап.вложений может измениться в зависимости от:
ü Места
строительства (места расположения0;
ü Цен на
местные материалы и рабочую силу;
ü Протяженность
внешних сетей.
·
Модули полностью обеспечивают себя кислородом,
сжатым воздухом, теплотой и электроэнергией (с учетом высокоэффективной работы завода).
·
Избыток электроэнергии, теплоты и продуктов
разделения воздуха (кислород, азот и аргон) используются для нужд населения и
промышленных предприятий.
·
Теплом отработанного пара турбогенератора в
зависимости от мощности модуля можно отапливать от 15 до 30 гектаров тепличных
хозяйств.
·
Шлак используется для изготовления строительных
изделий (минеральная вата, пирозит, декоративная керамическая плитка,
фундаментные блоки и др.
·
Из газов ТСТР по желанию заказчика возможно
получение товарной угольной кислоты (сухого льда) и метанола (сырья для
получения высокооктанового бензина).
·
Условная экономия земельных площадей при
переработке 120 тыс.т.ТБО (базовый модуль ТСТР-120) за счет
высвобождения её при ликвидации или сокращении полигонов составит 150 га при
продолжительности эксплуатации модуля в течение 10 лет.
·
При наличии в отходах черных и цветных металлов
возможна их утилизация и вторичное использование.
Экономическая эффективность
Унифицированные модуль являются
рентабельными и окупаются при оптимальной производительности в условиях средней
полосы России за 4-5 лет с начала строительства при следующих условиях:
ü Уставный
капитал – 10% от инвестиций;
ü Проценты
по кредитам – не более 20% годовых;
ü Коэффициент
дисконтирования – 15%;
ü Тариф
за услуги по переработке 1 тонны ТБПО около 30 долларов США;
ü Переработка
отдельных видов промышленныхотходов может снизить срок окупаемости до 1,5-2 лет
Расчеты
экономической эффективности ограничиваются 10 годами – периодом, не требующим
дополнительных капитальных вложений.
Срок
эксплуатации комплекса не ограничен.
ИТОГОВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
металлургического и теплотехнического расчетов
процесса переработки текущих ТБО, лежалых ТБО и ТПО
Сжигание
ТБО и ПО ведется в плавильном и топливосжигающем агрегате барботажного типа –
топке сжигания топлива в расплаве (ТСТР), которая оснащена котлоагрегатом
специальной конструкции. Такие котлоагрегаты учитывают специфические свойства
ТБО: высокую влажность (до 65%), широкий диапазон различных компонентов,
включая черные и цветные металлы, отходы от производства строительных
материалов и др.
В ТСТР
возможна совместная переработка ТБО и твердого остатка (с влажностью не более
20%), полученного в очистных сооружениях.
Техническому
персоналу, работающему на новом предприятии, следует учитывать переменное
качество ТБО по сезонам года в связи с изменением влажности, зольности, из-за
чего теплота их сгорания колеблется от 880 до 1750 ккал/кг. Поэтому для стабилизации процесса горения и создания
температурных параметров при малых величинах сгорания ТБО (до 1500 ккал/кг) дополнительно сжигается твердое
топливо (уголь).
Годовой
расход дополнительно используемого топлива составляет 4-6% от годового
количества перерабатываемых только текущих ТБО.
Авторы
предлагаемой технологии и агрегата для её осуществления (ТСТР и аппараты
очистки отходящих газов) гарантируют совместную и одновременную переработку
текущих и лежалых ТБО, промышленных отходов, остатков очистных сооружений и
известняка (СаСО3).
Добавление
ТПО или золошлаковых отходов (ЗШО) и известняка в заданных количествах
позволяет получать гранулированные либо охлажденные шлаки.
Гранулированные
шлаки широко используются в стройиндустрии при получении различного вида
продукции, охлажденные шлаки используются при строительстве особо прочных сооружений,
т.к. его механические прочностные характеристики значительно выше мраморного
гравия. Не нужно строитель мраморных карьеров.
Ниже
приводится морфологический состав ТБО и исходные данные для проведения
металлургического расчета.
1.Морфологический состав ТБО (на сухую массу),
%.
Пищевые отходы - 30,5 Дерево - 4,0
(в т.ч. кости
Текстиль -
5,0
Пластик - 3,5 Стекло - 5,0
Черные металлы - 3,5 Цветные металлы - 1,0
Кожа, резина - 2,5 Камни, пыль - 2,0
Отсев (менее 15 мм) - 5,0 Хлор - 0,5
Итого – 100%
2. Средний элементный рабочий состав ТБО в
масс.%:
18,5 СP; 12,7 OP;
0,2 SP; 0,7 NP; 21,2 AP; 2,6 HP;
44,1 WP.
Теплотворная способность ТБО 1750 ккал/кг.
3. Получить приемлемые для нужд стройиндустрии
шлаки от переработки только ТБО невозможно, поэтому для получения шлаков
заданного состава берем золошлаковые отходы Рязанской ГРЭС или Ново-Рязанской
ТЭЦ следующего состава, в масс.%.:
47,4SiO2; 24,6Al2O3; 12,0Fe2O3; 11,01CaO; 2,43MgO; 0,9K2O;
0,96Na2O; 0,7TiO2;влага(W)6%.
4. В технологическом процессе используется
известняк Пронского или Касимовского разрезов следующего состава, в масс.%
2,0SiO2; 1,8Al2O3; 1,9Fe2O3;
51,8CaO; 1,0MgO; влага
4%
5. В качестве теплоносителя берется уголь
Кузнецкого месторождения состава в масс.%:
75,2CP; 4,7HP ; 2,0NP;
0,6SP; 4,2OP; 8,0WP; 8,0AP.
Теплотворная способность угля равна 6719 ккал/кг.
6. Химический состав ЗШО, образующийся при
сжигании Кузнецкого угля в масс.%:
47,8SiO2; 25,4Al2O3;0,7TiO2; 15,4Fe2O3; 5,6CaO; 2,3MgO; 2,1K2O; 2,1Na2O
.Температура плавкости, С: t1 = 1100; t2.=1183; t3=1400.
При осуществлении металлургического расчета
технологического процесса переработки шихты в ТСТР величину физической теплоты
каждого компонента (среднегодовая величина) брали с температурой 15,40
С.
Не желая отягощать данный документ большим
объемом расчетного материала приводим только нужные результаты.
Диаметр дутьевой фурмы кессонов 1-го ряда берем
равным 42 мм. Пропускная способность
такой фурмы составляет 1635 нм3/ч.
Итоговые результаты выполнения расчета
В основу расчета использованы следующее
количество перерабатываемых материалов (шихтовые компоненты) за 1 час работы
ТСТР:
30 т
угля; 30 т известняка; 50 т ЗШО; 14 т текущих ТБО; 26 т.лежалых
ТБО.
Всего 150 тонн в час (в год переработка 122.640 т текущих ТБО).
Все проведенные расчеты (выполнено 3 варианта)
сведены в таблицы.
В табл.2 приведен состав обогащенного
технологическим кислородом дутья, подаваемого через фурмы кессонов 1-го ряда.
Таблица 4. Состав обогащенного кислородом
дутья
|
Наименование
компонента
|
Количество, кг/ч
|
Количество, нм3/ч
|
Проценты
объемные
|
|
Кислород
|
71604
|
50108
|
65,65
|
|
Азот
|
27290
|
21832
|
34,35
|
|
Итого
|
98894
|
71940
|
100,0
|
Таблица 5. Состав отходящих газов
|
Наименование
компонента
|
Количество, кг/ч
|
Количество, нм3/ч
|
Проценты
объемные
|
|
Пары
воды
|
26040
|
32380
|
15,6
|
|
CO2
|
110408
|
55858
|
67,4
|
|
N2
|
27290
|
21832
|
16,7
|
|
SO2
|
2,0 SO
|
4,0
|
0,3 (18,6 мг/нм3)
|
|
Итого
|
163740
|
110074
|
100,0
|
Таблица 6.Часовой материальный баланс ТСТР
|
Наименование
компонента
|
Количество, т/ч
|
Количество, нм3/ч
|
Проценты
по массе
|
|
Загружено:
|
|
|
|
|
ТБО
|
40,0
|
|
16,07
|
|
Уголь
|
30,0
|
|
12,05
|
|
Известняк
|
30,0
|
|
12,05
|
|
ЗШО
|
50,0
|
|
20,09
|
|
Кислород
|
71,604
|
50108
|
28,77
|
|
Азот
|
27,290
|
21832
|
10,97
|
|
Всего
|
284,894
|
71940
|
100,0
|
|
Получено
|
|
|
|
|
Жидких
шлаков
|
72,803
|
|
28,96
|
|
Чугуна
|
12,747
|
|
5,07
|
|
Отходящих
газов
|
165,550
|
110074
|
65,84
|
|
Пылеунос
|
0,329
|
|
0,13
|
|
Всего
|
251,429
|
110074
|
100,0
|
Невязка
1,1%
Годовое производство шлака:
72,803 Х 24 Х 365 = 637754 т.
Годовое производство чугуна:
12,747 Х 24 Х 365= 116664 т.
В составе модуля в начале технологического
процесса установлена крупная кислородоразделительная станция типа КТК-35/3. С
установкой на данную станцию
дополнительного оборудования возможно получение ценных продуктов:
благородных газов, жидкого и газообразного азота и кислорода. Поэтому даем
сведения о составе воздуха.
Воздух состоит из 20,95% кислорода, 78,9% азота
и 0,94% инертных газов, состоящих из аргона (Ar), гелия (He), неона (Ne), криптона (Kr) и ксенона (Xe).
В промышленном машиностроительном производстве
широко используется аргон при осуществлении сварочных работ, изготовлении
изделий из алюминиевого и Al-Mgсплавов.
Плотность аргона составляет 1,784 г/л,
температура плавления равна 185,90С.
Таблица 7. Часовой тепловой баланс ТСТР
|
Приход
теплоты
|
ккал/час
|
%
|
Расход
(потери) теплоты
|
ккал/час
|
%
|
|
Химическая теплота угля
|
201570000
|
73,973
|
На испарение общей влаги угля, ЗШО, известняка
и ТБО
|
16405200
|
8,392
|
|
Физическая теплота угля
|
118880
|
0,044
|
С водой, охлаждающей кессоны
|
12740000
|
6,517
|
|
Химическая теплота ТБО
|
70000000
|
25,689
|
С излучением от барботируемого расплава
|
22573760
|
11,547
|
|
Физическая теплота ТБО
|
147840
|
0,054
|
На расплавление ЗШО
|
22210000
|
11,361
|
|
На диссоциацию известняка
|
13566000
|
6,940
|
|||
|
Физическая теплота дутья
|
343442
|
0,126
|
На получение шлака, полученного от диссоциации
СaСO3 c11000Cдо
15000C
|
1750000
|
0,895
|
|
На расплавление шлака угля
|
1032000
|
0,528
|
|||
|
Физическая теплота известняка
|
139500
|
0,051
|
На плавление шлаков ТБО
|
3612000
|
1,848
|
|
С общим шлаком и чугуном
|
33364500
|
17,067
|
|||
|
С отходящими газами
|
66869995
|
34,207
|
|||
|
Физическая теплота ЗШО
|
173250
|
0,064
|
С пылеуносом
|
128310
|
0,066
|
|
В окружающую среду
|
1236175
|
0,632
|
|||
|
Итого
|
272492912
|
100,0
|
Итого
|
195487940
|
100,0
|
Невязка
28,3%
Анализ данной таблицы показывает, что приход
теплоты превышает расход теплоты на:
272 492912 ккал/ч – 195487940 ккал/ч
= 77 004 972 ккал/ч.
Расчет выполнен Ивановым В.В. в 3-х вариантах
потому, что ему не известно в каком городе будет строиться завод по переработке
ТБПО – г.Рязань, г.Кемерово или в другом населенном пункте. Упомянутые выше
города образуют в результате своей деятельности 110-125 тыс. т. ТБО в год.
Основным вопросом в данной ситуации является то,
чтосовершенно неизвестны составы промышленных отходов, которые будут играть
главную роль в выборе состава шлака, на знании его физико-химических свойств
будет успешно работать ТСТР. Поэтому Иванов В.В. сознательно завысил расход
теплоносителя, т.к. данная ситуация позволяет менять качество и количество
перерабатываемых ТПО, изменяя только количество расходуемого теплоносителя,
совершенно не изменяя весь ранее выполненных расчет.
Вышеизложенное дает возможность технологу
плавильного цеха вносить корректировку технологических параметров ТСТР.
Исходные данные
для расчета экономической эффективности
работы модуля ТСТР
Приводим данные стоимости выпускаемой продукции:
1. Щебень известняковой фракции 5-20 мм – 420 руб./т (природный);
2. Щебень гранитный – 840 руб./т (природный);
3. Щебень металлургический фракции 10-25 мм –
970 руб./т
(работа пирометаллургов);
4. Азот жидкий – 9200 руб./т;
5. Азот жидкий 1-го срта – 1300 руб./т;
6. Аргон жидкий – 1000-1900 руб./т в зависимости от чистоты;
7. Кислород жидкий – 6000-12000 руб./т в зависимости от чистоты;
8 Кислород газообразный для заполнения баллонов.
Объем баллона 40 литров в него
закачивают 6,4 м3. Вес
компрессированного кислорода в баллоне 8,3 кг,
давление 150 кгс/см2. Стоимость
кислорода в баллоне 200 руб.
9.Стоимость 1 Гкал берем с учетом стоимости на
Ново-Рязанской ТЭЦ равной 707 руб.
(горячая вода). Если теплота с данной ТЭЦ покупается в виде пара, стоимость 1 Гкал составляет 1195 руб.
Капитальные
вложения на строительство модуля (млн.долл.США)
1. Проектно-изыскательские работы - 1,2;
2. Разработка проектно-сметной документации - 2,3;
3. Строительные работы
- 12,8;
4. Монтажные работы
- 4,3;
5. Основное и вспомогательное оборудование - 14,4;
6. Прочие расходы
- 1,6;
Всего;
36,6 млн.долл.США
Размер кап.вложений может
измениться в зависимости от:
ü Места
строительства (места расположения);
ü Цен на
местные материалы и рабочую силу;
ü Протяженности
внешних сетей.
ü Срок
строительства модуля ТСТР-120 – 1,7 года, ТСТР-240 – 2 года.
Таблица 8. Удельные расходы
энергоресурсов на 1 т ТБПО
|
Наименование энергоносителей
|
Ед.изм.
|
ТСТР-120
|
ТСТР-240
|
|
|
1
|
Собственного
производства
|
|
202
|
192
|
|
|
-
электроэнергия
|
кВт х ч
|
277
|
256
|
|
|
-
кислород технический
|
нм3
|
372
|
441
|
|
|
- сжатый
воздух
|
нм3
|
0,35
|
0,3
|
|
|
-
теплота
|
Гкал
|
|
|
|
2
|
От
внешнего источника
|
|
|
|
|
|
-
электроэнергия
|
кВт х ч
|
-
|
-
|
|
|
-
природный газ
|
нм3
|
22
|
14
|
|
|
- вода производственная
|
м3
|
2,26
|
1,95
|
Таблица 9. Годовое производство
и выпуск
|
Наименование
|
Ед.изм.
|
Количество
|
|
Перерабатываемые материалы
|
|
|
|
Твердые
бытовые отходы текущие
|
т
|
122 670
|
|
Твердые
бытовые отходы лежалые
|
т
|
227 760
|
|
Твердые
промышленные отходы
|
т
|
90 000
|
|
Всего ТБПО
|
т
|
440 430
|
|
Товарная продукция
|
|
|
|
Шлаковый
щебень
|
т
|
637544
|
|
Чугун
|
т
|
116064
|
|
Кислород
в баллонах
|
шт.
|
54750
|
|
Электроэнергия
|
МВт х ч
|
405 557
|
В
зависимости от расположения будущего завода и изучения рынка нужной продукции в
конкретном регионе, можно выпускать следующую продукцию:
- металлургический гравий;
- гранулированный шлак;
- чугун или гостированную сталь;
- азот жидкий и газообразный;
- кислород жидкий и газообразный;
- шлаковая пемза;
- литые емкости для хранения радиоактивных
отходов;
- плитка для стен и полов химического
производства.
Гранулированный
шлак широко используется в стройиндустрии для производства легкого бетона и
получения из него различных изделий вплоть для изготовления ограждающих панелей
заводской готовности.
Наличие
в образующемся чугуне цветных металлов дает возможность их извлечения и
повторного использования.
Годовые показатель реализации продукции
(без НДС):
1. шлаковый щебень –
10,9 млн. долл. США;
2. чугун
– 20,6 млн. долл. США;
3. электроэнергия –
7,803 млн. долл. США;
4. плата за переработку
ТБО –
6,31 млн. долл. США;
5. В
технологическом процессе применяется воздухоразделительная установка (ВРУ)
низкого давления с комплексным использованием продуктов разделения воздуха типа
КААр производительностью 300 000 м3/ч.
(0,5 МПа)*.
Примечание: * - 1 кгс/см2 = 9,8*104 Па; 1 Па = 7,5*10-3 мм.рт.ст. = 0,102 мм.вод.ст.
Продукты
разделения воздуха:
·
кислород
газообразный (3,0 МПа) - 59 000 нм3/ч;
·
азот
газообразный -
60 000 нм3/ч;
·
аргон
жидкий
- 2100 кг/ч;
·
кислород
жидкий и/ или азот жидкий - 2200 кг/ч (каждый);
Удельный расход
электроэнергии на производство 1000 нм3
кислорода – 510 кВт*час.
Стоимость продукции,
выпускаемой ВРУ КААр:
·
кислород
баллонный
- 0,183 млн. долл. США;
·
азот
жидкий
- 1,686 млн. долл. США:
·
аргон
жидкий
- 0,445 млн. долл. США;
·
кислород
жидкий -
2,891 млн. долл. США.
Общая стоимость продукции, выпускаемой ВРУ КААр;
0,183 + 1,686 + 0,445 + 2,891 = 5,205
млн. долл. США.
6. Общий объем
реализации продукции, выпускаемой заводом:
10,9 + 20,6 +7,8 + 6,31 + 5,21 = 50,82
млн. долл. США.
7. Срок окупаемости
капитальных вложений:
·
валовая
выручка
- 50,82 млн. долл. США;
·
операционный
доход
- 34,00 млн. долл. США;
·
чистая
прибыль
- 25,84 млн. долл. США.
·
Срок
окупаемости:
- с момента запуска производства – 17 мес.
- с учетом периода проектирования (9-12
мес.)
и
строительства завода (20-24 мес.)
- 46-53 мес.
Условная
экономия земельных площадей при переработке 350 тыс.тонн в год лежалых ТБО за
30 лет непрерывной работ освобождает от ТБО земельный участок площадью 210 га.
Такая ситуация в конкретном месте конкретного региона резко улучшает
экологическую обстановку для живущих в округе жителей. В приложении приведены
полные тексты из центральных газет и научно-технических журналов, при прочтении
которых становится понятна чрезвычайная важность проблемы переработки ТБПО.
Авторы
предлагают технологию, которая решает задачу экологически чистой переработки
всякой органической составляющей, входящей в ТБО без предварительной
сортировки.
доктор
технических наук,
академик
Международной академии
гуманитарных
и естественных наук В.В.Иванов
доктор технических наук И.В.Иванов
Список
научно-исследовательских работ,
авторских свидетельств СССР и патентов Российской Федерации
1. Способ получения
гарнисажа. А.с. СССР №919365.
Грицай В.П., Строителев
И.А., Иванов В.В., Ванюков А.В., Быстров В.П. и др.
2. Фурма для подачи газа
в расплав. А.с. СССР №989934.
Ванюков А.В., Быстров
В.П., Иванов В.В., Михневич А.И. и др.
3. Способ загрузки
шихты. А.с. СССР №996834.
Иванов В.В., Ванюков
А.В., Быстров В.П. и др.
4. Печь с гарнисажным
слоем. А.с. СССР №998838.
Птицын А.М., Добряков
А.Л., Ванюков А.В., Быстров В.П., Иванов В.В. и др.
5. Способ поддержания
печи «Жидкая ванна» в рабочем состоянии при проведении профилактических работ.
А.с. СССР №1072475.
Ванюков А.В., Быстров
В.П., Иванов В.В., Шамро Э.А. и др.
6. Смеситель газа и
жидкости для охлаждения узлов печей. А.с. СССР №1122346. Гальнбек А.А., Ежов
Е.И., Иванов В.В., Быстров В.П. и др.
7. Установка для
охлаждения узлов металлургических печей. А.с. СССР №1193119. Гальнбек А.А.,
Ванюков А.В., Иванов В.В., Шамро Э.А. и др.
8. Способ охлаждения
узлов печей. А.с. СССР №1351322. Гильнбек А.А., Ванюков А.В., Ежов Е.И., Иванов
В.В., Быстров В.П., Шамро Э.А.
9. Горизонтальная фурма
для продувки расплава. А.с. СССР №1437404.
Иванов В.В., Голик С.Я.,
Ванюков А.В., Ежов В.М., Быстров В.П., Михневич А.И., Нагорный В.М., Гречко
А.В.
10. Способ сжигания
топлива. Патент РФ №1510477.
Иванов В.В., Мечев В.В.,
Чентемиров М.Г., Навроцкий А.Г.
11. Способ сжигания
твердого топлива. Патент РФ №1612685.
Иванов В.В., МечевВ.В,,Чентемиров
М.Г., Дьяков А.Ф., Литовнин В.В., Демихов В.Н., Ермаков А.Б.
12. Способ сжигания
твердого топлива в расплаве. А.с. СССР №1710965.
Иванов В.В., Мечев В.В.,
Дьяков А.Ф.
13.
Энерготехнологический агрегат. А.с. СССР №1744369. Мадоян А.А., Дьяков А.Ф.,
Балтян В.Н., Иванов В.В., Чентемиров М.Г., Навроцкий А.Г.
14. Способ загрузки
мелкодисперсных материалов. Патент РФ №1146776. Иванов В.В., Демихов В.Н.,
Данилов Л.И., Мечев В.В., Ермаков А.Б., Бороденко А.В.
15. Способ загрузки мелкодисперсных
материалов. Патент РФ №1766746.
Иванов В.В., Мечев В.В.,
Данилов Л.И., Демихов В.Н., Ермаков А.Б.,Бороденко А.В.
16. Устройство для
загрузки мелкодисперсного материала (пылевидных материалов). Патент РФ
№1816401.
Грицай В.П., Иванов
В.В., Бороденко А.В., Мацевко О.И.
17. Способ сжигания
высокосернистых углей. А.с. СССР №1816926. Иванов В.В., Мечев В.В., Прошкин
А.В. Федоров В.А.
18. Фурма для загрузки
твердого материала в расплав. Патент РФ №1835186. Иванов В.В., Ермаков А.Б.,
Бороденко А.В. , Молодецкий В.И., Прошкин А.В.
19. Способ извлечения
металлов при сжигании твердого топлива в расплаве. Патент РФ №2009204. Иванов
В.В., Ледяев В.С., Мечев В.В., Бороденко А.В., Иванников В.М., Молодецкий В.И.,
Демихов В.Н., Ермаков А.Б.
20. Способ вывода топки
для сжигания твердого топлива в расплаве на рабочий режим. Патент РФ №2022224.
Иванов В.В, Ледяев В.С.,
Мечев В.В., Бороденко А.В., Навроцкий А.Г.
21. Топка для сжигания
твердого топлива в расплаве. Патент РФ №2030686.
Иванов В.В., Мечев В.В.,
Данилов Л.И., Бороденко А.В., Мадоян А.А., Балтян В.Н., Демихов В.Н.,Ермаков
А.Б.
22. Топка для сжигания
твердого топлива в расплаве. Патент РФ №2031310. Иванов В.В., Демихов В.Н.,
Мечев В.В., Ермаков А.Б.
23. Способ сжигания
топлива. Патент РФ №2031311. Иванов В.В., Ледяев В.С., Бороденко А.В., Мечев
В.В., Демихов В.Н., Ермаков А.Б.
24. Печь для непрерывной
переработки материалов в расплаве. Патент РФ №2036384. Мечев В.В., Гречко А.В,,
Чижов Д.И., Денисов В.Ф., Калнин Е.И., Иванов В.В., Данилов Л.И., Ткачук В.Н.
25. Способ сжигания
твердого топлива. Патент РФ №2049291.
Иванов В.В., Демихов
В.Н., Мечев В.В., Иванников В.М., Бороденко А.В., Ермаков А.Б. Ледяев В.С.
26. Способ перевода
котлоагрегатов в пиковый режим. Патент РФ №2049660.
Иванов В.В., Ледяев В.С.
Дьяков А.Ф., Прошин А.В., Ермаков А.Б.
27. Способ сжигания
твердого топлива. Патент РФ №2049958. Иванов В.В., Ледяев В.С. Прошкин А.В.,
Молодецкий В.И, Демихов В.Н., Ермаков А.Б.
28.Способ сжигания твердого
топлива. Патент РФ №2049959.
Иванов В.В., Ледяев
В.С., Дьяков А.Ф., Прошкин А.В., Бороденко А.В., Демихов В.Н., Ермаков А.Б.
29. Способ сжигания
твердого топлива и выплавки шлака. Патент РФ №2052403. Иванов В.В., Ледяев В.С,
Демихов В.Н., Ермаков А.Б., Бороденко А.В., Руденко С.Н.
30. Шлакопортландцемент.
Патент РФ №2052406. Иванов В.В., Ледяев В.С., Молодецкий В.И., Демихов В.Н.,
Ермаков А.Б. и др.
31. Способсжигания
твердого топлива и выплавки шлака. Патент РФ № 2052408. Иванов В.В., Ледяев
В.С., Демихов В.Н., Ермаков А.Б. и др.
32. Способ переработки
шлаков, образующихся при сжигании твердых бытовых отходов. Патент РФ №2110733.
Иванов В.В.,Пурим В.Р.,
Ермаков А.Б, Демихов В.Н.
33. Топка сжигания
топлива в расплаве. Патент РФ №2328654.
Иванов В.В., Иванов И.В.
34. Горизонтальная фурма
для продувки расплава. Патент РФ №2355778.
Иванов В.В., Иванов И.В.
35. Способ сжигания
топлива в расплаве с получением шлака заданного состава. Патент РФ №2359169.
Иванов В.В., Иванов И.В.
36.Кессон
пирометаллургического агрегата барботажного типа.
Патент РФ №24009795.
Иванов В.В., Иванов И.В.
37. Способ получения
пеносиликата. Патент РФ №2524585.
Иванов В.В., Иванов И.В.
38. А.В.Гречко,
В.В.Иванов, М.В.Князев. Снижение пылевыноса при загрузке шихты в барботажны
пирометаллургические агрегаты.
Цветные металлы, 1987.
№7, с.39-41.
39. А.В.Гречко,
В..Иванов. Особенности перехода от полупромышленной установки к промышленному
агрегату ПЖВ. Цветные металлы, 1988, №3, с.19-21.
40. В.В.Мечев, В.В.Иванов,
В.Н.Демихов и др. Низкоуглеродистое сырье – ресурс теплоэнергетики, цветной и
черной подотраслей металлургии.Металлы АН СССР, 1991, №5, с.38-41.
41.В.В.Иванов,
В.В.Мечев, В.Н.Демихов. А.В.Прошкин, А.В.Бороденко, В.Н.Балтян.
Низкоуглеродистое сырье – ресурс теплоэнергетики, цветной и черной металлургии
СССР. Цветные металлы, 1991, №9, с.10-11.
42.Л.А.Федоров, Диоксины
как экологическая опасность. М.: Наука, 1993, 226 с.
43. Н.Б.Эскин,
А.Н.Тутов, А.Н.Хомутовский и др. Анализ различных технической переработки
твердых бытовых отходов.
Энергетика, 1994, №9,
с.6-8.
44. В.В.Иванов В.В.,
А.Б.Демихов, А.Б.Ермаков, А.А.Мадоян, В.Н.Балтян.
Газлифты в цветной
металлургии. Цветная металлургия 1995, № 7-8, с.10-13.
45. В.В.Мечев,
В.В.Иванов, А.Б.Ермаков, В.Н.Демихов, А.А.Мадоян, В.Н.Балтян. Новое направление
в создании экологически чистых ТЭЦ на основе разработки цветной металлургии.
Цветная металлургия, 1995, №7-8, с.14-17.
46. А.В.Гречко,
В.Ф.Денисов. Пирометаллургия против твердых отходов. Металлы. Евразия, 1996,
33, с.130-132.
47.А.В.Гречко,
В.Ф.Денисов. Решение проблемы твердых бытовых отходов на основе последних
разработок в пирометаллургии. Цветные металлы, 1996, №4, с.50-52.
48.В.В.Иванов,
А.Б.Ермаков, В.Н.Демихов, Э.П.Дик, В.Р.Пурим. Физико-химические свойства шлаков
и золы, образующихся при сжигании твердых бытовых отходов. Цветная металлургия,
1996, №11-12, с.31-34.
49. А.В.Гречко,
В.Ф.Денисов, Е.И.Калнин. О новой отечественной технологии переработки твердых
бытовых отходов в барботируемом расплаве шлака (в печи Ванюкова). Энергетика,
1996, №12, с.15-17.
50. А.В.Гречко,
В.Ф.Денисов. Технологические испытания термической переработки твердых отходов
сложного состава с обеспечением диоксиновой безопасности. Хим.пром., 1998, №2,
с.61-64.
51. А.В.Гречко,
Е.И.Калнин, В.Ф.Денисов. Печь Ванюкова и ее использование для решения проблемы
твердых бытовых отходов. Металлы, 1998, №6, с.3-11.
52. В.Р.Пурим,
В.В.Иванов. Клондайк на свалке. Рязанские ведомости, 1999, №261 (24.11.1999 г.).
53. Е.Пономарева.
Парадокс Иванова. Парламентская газета. Издание Федерального собрания РФ, 2007,
№158, с.10-11.
Комментариев нет:
Отправить комментарий