Пиролиз ТБО: Преимущества и недостатки

Процесс переработки твердых бытовых отходов под действием высоких температур без доступа кислорода называется пиролизом. Дословно переводится с латыни, как «разлагаю огнем». Процесс пиролиза ТБО заключается в расщеплении соединений, из которых образован утиль, до более простых веществ с низкой молекулярной массой.

Технология пиролиза

В конце процесса получают следующие продукты:

смесь газов (горючих и негорючих), ее называют — пиролизный газ, синтез-газ, пиролитический газ; , служащее впоследствии топливом для печей или материалом для дальнейшей переработки;
вода;
пикарбон (уголь — твердый остаток, содержащий углерод).

Пиролиз любого вида проходит в 4 этапа:

Сушка сырья в сушильной камере.
Собственно пиролиз (перегонка).
Горение твердых компонентов.
Получение пиролитического масла, газа и углеродистого остатка.

Смотрите видео: Установка пиролиза. Всё об этом

Плюсы пиролиза

По сравнению со сжиганием мусора, пиролиз имеет серьезные преимущества. Главный фактор тот, что в окружающую среду не поступают продукты горения, не происходит загрязнение природы, не наносится вред здоровью людей.

Второй момент — сырьем служат твердые бытовые отходы. При этом важно, что таким способом перерабатывается мусор, который сложно утилизировать другими методами, например, автомобильные шины.

Продукты, получаемые в результате пиролиза, не содержат в себе агрессивных веществ. Их легко складировать даже под землей. Материалов образуется меньше, чем при обычном сжигании. Тяжелые металлы уходят в золу, а не восстанавливаются.

Такой способ утилизации практически безотходный, создающий цикличный механизм переработки твердых бытовых отходов. В конце процесса получают продукты, состав которых зависит от применяемого сырья и вида пиролиза.

Схема установки для пиролиза резиновой крошки

Минусы пиролиза

К недостаткам пиролиза относят:

сложность печей;
дороговизну оборудования;
необходимость большого количества работников.

Список преимуществ перевешивает возможные недостатки метода.

Подробности о вывозе среднего количества утиля на одно физическое лицо можно узнать в статье Норматив вывоза ТБО на 1 человека .

Про общероссийский классификатор продукции по видам экономической деятельности, о том, как выбирают правильные коды, читайте статью: https://strazhchistoty.ru/waste/fcsc/okpd-2-vyvoz-tbo.html

О плотности твердых коммунальных отходов, влияющей на пространство для утилизации ТБО, узнавайте здесь .

Виды пиролиза

Несмотря на то, что оборудование для пиролиза дорогостоящее, а подготовка кадров также стоит денег, многие предприниматели рассматривают этот вид работ в качестве идеи для бизнеса.

Причины такой заинтересованности просты:

метод эффективен из-за использования вторсырья и практически безотходен;
вносится серьезный вклад в дело защиты окружающей природы;
не испытывают дискомфорта жители территорий, прилегающих к перерабатывающему заводу.

Метод пиролиза появился еще в XIX веке. С тех пор он постоянно развивается. Энтузиасты искали все новые способы для разложения мусора.

При этом преследовались следующие цели:

Сохранение окружающей среды.
Создание возможностей для накопления продуктов пиролиза.
Уменьшение расходов на переработку.
Получение прибыли от процессов переработки мусора.

В результате исследований появилось два основных метода переработки: сухой и окислительный.

Для увеличения картинки нажмите на нее

Сухой метод пиролиза

Главный принцип способа — тщательное сохранение невосполнимых природных ресурсов.

С помощью этого метода:

получают топливо;
обезвреживают вторсырье;
получают химические вещества, используемые в промышленности.

Работы ведут в диапазоне температур:

низкие;
средние;
высокие.

Процесс, протекающий при температуре от 450 до 550 градусов, называется низкотемпературным. При этом получают большое количество полукоксов, а также некоторое количество пиролизного газа.

Также на выходе получают смолы, идущие впоследствии на производство каучука. Коксы же используют в качестве топлива для бытовых и промышленных нужд.

Если температуру настраивают в режиме 800 градусов, то это будет среднетемпературный пиролиз. При таком варианте выделяется гораздо большее количество газа, меньше кокса и жидких смол, чем при низкотемпературном методе.

Смотрите видео: Установка непрерывного пиролиза отходов

Высокотемпературный пиролиз ТБО

Самым эффективным и экологически безопасным способом переработки ТБО остается высокотемпературный пиролиз.

При этом получают большой объем пиролизного газа, шлаки и продукты, которые с успехом применяются в промышленности и производстве.

Немаловажным достоинством метода является возможность переработки бытовых отходов без предварительной сортировки, обработки и сушки.

Проводится процесс высокотемпературного пиролиза по следующему алгоритму:

Путем индукционного сепарирования из поступившего на завод мусора отбирают крупногабаритные предметы.
Подготовленное утильсырье перерабатывают в газофикаторе и получают пиролизный газ. При этом выделяются побочные химические вещества: хлор, фтор и азот.
Очистка синтез-газа до безопасного для экологии состояния и увеличения его энергоемкости.
Охлаждение пиролизного газа и его отправка в скруббер, где он очищается от примесей — соединений серы, фтора, хлора и цианидов щелочными растворами.
Сжигание уже чистого синтез-газа в особых котлах-утилизаторах. При этом получают электроэнергию, пар или горячую воду.

Интересно почитать: 5 правил которые помогут сделать ванную уютной

Высокотемпературный пиролиз на данном этапе остается самым перспективным направлением утилизации мусора. При этом достигаются цели экологической безопасности и получения полезной вторичной продукции.

Газификация при воздействии высоких температур (от 850 до 1450 градусов) позволяет перерабатывать любые ТБО без сортировки, сушки и предварительной обработки.

Схема переработки изношенной авторезины методом пиролиза. Для увеличения картинки нажмите на нее

Продукты пиролиза ТБО

Продуктами пиролиза различных составляющих мусора являются:

при пиролизе полимерных материалов на выходе получаются мазут, газ и зола. Из мазута впоследствии с помощью сложных технологий вырабатывают синтетическое топливо, которое после очистки применимо для работы двигателей внутреннего сгорания. Золу упаковывают в брикеты и применяют, как топливо;
автомобильные покрышки утилизируются с получением газа, технического углерода и синтетической нефти. Синтетическую нефть очищают и получают замену природным нефтепродуктам. Технический углерод широко применяется в лакокрасочной промышленности, где его используют в качестве пигмента. Также он идет в ход при производстве резины и некоторых стройматериалов.

С помощью пиролиза есть возможность значительно сократить накопление ТБО на планете.

Процесс пиролиза: виды и необходимое оборудование

Устранение мусора — одна из основных задач современной промышленности, позволяющая защитить планету от негативного воздействия человеческой жизнедеятельности. Пиролиз отходов подразумевает термическую переработку ненужных вещей с целью уменьшения их вреда для окружающей среды. Это одно из прибыльных дел для современных предприятий. Следует знать особенности процедуры, чтобы не нарушать законодательство.

Плюсы и минусы сжигания

Пиролиз мусора — процедура обезвреживания отходов путем высокотемпературного воздействия на них. Она подразумевает сжигание опасных объектов с помощью специализированных установок.

Для осуществления данной задачи требуется соблюдение некоторых условий: ограничение доступа кислорода в герметичную камеру, а также создание высокотемпературного режима внутри. Во время этого процесса продукты распадаются на молекулярном уровне. В результате получаются более простые соединения, которые полностью безопасны для природы.

Достоинства и недостатки технологии:

продукты распада не выделяются в окружающую среду, что позволяет избежать распространения вредных веществ;
полная безопасность для человеческого здоровья;
сырье доступно для каждого и стоит недорого, его можно найти практически в любом месте, где проживают люди;
на свалках имеется большое количество ресурсов для сжигания;
есть возможность перерабатывать те типы мусорных отложений, которые не поддаются другим способам уничтожения;
в процессе распада не образуются опасные вещества;
продукты пиролиза можно захоронить без вреда для природы;
уменьшение объема перерабатываемого материала в несколько раз;
тяжелые и опасные металлы полностью превращаются в золу, что позволяет исключить вероятность их дальнейшего распространения.

высокая стоимость оборудования и монтажных работ;
сложность управления системой;
требуется большое количество сотрудников, которые будут контролировать процесс.

В чем заключается технология

Она состоит в выполнении следующих шагов:

Материалы для сжигания помещаются в высокотемпературную камеру, в которой находятся длительное время. Это этап, для которого требуются большие энергетические затраты.
Непосредственно пиролиз. Наиболее нестабильные соединения расплавляются при температуре 300 градусов. В результате выделяется углекислота, углерод и другие газы. Далее продолжается процесс сгорания твердых отходов и их превращения в золу.
На заключительном этапе получаются продукты, которые подвергаются захоронению или утилизации другим способом.

На выходе могут быть разные материалы в зависимости от того, какие составляющие были использованы изначально. Получаемые продукты бывают нескольких типов:

жидкость — маслянистая или обычная вода;
пикарбон;

газообразное вещество.

Они полностью безвредны. Их можно захоронить или использовать во вторичном производстве продукции в зависимости от необходимости.

Интересно почитать: Барбекю с коптильней своими руками чертежи

Виды пиролиза

Выделяют несколько разных вариантов процедуры в зависимости от используемых методов обработки первичной продукции. В таблице ниже приведены описания.

Название	Характеристика
Сухой	Используется в тех случаях, когда нужно обработать твердые отходы. Среди достоинств методологии — экономия ресурсов и средств в процессе переработки. Не требуется большое количество сырья для сжигания.
Окислительный	Предназначается для жидких и газообразных веществ. В основе лежит процесс окисления и разложения веществ на простые составляющие. Наиболее эффективен для утилизации жидкого пластика, нефти, природного газа и других опасных веществ для окружающей среды. Методология полностью безопасна для природы и здоровья.
Низкотемпературный	Подразумевает разложение компонентов основного продукта при воздействии низких температур – до 900 градусов. Получается достаточно большое количество твердых остатков. Также в некотором количестве вырабатывается газ, который можно использовать в промышленных целях.
Высокотемпературный	Подразумевается поддержанием высоких температур в процессе горения. Обеспечивает тщательную переработку первичного сырья. Среди достоинств – выработка большого количества газообразных веществ, а также снижение твердых отходов. Не требуется много средств для утилизации. Потребуются ресурсы для поддержания одного температурного режима.
Быстрый	Проходит достаточно быстро. Процесс можно сравнить по скорости с кипячением воды. Это происходит мгновенно. Тепловая энергия быстро перемещается из одного состояния в другое.
Медленный	Отличается от того, что описано выше, пониженной скоростью протекания реакции. Требует длительного времени и существенных ресурсов. Подходит для тех случаев, где неважна оперативность.

Каждый из вариантов активно используется на практике и имеет свою сферу применения. Технологии для их реализациии постоянно развиваются.

Сравнительные характеристики видов пиролиза

Все описанные методы имеют свои преимущества и недостатки. Особенности каждого из них приведены в таблице ниже.

Высокотемпературная	Низкотемпературная обработка
Во время процесса обработки практически не остается твердых частиц – все превращается в газ	Дорогостоящее и труднодоступное оборудование
Получившийся газ равен по свойствам натуральному, поэтому может использоваться в энергетической промышленности	Есть сложности с приобретением и установкой купленных систем
Простота очистки получившихся продуктов сгорания	Требуется большое количество сотрудников для внедрения и поддержки на производстве
Исключено появление продуктов окисления, так как в камеру практически не поступает кислород	Финансовые траты не всегда окупаются
Жидкость можно использовать для производства продуктов нефтяной промышленности	Невозможность расщепить вещества с плотной молекулярной структурой
Быстрый пиролиз	Медленный пиролиз
Снижено количество появления смол в процессе обработки	Длительное время процедуры
Очистка полученного сырья	В некоторых случаях требуется прерывание процесса обработки
Небольшие энергетические затраты

Какие отходы можно перерабатывать

Пиролиз — это процедура, которая имеет особый порядок проведения. Она требует предварительного изучения. В противном случае могут возникнуть проблемы с законодательством.

К органическим относятся следующие типы мусорных отложений:

Компостируемые. Это картон, опилки, ветки, пластмассовые и кожаные изделия, различные изделия типа проводов и пр.
Некомпостируемые. Это вещества с повышенной вязкостью или кремообразной структурой, одежда, кожаные и резиновые изделия, земля с наличием горючих компонентов в составе.

Пиролизный завод

Обустройство и технологические процессы на таком заводе имеют ряд особенностей, а также требуют соблюдения определенных правил. Обязательно присутствуют:

просушка компонентов;
измельчение и обработка поступающего сырья на ленте;
процесс очистки жидкости;

формирование масляных жидкостей на основании пиролиза;
получение продуктов обмена.

Оборудование

Пиролизная установка обеспечивает разложение органических отходов на молекулярном уровне. При этом вырабатывается энергия, которую можно использовать на дальнейших этапах производства.

Пиролиз: понятие, технология, процесс, схема, продукты

Под пиролизом твердых бытовых отходов принято понимать процесс термического разложения отходов, происходящий без доступа кислорода. В конечном результате данный процесс позволяет получить твердый углеродистый остаток и пиролизный газ. Пиролиз ТБО способствует созданию современных безотходных технологий утилизации мусора и максимально рациональному использованию природных ресурсов.

Этот метод утилизации ТБО считается намного безопаснее сжигания. Однако, даже не смотря на то, что процесс пиролиза гораздо более трудоемкий, чем традиционное сжигание мусора, данная технология является наиболее перспективной, поскольку во время пиролиза количество выбросов попадающих в атмосферу значительно меньше, чем при традиционном сжигании.

А, следовательно, при использовании технологии пиролиза в таком деле как переработка мусора, существенно уменьшается загрязнение окружающей среды. Итак, какие же процессы происходят во время пиролиза:

сушка
сухая перегонка
горение остатков
газификация

Количество образовавшихся в процессе пиролиза веществ напрямую зависит от начального состава твердых бытовых отходов и от текущих условий, при которых происходит сам процесс пиролиза. Процессы пиролиза могут протекать с разным температурным уровнем:

Низкотемпературный пиролиз (при температуре 450-900 °С). При таком пиролизе выход газа минимален, а количество твердого остатка, смол и масел наоборот, максимально. С увеличением температуры пиролиза, количество получаемого газа увеличивается, ну а количество смол и масел, соответственно, уменьшается;
Высокотемпературный пиролиз (при температуре свыше 900 °С). Выход газа при данном способе максимален, а выход смол минимален. Таким образом, при данном методе пиролиза образуется минимальное количество отходов.

Метод и реакция пиролиза

Пиролиз представляет собой термическую деструкцию исходного вещества (реакция пиролиза подразумевает собой разрушение нормальной структуры вещества при помощи высокой температуры, с ограничением доступа кислорода). Его часто встречающейся разновидностью является быстрый пиролиз это такой вид пиролиза, при котором подвод к исходному веществу тепловой энергии производится с высокой скоростью, и без происходит доступа кислорода.

Если медленный пиролиз можно условно сравнить с процессом доведения воды до точки кипения, то метод быстрого пиролиза условно подобен процессу попадания в раскаленное масло капли воды («взрывное вскипание»).

Отличительными особенностями метода быстрого пиролиза являются:

Способность построения замкнутого непрерывного технологического производственного процесса.
Относительная «чистота» конечных продуктов пиролиза, достигаемая благодаря отсутствию процесса осмоления.
Минимальная энергоемкость подобного процесса, в сравнении с иными видами пиролиза.
Данный процесс сопровождается выделением значительного количества тепловой энергии (экзотермические реакции при быстром пиролизе превосходят эндотермические).

Схема пиролиза

Главным элементом в любой пиролизной установке является реактор, состоящий из швельшахты и шахтной печи. В верхнюю часть данного реактора поступают твердые бытовые отходы, которые в процессе пиролиза спускаются ниже через швельшахту. В верхних слоях реактора происходит подсушивание сырья, которое поступает в реактор. Затем сырье под действием собственного веса продвигается в среднюю часть реактора, где и происходит непосредственно сам процесс пиролиза.

Здесь, в бескислородной среде, происходит коксование мусора и его термическое разложение. Для защиты атмосферного воздуха от загрязнения делается следующее — из пиролизного реактора дымовые газы проходят через котел-утилизатор, затем они направляются в распылительную сушилку и после этого попадают в абсорбер. После очистки дымовых газов в абсорбере суспензией известкового молока, отработанная суспензия отправляется в распылительную сушилку, а газы выбрасываются в атмосферу.

Во время данного процесса происходит высокоэффективное обезвреживание твердых бытовых отходов, которые затем попадают в нижнюю часть реактора, и выводятся наружу. Полученный в результате данного процесса шлам, представляющий собой смесь золы и солей, собирают в контейнеры и отправляют потребителю, либо направляют в специальный отвал для хранения. Продукты пиролиза являются абсолютно безопасными с экологической точки зрения и впоследствии могут быть использованы в качестве топлива или ценного сырья для промышленности и народного хозяйства.

Продукты пиролиза.

Количество и химический состав продуктов пиролиза напрямую зависит от состава твердых бытовых отходов и температуры разложения. Однако, из обычного мусора, переработанного при помощи пиролиза, мусороперерабатывающие заводы могут получить:

Электрическую энергию
Тепловую энергия
Печное топливо (аналог мазута)
Жидкие топливные продукты (бензин, дизельное топливо)

Однако, на практике получение большого количества полезных веществ, таких, например, как жидкое топливо, весьма затруднительно, поскольку возникает строгая необходимость в тщательной сортировке отходов на родовые виды. При использовании для пиролиза несортированного мусора, получить из него значительное количество жидкого топлива либо иных полезных веществ не представляется возможным.

Однако перерабатывая подобный мусор с целью утилизации, можно не только добиться снижения объемов захоронения мусора в нашей стране, но и получить весьма ощутимый экономический эффект, благодаря тому, что в процессе пиролиза все равно будет выделяться значительное количество тепловой энергии