Композиты общего назначения на основе термопластов

Извлечение энергии путем совместного сжигания с бытовым мусором и уличными твердыми отходами

Отчет об эксперименте по извлечению энергии сжиганием смеси полимер­ных отходов и МТО, проведенный в Германии, раскрывает некоторые интерес­ные позитивные моменты влияния полимерных материалов на сгорание муни­ципального твердого мусора [27]. Для проведения испытаний роли пластмасс при реальных рабочих условиях использовалась сжигательная печь для МТО в Вюрцбурге. Завод использует распространенную рабочую решетку обратного типа «МАКТШ», экономичную систему контроля выбросов, систему так называ­емой «сухой очистки газов», печь с достаточно долгим временем пребывания и систему рекуперации энергии для генерации электричества и снабжения тепло­централи. При сухой очистке использовались нейтрализующие добавки двух типов: безуглеродная известь и то же с 3 % углерода. В течение нескольких не­дель испытывались три различных способа загрузки:

• А — обычный состав МТО; базовый случай содержания полимеров (7 %);

• В — МТО + 7,5 %масс. смешанных пластмасс; случай среднего содержания полимеров (14,5 %);

• С-МТО 15 %масс. смешанных пластмасс; случаи высокого содержания полимеров (22 %).

Усредненные данные по чистоте газов для условий А, В и С показаны в табл. 11.5.

Введение пластмассовых отходов не приводит существенному изменению концентрации СО или пыли [25]. Сгорание при наличии полимерных отходов проходит стабильнее. Концентрации полихлорированных дибензодиоксинов (ПХДД)/полихлорированных дибензофуранов (ПХДФ) в продуктах сгорания

Топлива не возрастают при введении полимерных отходов. Средние значения концентраций ПХДД/ ПХДФ, выраженные в единицах эквивалента токсично­сти, составили 3,7; 3,7 и 2,9 нг КЭТ/м3 для случаев А, В и С соответственно (КЭТ — количественный эквивалент токсичности). Результаты изменений вы­хода ПХДД/ ПХДФ показаны на рис. 11.4, где все значения лежат ниже допу­стимого уровня.

Представляют интерес следы выбросов токсической природы, таких как гало - генированные диоксины и фураны, и токсических тяжелых металлов. Поэтому технические усилия были сосредоточены на уменьшении этих выбросов, особен­но диоксинов, которые рассматриваются как индикатор [28] общей токсичности выбросов. Имеется 75 различных видов диоксинов и 135 форм фуранов. Чтобы оценивать их различную токсичность, диоксины и фураны в настоящее время измеряются в единицах количественного эквивалента токсичности (КЭТ) [29]. В последнее время разработаны способы, позволяющие контролировать и поддер­живать выброс диоксинов в исходящем газе на уровне < 0,0000001 мг КЭТ/Нм3 (< 0,1 нг КЭТ/Нм3) [30-32]. Столь низкие уровни выбросов недавно были при­няты в качестве стандартов в Швеции, Нидерландах, Германии [33] и Австрии [34], а величина 0,1 нг КЭТ/Нм3, по-видимому, будет принята как стандарт Евро­пейской Комиссией [35]. Эти следы на уровне пикограммов (10-12) в выбросах из сжигательных печей для МТО считаются полностью безвредными организацией Консультационная комиссия Германского общества фармакологии и токсиколо­гии (ВвРТ) [36].

Наиболее важные результаты, полученные в ходе испытаний, состоят в сле­дующем:

• Добавление средних и больших количеств смешанных пластмасс из быто­вого мусора в сжигаемые МТО улучшают сгорание газообразных и твер­дых остатков на конечной стадии сжигания. Это происходит потому, что при увеличении содержания пластмасс горение становится более стабиль­ным и интенсивным, чем при стандартных условиях сгорания.

• Увеличение общего содержания полимерных отходов (включая ПВХ) не приводит к заметному в измерениях увеличению выхода диоксинов и фура- нов. Все газообразные выбросы, зарегистрированные при работе по проекту, оказались вполне соответствующими германскому стандарту «17 ВЬпБск V» при наличии активной нейтрализующей угольно/известковой добавки.

• Более высокие концентрации пластмасс оказывают положительное влия­ние на состав выбросов, создавая стабильные уровни сгорания, что ведет к уменьшению выброса СО. Снижается концентрация сернистого ангид­рида. Причиной является тот факт, что пластмассы представляют собой сильный агент горения, снижающий потребность в добавлении содержа­щих серу ископаемых видов топлива.

• Исследование подтвердило положительную роль сжигания МТО как «ди­оксинового стока»; эффективность разложения диоксинов и фуранов бо­лее 80 %.

• Все остатки сгорания — пепел на решетках, остатки в бойлере, циклоне и фильтрах — имеют меньшее содержание остаточного несгоревшего угля как прямой результат добавления полимера. Более благоприятные харак­теристики сгорания расширяют круг использования колосникового пепла в качестве вторичного сырьевого материала и способствуют сохранению потенциальной емкости свалок.

• Абсолютные величины содержания суммарного остаточного органическо­го углерода (СООУ) составляют менее 15 г/кг, что крайне мало по сравне­нию с другими сжигательными установками для муниципальных твердых отходов, распространенными в Европе. СООУ являются важным индика­тором выщелачивания или вымывания остаточной воды, что существенно для безопасного удаления таких остатков, как пепел.

• По сравнению с суммарной концентрацией тяжелых металлов в общем по­токе сжигаемых отходов вклад тяжелый металлов из пластмасс незначите­лен. Увеличение доли полимерных материалов в сырье для сжигания не увеличивает концентрацию тяжелых металлов, обнаруживаемых в остат­ках. Полная концентрация примерно одинакова в операциях по сжиганию МТО во всей Западной Европе.

На основании изложенных данных мы можем заключить, что программы ис­пытаний, осуществленные в рамках проекта АРМЕ в Вюрцбурге подтвердили благоприятный эффект от присутствия смешанных пластмасс в МТО, сжигае­мых в целях извлечения энергии.

Поскольку пластмассы остаются ресурсом для эффективной упаковки, и по­скольку общее количество бытового мусора постоянно растет, то и содержание в нем пластмасс будет возрастать. Данное исследование показывает, что это не бу­дет иметь отрицательного воздействия на окружающую среду при сжигании МТО и извлечении энергии, и будет способствовать более эффективной работе европейских заводов по переработке МТО. В конечном счете, это будет увеличи­вать энергетическую эффективность и задавать направление развития для но­вых и существующих восстановительных заводов.

Гетероатомы, такие как CI, F, S, N и т. д., образуют кислотные или основные газы, которые необходимо удалять из сырьевого газа добавлением основания или вымыванием водой. Новые технологии восстановления кислот высокого хими­ческого качества, таких как НС1 или H2S04, уже работают в крупном масштабе и в будущем могут быть использованы более активно.