Альтернативные виды топлива из отходов, особенности использования в РФ

---

Рубрика: Возобновляемые источники энергии
Автор: О.Н. Кайгородов

---

О.Н. Кайгородов, заместитель директора, ООО «АРК», г. Санкт-Петербург

 

Проанализирован опыт применения альтернативных видов топлива и обоснована возможность использования отходов в качестве топлива
в энергетической отрасли

 

В настоящее время одним из путей снижения потребления дорожающих минеральных энергоресурсов при промышленном производстве и в энергетике является использование альтернативных видов топлива (АТ), полученных из отходов различного происхождения. В странах ЕС существует законодательно оформленное направление в сфере утилизации отходов – производство из них АТ. На таком топливе без ущерба для экологии работают множество предприятий строительной отрасли (производящие цемент, гипс и другие строительные материалы), энергетические предприятия (вырабатывающие тепловую и электрическую энергию), предприятия металлургии.

Следует отметить, что в ЕС накоплен опыт применения альтернативных видов топлива, полученных различными способами. Причём, на некоторых предприятиях использование АТ достигает 100% от общего потребления топлива, природный газ в таких случаях используется только как резервное топливо или как вспомогательное – для поддержки горения трудносгораемого топлива, углеродсодержащих отходов и розжига.

Различные типы АТ, замещая ископаемые виды топлива, тем самым решают две важнейшие задачи: сохранность (экономия) природных ресурсов и утилизация части образующихся в процессе потребления и использования товаров и услуг отходов.

Сегодня для обозначения АТ, в основном, используются названия, заимствованные из зарубежных литературных источников:

• RDF – refuse derived fuel (топливо из отходов) – общее название АТ,
• SRF – solid recovered fuel (твёрдое восстановленное топливо) – топливо, полученное из твёрдых отходов, с химическим составом и физическими свойствами, удовлетворяющими требованиям потребителя.

Источниками для альтернативных видов топлива может выступать широкий спектр отходов: автомобильные покрышки, горючие фракции ТКО, отходы древесины (от упаковки до санитарной вырубки), деревянные ж/д шпалы, отходы лакокрасочных производств, отходы производства ковролина, нефтешламы, костная мука и т.п.

Наиболее крупнотоннажным и стабильно возобновляемым является топливо, получаемое из горючих фракций твёрдых коммунальных отходов (ТКО). К таким фракциям относятся полимеры, бумага, комбинированная упаковка, текстиль, древесина, кожа, резина и т.п., как правило не пригодные к дальнейшей переработке, а, значит, не продаваемые. Из средних российских ТКО можно получить порядка 25% SRF
с теплотворной способностью как у сухой древесины (3,5-4 тыс. ккал/кг) при влажности не более 18%, т.е. если цементные заводы и объекты энергетики законодательно обязать использовать АТ из ТКО, четверть всех коммунальных отходов может быть пущена на выработку тепловой энергии!!!

Конечно не всё так просто. Это не самое чистое топливо, в нём в незначительных количествах присутствуют серо- и хлорсодержащие соединения (как правило менее 0,5%), могут встречаться тяжелые металлы и т.п (таблица).

 

Таблица. Требования к АТ из ТКО Heidelbergcement.

 

элемент	ед. измерения	концентрация, менее
S	%	0,5
Cl	%	0,5
F	%	0,1
Cd	мг/кг	10
Tl	мг/кг	1
Hg	мг/кг	0,5
Sb	мг/кг	75
As	мг/кг	10
Pb	мг/кг	100
Cr	мг/кг	100
Co	мг/кг	20
Cu	мг/кг	400
Mn	мг/кг	100
Ni	мг/кг	100
PCP	мг/кг	100
PCB	мг/кг	50
V	мг/кг	25
Zn	мг/кг	75
размер	мм	<40
калорийность	кДж/кг	не менее 11000

 

Специалист увидит, что уровень содержания токсичных элементов в АТ из ТКО по многим позициям существенно ниже чем у угля. Автор статьи участвовал в исследованиях химии АТ из ТКО в нескольких регионах РФ и лично убедился, что эти показатели соответствуют действительности. То же можно сказать и про автомобильные покрышки, деревянные ж/д шпалы и большинство других распространённых отходов 4-5 класса опасности.

Сегодня требования к АТ из отходов регулируются рядом ГОСТ, объединённых под общим названием «Ресурсосбережение», в частности:

• ГОСТ Р 54236-2010 «Топливо твёрдое из бытовых отходов. Технические характеристики и классы».
• ГОСТ Р 54095-2010 «Ресурсосбережение. Требования к экобезопасной утилизации отработавших шин».

Сегодня в РФ с трудом, но продвигается легализация сжигания отходов в качестве заменителя минерального топлива на цементных заводах. Большим рывком следует считать выход справочника по наилучшим доступным технологиям «ИТС 6 – 2015 «Производство цемента», в котором подробно прописана возможность и безопасность использования АТ из отходов при производстве цемента.

Совершенно легально используют RDF из ТКО и автопокрышки Ферзиковский (Калужский) и Щуровский цементные заводы (LafargeHolcim RUS). Топливо подаётся в печь как отходы, а заводы имеют лицензию на обращение с отходами. Несколько цементных заводов работают без лицензии на обращение с ТКО и подают отходы (в основном древесные с примесью ТКО) как продукт – сертифицированное Альтернативное топливо.

Автор статьи принимал участие в нескольких проектах легализации сжигания отходов на цементных заводах в РФ. Да, тяжело, особенно при проведении экспертизы, т.к. не хотят эксперты брать на себя ответственность за согласование «невиданных» технологий, но с уверенностью могу сказать, что с появлением в ближайшее время нескольких реально работающих на отходах объектов эта стена закостенелости будет сломана.

Что касается объектов энергетики, то здесь ситуация несколько обратная производству цемента. Если «цементники» очень заинтересованы в экономии топлива за счёт использования более дешёвых видов АТ из отходов, то для энергетических компаний почему-то вопрос экономии неактуален. Но даже здесь в последнее время назревают сдвиги, особенно в северных регионах, где дорогая тепловая энергия является источником социальной напряжённости.

Можно сказать, что сама технология сжигания в цементной печи чище, чем в топке котла, где температуры сгорания 800-900 ^оС идеальны для образования диоксинов и фуранов, к тому же многие энергетические топки в европейской части страны предназначены под сжигание газа и не имеют систем золоудаления. Но почему цивилизованная Европа сжигает, а мы нет? Ведь у них тоже основная масса ТЭС работает на газе, разработаны и отработаны системы подготовки АТ к сжиганию в газовых котлах, разработаны системы газоочистки и т.п. К тому же современные средства переработки ТКО, системы оптической сепарации позволяют получать АТ с предсказуемым химическим составом, укладывающиеся в заданный диапазон характеристик.

Ну и конечно большое значение имеет экономика использования АТ. Рынок SRF для нужд цементной промышленности имеет следующее ценообразование: цена 1 Гкал в АТ должна быть в 2 раза ниже стоимости 1 Гкал из минерального топлива, используемого на заводе. Так на АТ из ТКО с теплотворной способностью около 15 МДж/кг при влажности менее 20% цена может составлять около 1000 руб./т с доставкой на завод.

Причём, в густонаселённых регионах с большим количеством образующихся ТКО и отсутствием полигонов ТКО, где высока конкуренция между переработчиками отходов, цена такого топлива со временем начнёт стремиться к нулю, т.к. спрос на рынке и возможность сэкономить при захоронении на полигоне будет способствовать возникновению избытка топлива.

Следовательно, наличие современных технологий, наличие прецедентов использования альтернативных видов топлива из отходов в цементной промышленности должны подтолкнуть и генерирующие предприятия энергетической отрасли к возобновляемым источникам энергии…