УсенковМ.М., Иконников В.К., Чудаков Л.Н. Оборудование для переработки отходов производства и потребления методом термобарохимической деструкции

Человечество не погибнет в атомном кошмаре – оно задохнётся в собственных отходах Нильс Бор

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ КОНСОРЦИУМ «ЭНЕРГИЯ-ЭКОЛОГИЯ» («ЭнЭк») «Эн-Эк» - группа компаний, в том числе - международных, специализируется на НИОКР и комплексном проектировании по следующим основным направлениям: Комплексная переработка и рециклинг отходов производства и потребления(твердых бытовых, промышленных, сельскохозяйственных, органических, медицинских и др.) путем их термохимической переработки (пиролиза, ожижения, газификации), с попутным получением тепловой, механической и электрической энергии. Разработка установок, использующих эффект сверхкритического водного окисления для обезвреживания органических загрязнителей и производства водорода гидротермальным окислением алюминия.

Разработка способов и реализующих их устройств альтернативной энергетики (солнечных, термоградиентных, ветровых, волновых, фото-био- реакторных, биотопливных и др.), а также систем аккумуляциих энергии. Разработка мобильных блочно-модульных установок обезвреживания и утилизации опасных отходов» как составной части системы «быстрого реагирования при возникновении опасных экологических и техногенных ситуаций и катастроф, включая лесные пожары, эпидемии «свиного» и «птичьего гриппа», «коровьего бешенства» и др.

Методы обезвреживания и переработки, применяемые на МБМК в зависимости от стоящей задачи Пиролиз Обработка в сверхкритических флюидах, в том числе сверхкритическое водное окисление (СКВО) Газификация Термолиз Инсинерация Огневое обезвреживание Кавитационное обезвреживание Термобарохимическая конверсия позволила объединить все прогрессивные методы обезвреживания твердых, жидких, пастообразных отходов, как раздельно, так и в смешанном состоянии, в том числе и в замерзшем виде.

Внешний вид установки

Вид весселя (реторты)

Схема работы пиролизной печи

Внешний вид пиролизной печи

Момент установки весселя в печь

Примерный перечень углеродосодержащих материалов и отходов, для переработки в пиролизных печах углеродсодержащие материалы с содержанием угля от 10 до 40% (зола уноса тепловых электростанций, шлаки котельных, почва, загрязненная углем и т.д.); нефтешламы из нефтехранилищ, почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами, отходы нефтеперерабатывающих предприятий; отходы деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, лесной промышленности (опилки, щепа, кора, лигнин и т.д.); различные виды ила очистных сооружений, полей фильтрации, ила после метантэнков при биологической обработке и т.д.; твердые бытовые отходы; отходы покрасочных производств и лакокрасочной промышленности; старые автомобильные покрышки, отходы производств резинотехнических изделий, полимерные отходы;

Продолжение перечня отходы сельскохозяйственного производства; почва, загрязненная различного вида органическими веществами; отдельные виды отходов химических производств; отходы фармацевтической промышленности (активированный уголь после использования и пр.); боевые отравляющие вещества; отработанные резино-технические изделия (покрышки, конвейерные ленты и др.); инфицированные материалы лечебно-профилактических учреждений; инфицированные материалы животного происхождения («птичий грипп», «коровье бешенство» и р.).

Агрегатное состояние вещества

Параметры критического состояния различных веществ Растворитель T, К P, МПа ρ, кг/м³ C 2 H 4 282,1 5, Xe 289,5 5, CO 2 303,9 7, C 2 H 6 305,2 4, N 2 O 309,4 7, NH 3 405,3 11, C 2 H 5 OH 513,7 6, H 2 O 646,9 22, Вода, находящаяся в состоянии выше критических параметров, становится универсальным растворителем и очень сильным окислителем

Технология СКВО Обезвреживание опасных промышленных отходов с применением сверхкритического водного окисления и наноимпульсных экстремальных воздействий. Процесс сверхкритического водного окисления СКВО состоит в обработке (в проточном режиме) водных смесей органических и неорганических соединений, содержащих вредные и токсичные вещества, сверхкритической водой при избытке воздуха (или кислорода), температурах °С и давлении атм. При этом не менее 99,99% органических соединений в исходной смеси превращаются в экологически абсолютно безвредные Н 2 О и СО 2. Азотсодержащие органические соединения и аммонийные вещества разлагаются с выделением газообразного азота. Хлор, фтор, фосфор и сера из органических веществ образуют кислотные остатки, и легко выделяются в виде неорганических кислот или солей при добавлении в раствор соответствующих катионов.

Особенности технологии СКВО Полнота химических превращений и их высокие скорости (менее минуты) в процессе СКВО связаны как с уникальными свойствами сверхкритической воды, так и с тем, что реакции протекают в условиях молекулярной дисперсности реагентов, находящихся в гомогенном высокотемпературном флюиде невысокой плотности. Реакции окисления органики экзотермичны, что позволяет эффективно использовать тепло самих реакций как для поддержания температурного режима процесса, так для компенсации энергозатрат на разогрев реагентов и дополнительного производства электроэнергии.

Преимущества технологии СКВО Более низкая температура процесса; Более высокая устойчивость процесса; Пренебрежимо малый конечный выход окислов азота и серы; Все конечные продукты локализованы, нет необходимости их улавливать; Окисление достигается в гомогенных однофазных условиях, которые обеспечивают отличные условия для смешения компонентов и высокие скорости тепло- и массопереноса; Высокая эффективность разрушения токсичных компонентов достигается сравнительно быстро и в сравнительно малых по объему реакторах; Процесс происходит в полностью замкнутой системе, позволяющей изоляцию от окружающей среды токсичных и опасных уничтожаемых материалов до проведения процесса, а также сбор и анализ обезвреженных продуктов окисления до их контролируемого сброса в окружающую среду;

Характеристика способов Способы уничтожения ПреимуществаНедостатки Переработка в водных средах (сверхкритическое водное окисление) Экологическая безопасность, экономическая эффективность даже на ТБО, простота технологий, минимум персонала, минимальный нетоксичный сухой остаток на выходе 2 – 8% Высокий уровень давления, невысокая износоустойчивость. Необходимость предварительной сортировки. Плазменная газификация Универсальность. Оперативность. Высокая степень очистки, безопасный сухой остаток 10-16% Капиталоемкость, сложные технолог. процессы, высокие требования к персоналу. Экономическая неэффективность на ТБО. Обычная газификация (пиролиз) Универсальность Оперативность Низкая степень очистки, высокий и относительно не безопасный сухой остаток 30-40%. Экономическая неэффективность на ТБО. Сжигание (термическое уничтожение) Оперативность Образование и выброс в атмосферу оксидов азота и других токсичных соединений. Сложность уничтожения высокотоксичных веществ и отходов. Экономическая неэффективность на ТБО. Захоронение на полигонах Универсальность, оперативность, Экономическая эффективность Захоронение в «могильниках» приводит к отчуждению больших территорий и не исключает опасных экологических последствий: загрязнение почвы и грунтовых вод, самовозгорания.

Сравнительная таблица технологий Параметр сравнения Захоронение на полигоне Сжигание (650°С) Низко температурный пиролиз (800°С) Высоко температурный пиролиз (1800°С) Плазменная газификация (2500°С) СКВО (600°С + давл. 300 атм.) 1Степень разрушения0%70%90%100% 2 Наличие смол и фуранов Нет контроля Много смол и фуранов Есть смолы и фураны Нет смол и фуранов 3 Уровень выбросов дымовых газов высочайшийвысокийсреднийнизкийочень низкийотсутствует 4 Масса токсичной золы, % 40%30%10%нет 5 Масса шлама, % нет 30-40%, вкл. токсичную золу 20-30% минеральный остаток 10-16%, остеклованный мин. остаток 2-8% минеральный остаток + соли 6 Номенклатура утилизируемых отходов Любой за искл. химических, радиоактивны х и жидких, Кроме жидких и отдельных неорг. видов Кроме жидких и некоторых неорг. видов Любой вид отходов, кроме жидких Любой вид, включая жидкие, кроме камня, стекла и металла 7 Необходимость сортировки ОтсутствуетЕстьОтсутствует Есть 8 Объем инвестиций на тонну годовой мощности, руб/т. 480, , , , , ,00

Мобильный блочно-модульный комплекс по термобарохимической переработке и уничтожению отходов Функциональное назначение: МБМК предназначен для уменьшения масштабов потенциальных очагов биологического заражения и суммарных площадей защитных зон полигонов, накопителей, свалок, захоронений и т.п.

Конструктивный подход Мобильность и транспортная доступность. Автономность по энергетике и обеспечению. Универсальность и обеспечение режима «двойного» назначения. Многофункциональность. Возможность функционального наращивания сложности. Комплектность. Возможность адаптации к новым видам перерабатываемых материалов. Возможность работы в различных климатических условиях. Самостоятельная подготовка опасных материалов и их смесей к комплексной термобарохимической обработке.

Технологические особенности Обработка в реакторе крупногабаритных отходов, пропуская их через все зоны обработки, а именно: сушки – обезвреживания – обезвоживания, пиролиза, активации, охлаждения и др. вместе с капсулами СКВО. Для работы с мерзлыми загрязненными грунтами и смесями предусмотрен блок предварительного снеголедотаяния, сепарации, измельчения, дезинтеграции и гомогенизации загрязненных материалов и смесей. Пуск реактора осуществляется от резервного источника топлива (дизтопливо, газ, пылеуглеродное и суспензионное углеродное топливо). После выхода на экзотермический режим термобарохимическая конверсия обеспечивается за счет внутренних резервов тепла процессов переработки отходов. Комплекс МБМК может быть использован в качестве средства быстрого реагирования при возникновении эпидемиологических опасностей и в чрезвычайных ситуациях химического и биологического заражения.

Основные технические характеристики комплекса МБМК Методы обезвреживания и переработки ВТХВ и СОЗ (в зависимости от стоящей задачи) Пиролиз; Обработка в сверхкритических флюидах, в т.ч. СКВО; Газификация, термолиз, инсинерация; Огневое обезвреживание Кавитационное обезвреживание Производительность изделия, т/час (при влагосодержании до 50%) 6 Степень переработки отходов95% Коэффициент использования изделия0,9 Срок службы, лет10 Тип конструкцииБлочно-модульная Количество модулей в реакторе (в зависимости от комплектации), шт 2…4 Компоновка изделия (в зависимости от номенклатуры перерабатываемых отходов) Горизонтальное соединение 20-футовых контейнеров на единой раме Габариты реактора (полная комплектация): длина, м 24

поперечное сечение, м2 x 2 Емкость модулей при общем сквозном сечении, м 3 12, 24, 36, 48 Температура в реакторе, тах, град С900 Давление в реакторе, тах, атм.400 Энергопотребление: 1. Пуск изделия Внешний источник 2. Режим переработкиАвтономное энергоснабжение с выделением дополнительной энергии Режим функционированияКруглосуточно в течение 11 месяцев Степень автоматизацииАСУ ТП Обслуживающий персонал4 смены по 2 чел. Требования к площадке размещения установки Отсутствуют Средства монтажа установкиСтандартные погрузочно-разгрузочные устройства ТранспортабельностьЛюбые средства транспортировки 20- футовых контейнеров

Потенциальные заказчики Агропрмышленный комплекс, Лесопромышленный комплекс, МинПрирода, МЧС РФ, Минпромторг РФ, Регионы РФ.

Предложения для инвесторов по освоению разработки Прогнозируемый объем инвестиций на разработку КД и изготовление пилотного образца от 29 млн. руб. до 100 млн. руб. в зависимости от области применения, назначения комплекса и его производительности. Сроки изготовления - 1 год. Доводка образца с выходом на серийное изготовление: 10 ÷ 50 млн. руб. Срок: 6 месяцев. Себестоимость серийного образца – 40,0 ÷ 65,0 млн. руб. Примерная цена серийного образца в РФ: 80,0 ÷ 130,0 млн. руб.; - при продаже на экспорт: 1,5 ÷ 2,3 млн. евро. При серийном выпуске МБМК более 10 изделий в год цены могут быть снижены на 12%. Окупаемость инвестиционных затрат при эксплуатации МБМК – от 2-х до 3-х лет. Окупаемость инвестиционных затрат при серийном производстве комплексов МБМК – 1÷2 года.

Приглашаем к сотрудничеству