Портал по тригенерации, когенерации и мини-ТЭЦ

Проблемы создания ГТУ для утилизации твердых бытовых отходов и низкосортного твердого топлива

Международная научно- практическая конференция « Малая энергетика-2005»

Осипов М.И.1, Моляков В.Д.1, Тумашев Р.З.1 Иванов В.Л.1, Заживихина Т.А.1, Елисеев Ю.С.2,

Трдатьян С.А.2

(1 - МГТУим. Н.Э. Баумана, Москва, Россия, 2 – ФГУП «ММПП «Салют», Москва, Россия)

В крупных городах ежегодно образуется более 10 млн. т. твердых бытовых отходов, содержащих существенных энергетический потенциал, требующих огромных территорий для хранения и создающих негативное влияние на экологическую обстановку в крупных городах.

Альтернативой захоронения отходов и, следовательно, отчуждения больших площадей, является переработка твердых отходов на мусоросжигающих заводах, производительность которых зависит от места эксплуатации и объемов отходов. Экономическая целесообразность утилизации твердых бытовых отходов путем их сжигания после предварительной подготовки на местах вывоза несомненна, так как система самоокупаемая, не считая сокращения затрат на транспортировку и устранения затрат на захоронение.

В связи с этим поставлена задача разработки и создания установки, обеспечивающей сжигание твердых бытовых отходов при выработке электрической и тепловой мощности в газотурбинной установке.

Рассматриваемая схема, в соответствии с предложением МГТУ им. Н.Э. Баумана и ММПП «Салют», включает реактор-газификатор (патент ИПХФ РАН г. Черноголовка), теплообменное оборудование и полузамкнутую газотурбинную установку, утилизирующую теплоту при сжигании продуктов газификации, работающая на чистом воздухе, вырабатывающая полезную мощность и обеспечивающая воздушное дутье в реактор-газификатор и камеру сжигания продуктов газификации твердых бытовых отходов.

На рис. приведена одна из возможных рациональных схем такой установки. Реактор обеспечивает газификацию твердых бытовых отходов с зольностью до 90 % и влажностью 60 %. Особенностью реактора является процесс газификации твердых бытовых отходов без затрат дополнительного топлива или собственных продуктов газификации, а также эффективное сжигание при полном обезвреживании продуктов газификации от болезнетворных бактерий, что позволяет утилизировать и отходы медицинских учреждений.

Передача теплоты после сжигания в камере низкокалорийных продуктов газификации низкого давления в контур ГТУ производится от продуктов сгорания к воздуху в теплообменнике-подогревателе, и воздух является рабочим телом ГТУ. Предлагаемый вариант такой установки позволяет достигнуть КПД ГТУ на уровне 30 %. На площадке предприятия ФГУП ММПП «Салют» установлен, доработан и отлажен реактор-газификатор, представляющий вертикальную топку (печь) шахтного типа с рабочим диаметром 1,5 м, высотой рабочей части 5,0 м с устройством загрузки сырья и выгрузки зольного остатка и системой автоматического управления процессом. Номинальная удельная производительность реактора 2 т/ч твердых бытовых отходов с высокими экологическими показателями. Максимальные температуры в средней части реактора не превышают 1273-1473 К, что резко снижает образование окислов азота. Фракционный состав генераторного газа ( по результатам испытаний реактора) в процентном содержании по массе: H2 - 0,844; CO - 9,188; CH4 -0,823; C2H4- 1,0; N2 -37,882; CO2- 14,498; H2O - 38, 619.

При производительности реактора-газификатора 15000 т/г твердых бытовых отходов номинальная мощность ГТУ достигает 1500 кВт, из которых 25% мощности затрачивается на собственные нужды. Температура продуктов сгорания низкокалорийного генераторного газа позволяет получить температуру воздуха при входе в газовую турбину до 1173 К, а температуру продуктов сгорания при выходе из теплообменника-подогревателя около 520 К, что дает возможность получения технологического пара и теплофикационной мощности.

Установки рассматриваемого ряда способны работать на отходах производств, содержащих по массе не менее 5-10 % горючей части, низкосортном угле, торфе.