• Фото 1: Парова система на сміттєспалювальній установці

Способи утилізації енергії на сміттєспалювальних установках

Утилізація енергії з відходів може здійснюватися різними способами. Це може бути лише утилізація теплової енергії, перетворення цієї енергії у пару або виробництво електроенергії. Одночасне виробництво електричної та теплової енергії називається когенерацією.

Приклад:

У котлі сміттєспалювальної установки виробляється пара, яка потім подається до протитискової турбіни, де генерується електроенергія. Пара, що виходить з турбіни, має ще тиск близько 3 barG. Її можна використати для інших потреб, наприклад для сушіння. У такому випадку отримуємо:

• електричну енергію, вироблену турбіною
•  теплову потужність випаровування, яку можна використати, наприклад, у сушильній установці

Це складна система утилізації енергії, що забезпечує одночасне виробництво електричної та теплової енергії. Така система називається «відходи у когенераційній системі».

Передача тепла з димових газів обмежується умовою, що температура цих газів на виході з котла не може бути нижчою за 150–200 °C. Це пов’язано з тим, що при нижчих температурах може відбуватися конденсація пилу, осадженого на рукавах рукавного фільтра.

Паровий котел, масляний котел чи теплообмінник повітря–повітря?

Сміттєспалювальна установка виділяє гарячі димові гази. Ці гази повинні бути охолоджені, інакше рукави в рукавному фільтрі можуть згоріти. Це тепло може бути використане як джерело енергії. Нижче наведено питання, які слід враховувати при виборі котла:

1. експлуатаційні витрати та прибуток від утилізації енергії
2. чи завжди забезпечується електропостачання з мережі, чи необхідно самостійно гарантувати його безперервність
3. безпека
4. тип енергії, необхідний на наступному етапі виробництва
5. якщо в установці застосовується мокре очищення газів, чи необхідно підігрівати димові гази у димовій трубі

1. Експлуатаційні витрати та прибуток від утилізації енергії

Виробництво електроенергії є привабливим рішенням. Однак турбіна, генератор, синхронізаційна панель, система демінералізації води та охолоджувальна вежа значно підвищують експлуатаційні витрати. Тому мінімальна потужність турбіни повинна бути достатньо високою, щоб забезпечити економічну доцільність усієї системи утилізації енергії.

2. Чи електропостачання з мережі завжди стабільне, чи необхідно забезпечити його самостійно

Якщо установка не забезпечується безперервним живленням від електромережі, існує можливість створення внутрішньої мережі, яка живитиметься електроенергією, виробленою на підприємстві, у так званому острівному режимі роботи турбіни. Додатково необхідно підібрати відповідне обладнання та виконати енергетичні розрахунки, щоб плавно здійснювати перемикання між острівним режимом роботи турбіни та паралельною роботою з мережею. Якщо електропостачання з мережі буде перервано, електроенергія подаватиметься з турбіни в острівному режимі, а після відновлення живлення турбіна знову працюватиме паралельно з мережею.

3.Безпека

Безпека експлуатації високонапірного котла зазвичай регулюється відповідними державними органами. Однак якщо буде обрано масляний котел, у ньому відсутній високий тиск, але у випадку витоку може відбутися займання всього котла. Паровий котел позбавлений цього недоліку. Питання безпеки експлуатації котла також враховуються при подальшому використанні його продуктів, наприклад у сушильних установках.

4.Тип енергії, необхідний на наступному етапі виробництва

Якщо поруч зі сміттєспалювальною установкою знаходиться виробниче підприємство або інший споживач тепла, енергія, отримана з котла, може бути використана у виробничому процесі. Потреба в конкретному типі енергії визначатиме вибір котла (паровий, масляний або теплообмінник повітря–повітря).

Якщо на сміттєспалювальній установці необхідно застосувати мокре очищення димових газів, чи потрібно підігрівати гази в димовій трубі?

Мокре очищення димових газів призводить до того, що з димової труби виходить білий дим. Цей колір зумовлений насиченням газів водяною парою. Щоб уникнути цього явища, необхідно підігріти потік газів. Для цього можна використати тепло, отримане з котла. Приклад: пара з котла подається до турбіни. Після використання в турбіні пара має нижчий тиск, але залишається частково перегрітою, тому її можна використати для підігріву газів у димовій трубі. Це також є прикладом когенерації — одночасного виробництва електричної енергії та корисного тепла.

Підсумок

Утилізація енергії на сміттєспалювальній установці тісно пов’язана з інтересами інвестора та його знанням ринку. Тому необхідно ретельно проаналізувати всі можливі варіанти.

Приклад парового двигуна з 4 поршнями для вироблення електроенергії: