Как устроен мусоросжигающий завод

К январю 2019 года в России завершилась реформа обращения с бытовыми отходами, призванная положить конец бесконтрольному захоронению мусора на полигонах, стихийным свалкам и в целом упорядочить процесс сбора и утилизации отходов. Для специалистов отрасли очевидно, что захоронение несортированных отходов не выход: фильтрат из гниющего под давлением мусора проникает в грунтовые воды, а целый букет так называемых свалочных газов — метана, сероводорода, аммиака — отравляет атмосферу в прилегающих населённых пунктах.

Одной из альтернатив мусорным полигонам является сжигание предварительно отсортированного мусора. Однако этот метод вызывает множество вопросов у обывателей, а попытки строительства очередного сжигающего комплекса регулярно встречаются в штыки. Постоянно муссируются слухи о том, что концентрация вредных веществ в районах заводов превышает норму, а жители жалуются на запах гари. Мы в AXE Machinery решили пролить свет на этот непростой вопрос и рассказать, почему современный мусоросжигательный завод гораздо экологичнее, чем привычный мусорный полигон. Для этого мы обратимся к опыту Германии — ведь именно Германия является одним из лидеров обращения с отходами в Европе и родиной современных мусоросжигательных комплексов.

Ключевые особенности современного МСЗ

• полная переработка несортированных остатков без захоронения
• термическое разложение при температуре свыше 1200 °C
• многоступенчатая очистка дымовых газов до уровня ниже ПДК
• выработка электроэнергии и тепла для городской инфраструктуры
• улавливание и нейтрализация диоксинов, тяжёлых металлов и кислых газов
• компактная планировка, вписывающаяся в городской ландшафт

Опыт Германии: запрет на захоронение несортированного мусора

С 2005 года в Германии запрещено захоранивать несортированный мусор: почти половина отходов идёт на вторичную переработку, органические отходы компостируются, а всё остальное термически обезвреживается. В Западной Германии термическое обезвреживание мусора началось ещё в 1960-е годы, когда властям нескольких федеральных земель стало очевидно, что бесконтрольное закапывание мусора просто опасно. В настоящее время в стране действует более 60 мусоросжигательных комплексов, и один из самых показательных расположен в Нюрнберге (Бавария).

Проектная мощность комплекса в Нюрнберге закладывалась на уровне 200 000 тонн отходов в год, но путём оптимизации технологических процессов завод удалось вывести на уровень 230 000 тонн в год. Годовая эксплуатация завода обходится примерно в 40 млн евро — эта сумма кажется огромной, но на самом деле большая часть этих средств уходит на возврат инвестиций и выплаты по кредитам на строительство. Параллельно завод вырабатывает тепловую и электрическую энергию, которая продаётся в городские сети, что заметно снижает фактическую себестоимость переработки.

Этап 1. Приём отходов и радиационный контроль

На завод привозятся уже отсортированные отходы — то есть всё то, что не получилось переработать на вторичное сырьё. На въезде осуществляется контроль радиационного фона, чтобы радионуклиды не попали в воздух при сжигании. Если источник повышенной радиации обнаружен, грузовик отбраковывается и передаётся на специализированное обезвреживание.

Мусор сваливается в специальные загрузочные бункеры глубиной до 30 метров, где дополнительно дробится до необходимой фракции и перемешивается, чтобы достичь однородности — однородная масса быстрее и лучше горит. Перемешивание выполняется грейферным краном, которым управляет оператор из изолированной кабины над бункером. Чем равномернее состав топливной массы, тем стабильнее держится температура в печи и тем чище продукты сгорания.

Этап 2. Инсинерация — термическое разложение

После дробления и перемешивания отходы попадают в инсинератор — специальную печь, где происходит их термическое разложение. Внутри смонтирована так называемая колосниковая решётка, охлаждаемая воздухом. Отходы горят при температуре более 1200 °C — это необходимо для полной нейтрализации токсичных соединений. При такой колоссальной температуре сложные полимерные соединения распадаются на простые вещества: углекислый газ, водяной пар и хлороводород.

Подвижная конструкция решётки обеспечивает равномерное прогорание мусорной массы, поэтому недожёг отходов исключён. Именно этим объясняется экологичность инсинератора по сравнению с полигоном, выделяющим сложные токсичные соединения свалочных газов. Время пребывания газов в высокотемпературной зоне — не менее 2 секунд при температуре выше 850 °C — это требование Европейской директивы о сжигании отходов 2000/76/EC, и оно критично для разрушения диоксинов и фуранов.

Этап 3. Очистка дымовых газов

Дымовые газы, выходящие из печи, проходят многоступенчатую систему очистки. Сначала в электрофильтрах улавливаются крупные частицы золы, затем в скрубберах нейтрализуются кислые газы (HCl, HF, SO₂) раствором извести. На третьей стадии активированный уголь адсорбирует тяжёлые металлы, диоксины и фураны. И только после этого очищенный газ выбрасывается через дымовую трубу.

Контроль качества очистки ведётся непрерывно — автоматические газоанализаторы в режиме реального времени измеряют концентрацию CO, NOx, SO₂, HCl, пыли и TOC. Данные передаются напрямую в контролирующие органы. Если какой-либо показатель приближается к предельно допустимому уровню, завод автоматически снижает нагрузку или останавливается для диагностики.

Этап 4. Выработка энергии — тепло и электричество

Тепло, выделяемое при сжигании отходов, утилизируется в котле-утилизаторе: вода превращается в пар давлением до 40 бар и температурой около 400 °C. Пар направляется в паровую турбину, которая вращает генератор, вырабатывающий электроэнергию. Часть этой энергии потребляется самим заводом, остальное продаётся в городскую сеть.

Отработанный пар после турбины используется для подогрева сетевой воды системы централизованного теплоснабжения. Таким образом, КПД использования теплоты сгорания мусора достигает 80–85 %, что значительно выше, чем у современных угольных электростанций. Например, МСЗ в Кремоне (Италия), который AXE Machinery посетила в 2018 году, вырабатывает более 6,6 МВт электроэнергии и одновременно отапливает близлежащие населённые пункты.

Эстетика и экология: пример Spittelau в Вене

Современный мусоросжигательный завод — это не просто промышленное здание, а полноценная часть городской инфраструктуры. Самый известный пример — Spittelau в Вене, фасад которого в 1987 году был переработан архитектором Фриденсрайхом Хундертвассером. Завод находится в центре города, перерабатывает около 250 000 тонн отходов в год и обеспечивает теплом более 60 000 квартир.

Этот пример наглядно демонстрирует: правильно спроектированный мусоросжигательный завод не представляет угрозы ни для экологии, ни для качества жизни горожан. Наоборот, он решает сразу две задачи — утилизирует отходы и вырабатывает энергию, которая иначе была бы получена сжиганием ископаемого топлива.

Мусоросжигательные заводы Германии — фотогалерея

Ниже — подборка фотографий действующих мусоросжигательных комплексов Германии. Все они работают по единой технологической схеме, описанной выше, и интегрированы в городскую энергетическую инфраструктуру.

AXE Machinery на выставке Ecomondo 2018

В ноябре 2018 года команда AXE Machinery посетила выставку Ecomondo в Римини (Италия) — ведущее европейское мероприятие, посвящённое зелёным технологиям и экономике замкнутого цикла в средиземноморском регионе. На площадке были представлены ведущие европейские и мировые бренды в сфере обращения с отходами: производители инсинераторов, грохотов, измельчителей, сортировочных комплексов и систем газоочистки.

Особый интерес для нас представляли решения итальянских производителей — ведь Италия вместе с Германией и Австрией формирует европейский стандарт качества мусоросжигательных комплексов. Так, в Кремоне (Ломбардия) с 1997 года бесперебойно функционирует завод, ежегодно перерабатывающий более 100 000 тонн отходов по технологии Waste-to-Energy — то есть с полной утилизацией тепла. Этот завод AXE Machinery также посетила в рамках рабочей поездки.

Какое оборудование для переработки отходов поставляет AXE Machinery

AXE Machinery — официальный дилер ведущих европейских производителей оборудования для переработки отходов на территории России и стран СНГ. Мы поставляем:

• инсинераторы серии ЭПС и ЭПС-М для термического обезвреживания отходов при температурах 400–1200 °C
• измельчители медленного вращения ARJES для предварительной подготовки отходов к сжиганию
• вибрационные грохоты SPALECK для сортировки фракций
• мусоровозы собственного бренда AXE для логистики отходов
• лесную технику Morbark и Rayco для переработки древесных отходов в биомассу

Мы сопровождаем проект на всех этапах: подбор оборудования под морфологию отходов заказчика, поставка, пусконаладка, сервисное обслуживание и обучение персонала. По любым вопросам — звоните: +7 (495) 120-39-19.