1 ПРИНЦИП РАБОТЫ ИНСИНЕРАТОРА
Инсинераторы или крематоры – это специальные установки для утилизации различных видов отходов при высоких температурах. Их основной функцией является безопасное обеззараживание отходов путем сжигания их органической части и выпаривания воды, что позволяет более чем в 10 раз сократить изначальный объем отходов. Образовавшийся пепел обычно не является опасным и подлежит захоронению на полигонах ТKО или может быть использован в качестве удобрения.
Дымовые газы, содержащие большое количество загрязнителей, проходят многоступенчатую очистку и, став безопасными, выбрасываются в атмосферу.
Инсинераторы предназначены для следующих видов отходов:
– твердые коммунальные отходы;
– жидкие отходы [4];
– медицинские отходы;
– отходы очистных сооружений;
– отходы нефтяных промыслов.
Для работы инсинераторов не нужны особые условия: они работают в достаточно широком диапазоне температур и довольно продолжительное время (около 2,5–3 часов). Однако, сырье, которое отправляется на утилизацию, должно соответствовать следующим требованиям:
– в его составе не должно быть радиоактивных веществ;
– его влажность не может быть выше 40 %;
– теплотворная способность не может быть ниже 1500 ккал/кг.
В зависимости от модели инсинераторов требуется разный вид топлива (дизель или газ), могут использоваться разные схемы управления, но конструкция инсинераторов остается неизменной, она представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Общий вид установки для утилизации твердых отходов
1 – печь сжигания; 2 – загрузка; 3 – горелка, воспламеняющая и поддерживающая горение; 4 – первичный поддув; 5 – реактор; 6 – камера дожигания; 7 – горелка для дожигания; 8 – вторичный поддув; 9 – третичный поддув; 10 – шнековая выгрузка золы.
В центральной части России уже появились мусоросжигательные заводы нового поколения. Один из основных принципов, заложенных в них, это экологичность и безопасность.
Эти заводы выполняют важную задачу – вовлечение во вторичный оборот отходов, не пригодных к классической переработке. Все это приведет к снижению объемов захоронения отходов, что позволит избежать ущерба, наносимого окружающей среде свалками и полигонами. На заводы поступают только те отходы, что остались после сортировки и непригодны для вторичного использования. Заезжающие на территорию завода мусоровозы проходят обязательный радиационный контроль, процедуру взвешивания и учета, после чего отходы выгружаются в приемный бункернакопитель.
Здесь отходы могут накапливаться до двух недель, а затем поступают в котел, который рассчитан на 7 тыс. т отходов и представляет собой 7-этажную конструкцию. На заводе их три, и в каждом из них – по две зоны. В первой – отходы термически обрабатываются при температуре 1500 °С. Такие критические температуры сжигают абсолютно все, даже диоксины. В этой зоне экстремального высокотемпературного сжигания исчезают все вредные элементы. Вторая зона – камера дожига газовых выбросов. Сюда поступают дымовые газы, образующиеся в процессе сжигания. Даже если допустить, что какието вредные вещества прошли первую зону, то при вторичном дожиге, где температура превышает 850 °С, они точно будут уничтожены. Кроме того, в камеру дожига впрыскивается раствор карбамида, чтобы полностью убрать органические соединения и обезвредить дымовые газы.
Затем дымовые газы и шлак попадают в реактор. Там происходит обработка активированным углем и аммиаком, добавляются химические элементы для дополнительного обезвреживания. Из реактора выходят уже очищенные дымовые газы, они попадают в рукавные фильтры, где очень тонкие трубки отбирают любую фракцию, вплоть до микрочастиц, которые просто витают в воздухе. Как уверяют специалисты, если взять замеры воздуха в городе и воздуха после рукавного фильтра, то на заводе он намного чище.
Итак, тонна мусора через 15 минут после поступления в котел превращается в пар. Этот пар направляется в турбогенератор для производства электроэнергии. При этом на собственные нужды завода расходуется всего 5–10 % производимой энергии, остальное поступает в городскую электросеть.
Недостатком является достаточно высокая стоимость подобных проектов. Однако, с введением института «региональных операторов» и установлением тарифа для всех отходообразователей, количество подобных проектов может увеличиться. ?
2 ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ ИНСИНЕРАТОРНЫХ УСТАНОВОК
В ЦКБ «Балтсудопроект» накоплен значительный опыт внедрения инсинераторных установок с возможностью утилизации нефтяных остатков различных производителей.
Таблица 1 – Перечень инсинераторов по проектам ЦКБ
№ п/п Проект Производитель, модель, страна Производительность Класс оборудования
1 23470 Hansun, HSINC-18, КНР 22,5 кг/ч KM Arc 4 AUT1 FF3WS EPP Helideck ЕСО-S Tug
2 21900М TeamTec, OG120C, Норвегия 29 кг/ч KM Icebreaker6 AUT1-ICS FF2 EPP ECO HELIDECK Special purpose ship
3 22420 TeamTec, OG120C, Норвегия 29 кг/ч KM Arc 4 AUT1 FF2WS DYNPOS-2 EPP Supply vessel, Special purpose ship
Как видно из таблицы, наибольшее доверие у специалистов ЦКБ вызывает оборудование норвежского проиводителя TeamTec – одного из мировых лидеров по производству инсинераторных систем и эжекторов. Инсинератор Hansun HSINC-18 является китайским аналогом TeamTec OG120C, но при этом выигрывает по стоимости.
К сожалению, российских производителей в данном перечне нет. В настоящее время в РФ не существует серийных моделей инсинераторов, соответствующих требованиям резолюций ИМО и хорошо зарекомендовавших себя на испытаниях. Согласно положениям МАРПОЛ, инсинератор должен соответствовать требованиям резолюций ИМО МЕРС.59(33) или МЕРС.76(40), или МЕРС.244(66), в зависимости от того, что применяется [2].
3 АКТУАЛЬНОСТЬ И ПРИМЕРЫ РАЗРАБОТКИ СОВРЕМЕННОГО ИНСИНЕРАТОРА
3.1 Конструкторские наработки РФ
Для увеличения доли импортозамещения и поддержки отечественных производителей в 2015 г. Минпромторг объявил конкурс [4] на проведение опытно-конструкторской работы (ОКР) «Разработка инсинератора с системой управления в морском исполнении и организацией серийного производства», шифр «Инсинератор» в рамках государственной программы «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности». Планируется проведение двух этапов: в объем работ первого этапа ОКР должен войти анализ потребностей в судовых инсинераторах, объем рынка и основные виды возможного оборудования; второй этап включает в себя разработку и производство современного судового инсинератора, предназначенного к установке на судах.
На сегодняшний день в России ряд компаний занимается промышленным изготовлением инсинераторов для сжигания различных видов отходов, но лишь одна из них планирует начать серийное изготовление судовых инсинераторов. Компания «Безопасные технологии» в 2015 г. поставила инсинератор в морском исполнении (рисунок 2) на ледокол пр. 21180 «Илья Муромец» [5].
Рисунок 2 – Судовой инсинератор КТО-50.СИ
Судовой инсинератор КТО-50.СИ изготовлен в соответствии с требованиями РМРС и предназначен для термического обезвреживания судовых отходов: образующихся при техническом обслуживании, твердых бытовых, нефтяных шламов и нефтеостатков. В случае успешного прохождения испытаний установка будет иметь большие перспективы в рамках государственной программы импортозамещения. На международной выставке и конференции НЕВА-2017, прошедшей в Санкт-Петербурге в сентябре 2017 г., свою продукцию представляли ведущие европейские производители судовых инсинераторов: норвежская компания TeamTec, датский производитель Atlas, испанская Detegasa, немецкая
OceanClean. Российских производителей современного оборудования для сжигания нефтяного шлама на выставке представлено не было. По словам директора по развитию TeamTec Оле Булиена, в инжиниринговом центре компании ведутся новейшие разработки по возможности перехода установок на газ, в том числе на сжиженный природный газ (СПГ) и попутный нефтяной газ (ПНГ). Данные разработки в настоящий момент находятся на стадии концепта, серийное производство не планируется в силу единичности заказов. Необходимо отметить, что такое техническое решение может быть интересно российским нефтегазовым компаниям, работающим на континентальном шельфе, в целях сокращения штрафов за сжигание ПНГ. В соответствии с постановлением правительства от 8 января 2009 г. «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках», был установлен целевой показатель сжигания ПНГ на факелах на 2012 и последующие годы в размере не более 5 % от объема добытого попутного газа. В РФ уже имеются технологические установки, работающие на ПНГ, но такие примеры полезного использования ПНГ носят единичный характер.
Рисунок 3 – Установка для сжигания подтоварной воды
В нефтяной компании «Комнедра» на Северо-Мастерьельском месторождении функционирует установка (рисунок 3) для экологически безопасного высокотемпературного уничтожения (сжигания) подтоварной воды с утилизацией ПНГ, размещенная в стандартном сорокафутовом контейнере [6]. Комплекс позволяет компании безопасно утилизировать до 1500 кг/ч пластовой воды и до 2000 м3/ч попутного газа. Успешно проведены штатные мероприятия по вводу в эксплуатацию комплекса для подогрева нефти и утилизации сточных вод на месторождении «Песчаное» (ХМАО). Заказчик – ОАО НАК «Аки-Отыр». Топливом для инсинератора служит неочищенный попутный нефтяной газ.
Потребление ПНГ составляет до 1200 м3/ч; производительность – до 2 м3/ч; нагрев – до 70 м3/ч нефтяной эмульсии; ?t – 40–45 °С.
Данная установка произведена во исполнение постановления Правительства РФ от 8 ноября 2012 г. № 1148 «Об особенностях исчисления платы за выбросы загрязняющих веществ, образующихся при сжигании на факельных установках и (или) рассеивании попутного нефтяного газа», которое вступило в силу с 1 января 2013 г. Данный проект – характерный пример полезного использования попутного газа на малых и труднодоступных месторождениях нефти [7]. Разработка инсинератора в морском исполнении с возможностью использования в качестве топлива нефтеостатков, ПНГ и отработанного масла могла бы вызвать интерес среди российских компаний, занимающихся разработкой и освоением нефтегазовых месторождений континентального шельфа. В 2014 г. ООО «Газпром нефть шельф» объявило конкурс на подготовку технического решения для достижения 95 % утилизации попутного нефтяного газа на Приразломном нефтяном месторождении в рамках работ по техническому перевооружению (модернизации) морской ледостойкой стационарной платформы (МЛСП) «Приразломная», участие в котором принимали пять организаций, в том числе и ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Предоставленные ООО «Газпром нефть шельф» документы для участия в открытом тендере [8] по модернизации МЛСП «Приразломная», в том числе общая пояснительная записка и технические описания на системы технологического, бурового и вспомогательного комплексов, позволили определить тип, объем и способы утилизации имеющихся отходов, провести анализ источников загрязнения и указанных систем. Указанные документы позволили определить данные по объемам ПНГ и отработанного масла от потребителей на МЛСП. Система отработанного масла предназначена для приема отработанного масла от потребителей и его подготовки к дальнейшей отгрузке на судно снабжения.
