Компьютерра - Компьютерра PDA N75 (20.11.2010-26.11.2010)
Простота конструкции таких устройств обеспечила разработку широкого ряда генераторов плазмы от десятков до нескольких тысяч киловатт. Эти плазмотроны работают с разнообразными газами: азот, аргон, водород, гелий, воздух, водяной пар, природный газ и их всевозможные смеси. При этом ресурс работы электродов составляет сотни часов, что уже сегодня вполне удовлетворяет требования многих электротехнологий. Выбор той или иной газовой среды зависит от технологического применения плазмотрона.
– Какие именно техногенные отходы можно перерабатывать с помощью плазмотронов?
– К техногенным относится любой вид отходов, созданный в результате деятельности человека. Это бытовые, все муниципальные, медицинские, биологические отходы, сточные воды. Они могут быть промышленными или бытовыми, сюда же относится мусор различных предприятий.
– А вы с какими работаете?
– Мы проводили исследования с различными отходами: бытовые, биологические, например, иловые осадки и рисовая шелуха. Как правило, перерабатываются отходы, которые содержат в своей основе углерод, то есть углеродсодержащие материалы, вся органика. Это позволяет нам получать синтетический газ, состоящий из монооксида углерода и водорода, то есть горючий газ. При пламенной переработке отходов мы получаем 90-95 объемных процента газа, состоящего именно из синтетического горючего газа и в меньшей степени из балластного (азот и углекислый газ).
Синтетический газ – это ценное сырье для энергетики, с помощью которого можно получать тепло для теплоснабжения населенных пунктов, электроэнергию. При этом можно использовать те же паровые турбины, которые используются на тепловых станциях. Большое содержание синтез-газа в дымовых газах позволяет использовать его для получения, например, синтетического жидкого топлива, высокооктанового бензина. Синтез-газ – это ценный продукт, сродни природному, который Д. И. Менделеев советовал не сжигать в топках, а использовать его в химии.
l
– В чем преимущества метода, предложенного вашим институтом? Сейчас плазмотроны используются только для розжига котлов. Чем это лучше традиционного метода розжига?
– Преимущество плазменного метода по сравнению, например, с огневыми высокотемпературными методами заключается в том, что уровень температур выше 1300 градусов Цельсия позволяет разложить все сложные вещества на простейшие. И последующая быстрая закалка химических реакций не позволяет обратному соединению этих продуктов, то есть исключает появление вредных выбросов типа диоксинов или фуранов, потому что синтетический газ – это восстановительная среда для других газов, и они не позволяют образоваться вредным выбросам. Если, например, мы работаем с хлором, в частности, это возможно при переработке различных пластиков, то при закалке образуется хлористый водород, но при этом он нейтрализуется в щелочном растворе в процессе очистки газа.
Еще одним существенным плюсом плазменного метода является его экологическая чистота. Также важно отметить то, что высокий уровень температур позволяет перерабатывать любое вещество в твердом, жидком и газообразном состоянии. А что касается твердых бытовых отходов, то при нашем методе не требуется их сортировка: не надо отбирать пластик, картон, пищевые продукты и так далее. Все виды отходов сжигаются в одной реакционной камере, например, в плазменно-шахтной печи. Проведенные нами эксперименты показали, что удельные энергозатраты на переработку одной тонны бытовых отходов составляют до 500 киловатт-часов. Это достаточно большая цифра, но это не так уж и много, если вспомнить о вопросе экологии, а также о том, что бытовые отходы – это возобновляемое энергетическое сырье. Из него можно получать электроэнергию.
– Вот это особенно интересно.
– Сжигая в топке котла синтез-газ, который образуется в больших количествах (с одного килограмма – кубометр газа), мы получаем электроэнергию. Но если мы затратили 1 киловатт электроэнергии, то получаем до полутора киловатт вторичной электроэнергии. Так что переработка отходов плазменным методом – экономически выгодный процесс. Поскольку электрическая энергия сегодня – это самый дорогой вид энергии на Земле, то желательно использовать его наиболее эффективно и бережно. Поэтому сейчас, при переработке отходов, есть несколько другой подход к этой проблеме. Например, можно сжигать мусор в мусоросжигательных печах, сжигать твердые бытовые отходы, а образующуюся золу, которая содержит вредные вещества (инфекции, бактерии, диоксины) – перерабатывать в плазменных печах для получения остеклованного шлака. Такой шлак хорош тем, что он нейтрален по отношению к почве, к воде, к окружающей среде. Из него можно строить дороги, одноэтажные дома.
– Что нужно для промышленного внедрения этой технологии?
– Для промышленного внедрения этой технологии, как и всяких новых, нужно финансирование. К сожалению, Россия не такая богатая страна, чтобы использовать плазменную технику для переработки и утилизации техногенных, в частности, бытовых отходов. Сегодня наиболее перспективным применением плазменной технологии является уничтожение особо токсичных веществ, например, медицинских отходов, которые являются переносчиками различных инфекций, туберкулеза, ВИЧ и прочих бактерий. Такие отходы могут уничтожаться в небольших плазменных печах, рассчитанных на переработку 100-200 кг в час. Для сравнения: если речь идет о бытовых отходах крупномасштабного производства, то нужна производительность установки около 5 тонн в час. А здесь, всего какие-то 100-200 кг в час, этого вполне достаточно для любого большого больничного комплекса. Можно свозить отходы и со всего города в одно место, чтобы не строить такие печи при каждой крупной больнице или исследовательском центре. Потом, сегодня много полихлорбифинилов, отравляющих веществ, которые также желательно перерабатывать в таких плазменных печах.
Из более простых областей применения разработанных в нашем институте плазмотронов можно назвать плазменный розжиг пылеугольных потоков, который сегодня активно применяется в энергетике, и это еще раз демонстрирует широкие возможности плазменной техники. Что такое плазменный розжиг пылеугольного потока? Это замена мазута на плазму. Мазут с каждым годом дорожает все сильнее, а на плазменный розжиг уходит 0,1–0,3 % от собственных затрат электроэнергии. Получается, что удельные затраты энергии совсем небольшие, несравнимо меньшие, чем при переработке бытовых отходов.
Сегодня говорить о таком крупномасштабном проекте, как переработка отходов, рано, потому что этот вопрос связан с расходами городской казны. Если говорить о Новосибирске, то у нас есть и другие потребности, надо строить метро, третий мост через Обь, и выделять большие деньги на переработку отходов городское руководство не готово. Наши эксперименты и расчеты проектных организаций показывают, что создание мощного производства, которое перерабатывало бы, например, 5 тонн в час (в году 8000 часов, следовательно, можно переработать 40 000 тонн) будет стоить около 10-12 миллионов долларов. Пока город не может найти такие деньги. Что такое 40 000 тонн? Конечно, цифра большая. Но один район нашего города производит именно столько "мусора" в год, а таких районов у нас десять, значит, и заводов потребуется столько же.
– А в мире эта технология используется?
– Очень мало. Известный мне завод по переработке бытовых отходов в Канаде находится в "наладочной" стадии, то есть долго и надежно еще не работает. В Южной Корее есть опытно-промышленная плазменная установка по переработке бытовых и техногенных отходов до 1000 кг в час. Экспериментальные исследования данного направления проводились также во Франции. Американцы обещают создать до 2015 года крупнейший завод по переработке таких отходов (150 тысяч тонн в год). Но пока отлаженного производства тоже нет. Я думаю, в ближайшее время этим будет заниматься Китай. Поскольку там большое народонаселение, стесненное по площадям, они должны быстрее всех приступить к строительству таких заводов. Тем более, наш институт ведет исследования в этой области совместно с одной китайской фирмой и политехническим университетом. Мы помогаем им создать и освоить в этом направлении плазменные технологии.
С одной стороны, внедрение плазменных технологий требует финансирования, с другой – уровень плазменной техники, законодательные акты пока еще не способствуют тому, чтобы это дело было четко отлажено в промышленном масштабе. В идеале, под эту задачу нужно построить новый тип предприятия, такой, чтобы его сотрудники были сильно мотивированы к работе. Предприятие, которое организует эту переработку, должно быть заинтересовано в том, чтобы решать экологическую и энергетическую проблемы. И оно, несомненно, должно иметь свои дивиденды. То, что такое предприятие решало бы глобальную экологическую проблему, вопрос защиты окружающей среды, должно быть лишним поводом для его поощрения. А если его приравнять к обычному производству, например, машиностроительному, нефтегазовому или сельскохозяйственному, быстрой отдачи мы не получим. Потому что работать с отходами по старинке никто не хочет. Попытки создать у нас в Новосибирске мусороперерабатывающий завод на основе сортировки отходов по составу (металл, пластик и прочее), показывает, что любителей работать на таком производстве просто нет.
