книги2 / 352

5. СЖИГАНИЕ ТКО И АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

Установки или заводы по переработке ТКО способом пиролиза были построены в Дании, США, ФРГ, Японии и других странах. Однако их деятельность столкнулась с серьезными ограничениями, которые связаны не только с самой технологией, но и с продуктами пиролиза, образующими стойкие хлорсодержащие органические соединения (например, диоксины). Низкий спрос на продукты переработки, технологические трудности в работе оборудования и его низкая надежность привели к закрытию более 80% построенных на основе пиролиза производств.

Плазменная переработка

Плазменная, или плазмохимическая, переработка ТКО является высокотемпературной разновидностью пиролиза (газификации). По этой технологии в реакционной камере осуществляется пиролизный процесс с образованием при высоких температурах (от 2000 до 4000°С) пиролизного газа, который дожигается в реакторе или в специальной камере дожигания.

Плазменная переработка за счет высокой температуры позволяет утилизировать высокотоксичные опасные отходы, в том числе медицинские и радиоактивные. При плазменном методе уничтожения отходы подвергаются таким высоким температурам, что органическая составляющая газифицируется и делится на молекулы, а неорганическая составляющая образует стекловидный шлак.

Основными преимуществами плазмохимической технологии являются универсальность в отношении перерабатываемых веществ и малые габариты, что позволяет создать передвижные технологические модули. Однако широкое практическое распространение плазменных технологий сдерживается отсутствием надежных дуговых плазмотронов с достаточным ресурсом непрерывной работы. Недостатками плазмохимической технологии являются высокий расход электроэнергии, повышенные концентрации возгонов тяжелых металлов в отходящих газах, что усложняет работу газоочистной установки, приводит к высоким эксплуатационным затратам на обслуживание плазмотронов и ремонт обмуровки плазмохимического реактора.

Различие между плазменным процессом и обычным сжиганием отходов — высокие температуры и полностью замкнутый технологический цикл. Также в плазменной системе образуется меньше золоостатков, что упрощает обработку остаточных продуктов.

В связи с отмеченными проблемами способ плазменной переработки отходов применяется в настоящее время только на небольших установках для специальных видов отходов.

Сжигание топлива из отходов в цементных печах

К топливу из отходов (refuse-derived fuel, RDF) относятся продукты переработки ТКО и промышленных отходов, а также биомассы, обладающие от-

51

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ РАЗВИТИЯ МУСОРОСЖИГАНИЯ В РОССИИ

носительно однородным составом и повышенной теплотой сгорания. За рубежом RDF используется для производства тепловой и электрической энергии и при производстве цемента.

Наиболее часто под RDF понимают топливо, которое может быть получено, например, после механобиологической обработки ТКО. Оно представляет собой высококалорийную смесь, состоящую преимущественно из отходов бумаги, пластика и текстиля. Как показывает зарубежный опыт, при использовании такой технологии на существующей ТЭС со сложившейся инфраструктурой совокупные затраты на получение RDF и его сжигание для выработки электроэнергии в ряде случаев могут быть сопоставимы с традиционным слоевым сжиганием ТКО на механических колосниковых решетках.

Использование RDF при производстве цемента влечет дополнительные риски для владельцев цементных печей. Энергетическая утилизация топлива из ТКО в таких печах часто приводит к изменению состава как клинкера, так и отходящих газов. Кроме того, в отличие от топлива из промышленных отходов, состав и свойства RDF неоднородны и зависят от множества факторов, в том числе от исходного морфологического состава, технологии подготовки отходов и условий хранения топлива.

Необходимо также учитывать следующее:

•  при использовании твердого топлива зола входит в состав клинкера, изменяя соотношение между основными оксидами, учет которых необходим для обеспечения требуемого качества цемента;

•  разные авторы указывают на способность цемента (с использованием добавок или без них) связывать и стабилизировать в кристаллической структуре некоторые металлы, такие как Zn, Cu, Pb, Cd и др., однако высокое содержание тяжелых металлов в цементе может вызвать проблемы при эксплуатации зданий и сооружений;

•  при использовании большого количества разнородного по составу топлива обеспечить заданный температурный режим работы печи становится сложной задачей;

•  наличие большого количества серо- и хлорсодержащих компонентов в отходящих газах вызывает необходимость установки системы газоочистки, сходной с системой газоочистки мусоросжигательных заводов.

В связи с этим использование отходов в цементном производстве без модернизации системы очистки отходящих газов недопустимо. Эта модернизация должна затрагивать всю систему газоочистки, несмотря на то что доля газов от сжигания топлива из ТКО не превышает 20%. Зарубежный опыт показывает, что с учетом вышеназванных факторов наиболее предпочтительным для сжигания в цементных печах является топливо, приготовленное из однородных высококалорийных промышленных отходов (использованные шины, резина, бумага, отработанные масла, отходы древесины).

52

5. СЖИГАНИЕ ТКО И АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

Сжигание

Масштабное распространение МСЗ началось после 1950-х годов, когда в развитых странах с большим количеством городского населения возникла острая проблема с образованием отходов. Выбросы первых заводов практически не регулировались, но в конце XX в. во многих странах были ужесточены довольно мягкие стандарты, а затем были введены дополнительные правила для контроля конкретных токсичных выбросов, таких как диоксины и тяжелые металлы. Современные МСЗ должны соответствовать требованиям по выбросам и температуре внутри топочной камеры114.

Точной и исчерпывающей информации о работающих в мире мусоросжигательных заводах нет. Существующие базы данных неполные и в лучшем случае содержат информацию о мощностях, но не о технологиях, используемых на предприятиях. По данным немецкой консалтинговой компании Ecoprog, специализирующейся в области экологических и энергетических технологий, во всем мире сейчас действуют около 2500 заводов WTE. Их мощность — около 400 млн т в год. Только в 2019 г. было смонтировано 83 новые установки термической обработки общей ежегодной мощностью более 29,8 млн т. К 2029 г., по оценкам Ecoprog, количество объектов увеличится до 2700, а их мощность — до 550 млн т в год115.

Таблица 7 Действующие в России МСЗ

Источники: Территориальные схемы обращения с отходами российских регионов.

114  MSW Management. Six Waste Conversion Technologies You Should Know, 2015. <https://www. mswmanagement.com/collection/article/13014762/six-waste-conversion-technologies-you-should- `know> (дата обращения 25.10.2020).

115  Ecoprog. Waste to Energy 2020/2021. Technologies, plants, projects, players and backgrounds of the global thermal waste treatment business. 13th ed., 2020. <https://www.ecoprog.com/publikationen/ abfallwirtschaft/waste-to-energy.htm> (дата обращения 25.02.2021).

116  Работает не на полную мощность и обслуживает только одну компанию-оператора.

53

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ РАЗВИТИЯ МУСОРОСЖИГАНИЯ В РОССИИ

Подавляющее большинство действующих заводов WTE сжигают отходы на колосниковых решетках. В псевдоожиженном слое это делают всего несколько десятков МСЗ117. В России действуют 4 завода, из которых энергию вырабатывают только 3 (табл. 7). Все они, кроме МСЗ № 4, построены еще во времена СССР, хотя в 2000-х годах либо были модернизированы, либо прошли капитальный ремонт. МСЗ № 3 сейчас снова проводит замену оборудования, а МСЗ № 4, арендуемый и эксплуатируемый компанией «Хартия», должен был быть отремонтирован еще в 2019 г.118, но ни о начале ремонтных работ, ни об их завершении ничего не известно.

117  Rogoff M.J., Screve F. Waste-To-Energy: Technologies and Project Implementation. Third Edition, 2019. <https://www.sciencedirect.com/book/9780128160794/waste-to-energy> (дата обращения 20.02.2021).

118  Чайка вложит 500 млн руб. в крупнейший мусоросжигательный завод Москвы. РБК. 13.11.2018. <https://www.rbc.ru/business/13/11/2018/5bea9e4a9a794775576388fd> (дата обращения 20.02.2021).

54

6. РЕКОМЕНДАЦИИ

Как показало приведенное в настоящем докладе исследование Института экологии НИУ ВШЭ, масштабное строительство мощностей по преобразованию отходов в энергию путем сжигания в России нецелесообразно, а действующее законодательство в сфере обращения с отходами требует развития, в том числе в части усиления системы мониторинга и контроля за объектами утилизации ТКО, в результате деятельности которых могут образовываться новые опасные загрязняющие вещества.

При проведении анализа были выявлены многочисленные пробелы и недостатки в регулировании сферы обращения с отходами, что позволяет дать ряд рекомендаций для устранения обнаруженных недостатков.

Основные государственные решения

1.Для определения стратегии управления отходами на какой-либо территории и выбора наиболее подходящих технологий обращения с ними необходимо сопоставить следующий набор данных: экономическую и производственную эффективность, экологическую безопасность, географические и климатические характеристики, отношение общества и др.

2.Исключить возможность строительства объектов обращения с ТКО, в результате деятельности которых могут образовываться опасные загрязняющие вещества, в случае если нельзя обеспечить в режиме реального времени мониторинг и контроль выбросов и сбросов.

3.Проработать и обосновать альтернативные решения, обеспечивающие достижение параметров, предусмотренных национальным проектом «Экология»

вчасти обращения с ТКО, в соответствии с иерархией обращения с отходами.

4.С учетом расчетов, представленных в настоящем докладе, дополнительно оценить реалистичность достижения параметра национального проекта «Экология» «доля твердых коммунальных отходов, направленных на утилизацию, в общем объеме образования ТКО», равного 49,5% к 2030 г.

5.Рассмотреть возможность введения в паспорт национального проекта «Экология» целевого показателя по динамике объема образования ТКО.

6.Разработать требования к качеству сжигаемых ТКО и правила их энергетической утилизации, включая обязательство публичной отчетности эксплуатантов в разрезе каждого объекта и создания обязательной системы мониторинга выбросов и сбросов с регулярной публикацией этих данных в Интернете с периодической верификацией сотрудниками Росприроднадзора.

7.Разработать аналогичные требования к качеству ТКО, правила и обязанность регулярной публичной отчетности для предприятий, применяющих иные технологии обращения с отходами, включая транспортировку и переработку.

55

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ РАЗВИТИЯ МУСОРОСЖИГАНИЯ В РОССИИ

8.Рассмотреть возможность введения обязательного раздельного сбора с системой поощрений и штрафов и ввести не двухпоточную, а как минимум трехпоточную систему — для перерабатываемых, неперерабатываемых и влажных фракций — в целях развития отрасли переработки пищевых и растительных отходов.

9.Дополнить территориальные схемы субъектов Российской Федерации полноценным морфологическим анализом ТКО с учетом климата, уровня доходов населения, сезонности, включая разбивку не только по фракциям, но и по предметам (упаковка, продукты, бытовая техника и др.), а также на перерабатываемые и неперерабатываемые отходы. Закрепить за регионами обязанность обновлять этот анализ не реже 1 раза в два года.

10.Проанализировать мировой опыт и наилучшие доступные технологии

вчасти утилизации и вторичного использования золошлаковых отходов и обращения (утилизации, нейтрализации) летучей золы с внесением по итогам исследования корректировок в «Энергетическую стратегию Российской Федерации на период до 2035 г.».

11.Разработать классификатор экологичности технологий и меры стимулирования предприятий, применяющих их.

12.При выборе долгосрочной стратегии развития производственных мощностей по утилизации ТКО и безопасного размещения неутилизируемых фракций провести независимый аудит стоимостных, экономических и экологических характеристик планируемых к строительству МСЗ, а также выполнить прогноз возможных социальных последствий их строительства. К числу основных анализируемых параметров сжигания ТКО можно отнести следующие:

  полная оценка тепловых и материальных балансов, в том числе по этапам сжигания и прочего преобразования ТКО в электроэнергию;

  количественная оценка концентраций опасных загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу после очистки дымовых газов, с учетом морфологического состава ТКО в России;

  оценка чувствительности применяемых систем газоочистки к морфологическому составу сжигаемых ТКО и добавлению к ТКО опасных и медицинских отходов;

  оценка соответствия действующим нормативам площади шлейфа загрязнения почвы опасными веществами с привязкой габаритов шлейфа к землям, на которых выращиваются продукты земледелия и развивается животноводство;

  оценка достаточности систем автоматизированного мониторинга и контроля в режиме реального времени выбросов и сбросов всех опасных загрязняющих веществ, которые образуются или могут образовываться в результате деятельности МСЗ и других объектов, преобразовывающих ТКО в электроэнергию;

  оценка соответствия системы газоочистки наилучшим технологиям, применяемым в настоящее время в странах с развитыми экономиками;

56

6. РЕКОМЕНДАЦИИ

  оценка объемов образования так называемых вторичных отходов, включая отходы инфраструктуры мощностей (транспорта, работников, систем водоснабжения и канализации и др.);

в части экономики:

  оценка необходимых и достаточных условий для окупаемости предлагаемых проектов строительства МСЗ в России, включая рост тарифов для населения, а также повышение стоимости электроэнергии на оптовом рынке;

  сравнительная оценка капитальных и операционных затрат предлагаемых к строительству 25 МСЗ с затратами на строительство объектов, генерирующих энергию;

  сравнительная оценка капитальных и операционных затрат предлагаемых к строительству 25 МСЗ и предприятий, использующих другие технологии обращения с отходами;

  полноценный экономический анализ морфологического состава ТКО, в том числе с применением метода обработки Big data, сценарного и прогнозного анализа;

в части разработки нормативных документов, норм и правил:

  поправки в российское законодательство в части приравнивания энергетической утилизации к «зеленым» технологиям, следуя мировой практике, которая разделяет ТКО на возобновляемые и невозобновляемые источники энергии и, соответственно, считает «зелеными» технологии обращения только с возобновляемыми или преимущественно с возобновляемыми отходами;

  постановление Правительства России об основах технологий захоронения, многобарьерной защиты полигонов и объектов длительного хранения, рекультивации территорий, занятых свалками, с учетом международного опыта;

  типовые проекты и типовые конструктивные решения по проектированию, строительству и рекультивации полигонов твердых коммунальных отходов для различных климатических зон;

  типовые проекты и типовые конструктивные решения по проектированию, строительству и консервации объектов, применяющих технологии пиролиза, гидролиза, анаэробного сбраживания, газификации и др.;

  актуализация документа «Об утверждении критериев отнесения отходов к I–V классам опасности по степени негативного воздействия на окружающую среду» с включением максимального использования биотестирования;

  правила сбора, транспортировки и утилизации ртутьсодержащих ламп и химических источников тока;

  методические рекомендации по организации сбора, транспортировки и переработки отходов свиноводческих и птицеводческих хозяйств;

  методические рекомендации по утилизации отходов фруктово-овощных баз.

57