- процессы переработки при температурах ниже температуры плавления шлака;
- процессы переработки при температурах выше температуры плавления шлака.
Основными факторами, влияющими на выбор метода термического обезвреживания, являются морфологический и фракционный состав и теплотехнические свойства ТБО, допустимая производительность оборудования, возможные капитальные и эксплуатационные затраты, надежность и эффективность работы, возможность автоматизации и уменьшения выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду.
При выборе технологии и оборудования для термического обезвреживания ТБО необходимо иметь по возможности более полную информацию о составе и теплофизических свойствах ТБО.
Термические методы переработки ТБО при температурах ниже температуры плавления шлака, то есть при температурах менее 13000С, применяют наиболее часто.
Наиболее распространенные в практике процессы – слоевое сжигание и сжигание в кипящем слое.
Слоевое сжигание неподготовленных ТБО в топках
мусоросжигательных котлоагрегатов
При таком способе обезвреживания сжиганию подвергают все поступающие на завод отходы без какой-либо их предварительной подготовки или обработки.
Метод слоевого сжигания является наиболее распространенным, изученным и отработанным на практике в течение многих десятилетий. Он позволяет значительно экономить земельные площади по сравнению с участками, отводимыми под полигоны для захоронения ТБО.
Этот метод, помимо обезвреживания отходов, позволяет выработать дополнительно тепловую и электрическую энергию, сократить до минимума расстояния между местами сбора ТБО и мусоросжигательным заводом (МСЗ).
Все современные МСЗ оборудованы высокоэффективными устройствами для очистки отходящих дымовых газов от твердых и газообразных загрязняющих веществ. Стоимость систем газоочистки, достигает 40-50% от стоимости сжигательного оборудования.
В западноевропейских странах, где лимит земельных площадей представляет особо острую проблему, мусоросжигание нашло широкое распространение.
Процесс горения ТБО в мусоросжигательных котлоагрегатах протекает в две стадии:
- в твердой фазе (на колосниковой решетке);
- в газовой фазе (в объеме топочного пространства).
Эффективность сжигания отходов во многом зависит от комбинационных конструктивных решений топки и колосниковой решетки. Можно отметить три принципиальных варианта конструктивного решения системы топка-решетка:
- система с прямым потоком газов в топочном пространстве, оптимальная для сжигания сухих отходов с высокой теплотворной способностью – 8000 – 12000 кДж/кг; наиболее горячая зона характерна для нижней части решетки, поэтому влажные отходы в начале решетки плохо подсушиваются;
- система с обратным по отношению к перемещаемому материалу потоком газов, оптимальная для сжигания влажных отходов с низкой теплотворной способностью – около 7100 кДж/кг;
- система со смешиванием потоков газов (компромиссный вариант), оптимальная для сжигания отходов переменных состава и влажности.
Сжигание ТБО в вихревом кипящем слое
За рубежом, последние годы начались строится заводы по сжиганию ТБО в вихревом кипящем слое. Один из таких заводов был построен в России (г. Москва).
Проектная мощность данного завода по приему бытовых отходов составляет 250 тыс. т в год. Однако, не все отходы, поступившие на завод, будут подвергнуты термическому обезвреживанию.
Основное технологическое оборудование завода для переработки ТБО поставила немецкая фирма «Хельтер АБ Т». Аналогичное по назначению оборудование, поставленное этой фирмы, успешно работает в Германии, Испании, Франции.
На заводе установлены три идентичные по характеристикам технологические линии с единичной производительностью 13.5 тонн отходов в час (100 тыс. т/год). Их отличительной особенностью является использование печей с вихревым кипящим слоем инертного теплоносителя. Конструкция печей с вихревым кипящим слоем обладает рядом преимуществ перед традиционными слоевыми топками. Основным из них – это эффективная переработка отходов в широком диапазоне измерения их влажности и зольности, высокие удельные тепловые нагрузки при равномерном распределении температур в кипящем слое, пониженный выброс оксидов азота. Кроме того, одновременно с отходами в печь постоянно подается известняк, что позволяет уже в печи организовать первый этап чистки дымовых газов.
Выделяющаяся в печах тепловая энергия утилизируется в паровых котлах, вырабатывающих 25 тонн пара в час с давлением 1.6 Мпа и температурой 3100С. Это позволяет обеспечить потребности завода в электрической и тепловой энергии без использования сетевой электроэнергии и газа. Выработка электроэнергии осуществляется двумя турбогенераторами с единичной мощностью 6 МВт.
Установленное на заводе оборудование обеспечивает соблюдение нормативов по организации процесса переработки отходов и очистки газов. Процесс очистки дымовых газов начинается уже в печах одновременно с переработкой отходов в котлах утилизаторах, за счет резкого падения скорости дымовых газов и горизонтальной конструкции происходит сепарация крупной фракции золы, а установленные за котлами спаренные циклоны улавливают и мелкую фракцию золы. Затем дымовые газы посыпают в рукавные абсорберы, где происходит нейтрализация кислых газов известковым молоком, распыляемым специальной турбиной. После абсорбера в системе газоочистки установлены «реакторы летучего потока», в которых сжатым воздухом в потоке дымовых газов распыляется смесь гашеной извести с активированным углем. Это позволяет обеспечить очистку дымовых газов в расположенных далее рукавных фильтрах не только от золы, мелкой фракции, но и от паров солей тяжелых металлов и полиароматических углеводородов, таких как диоксин, фураны и т. п.
Такая схема газоочистки неоднократно опробована на аналогичных заводах.
Для работы системы газоочистки на технологической линии использованы активные природные сорбенты известняковая мука, гидрат окиси кальция и смесь гидрата окиси кальция с активированным углем.
Состав очищенных дымовых газов от каждой технологической линии непрерывно контролируется в автоматическом режиме приборами, установленными в лаборатории расположенной у основания дымовой трубы.
Экологические аспекты сжигания ТБО
Загрязнение атмосферы.
При сжигании отходов образуются продукты неполного сгорания. Список продуктов неполного сгорания (ПНС) насчитывает свыше ста идентифицированных опасных веществ. Среди них углеводороды и ароматические углеводороды, их хлорированные производные, токсичные фенолы и хлорфенолы, бром и азот, замещенные вещества и, наконец, полихлорированные дибензодиоксины (ПХДД) – фураны (ПХДФ) и бифенилы (ПХБ). К ПНС относят несколько условно все выбросы, которые не относятся к газам «проскока», то есть к тем летучим соединениям, которые содержались в исходной смеси, подаваемой на сжигание, но не успели сгореть. В результате в эту группу попадают кислые газы: хлористоводородная кислота (НСl), сернистый газ (SO2) и окислы азота (NOх).
Первый из них, НСl, вызывает большие проблемы из-за своей крайней агрессивности по отношению к металлу камер сжигания. Он же ответственен за образование хлора по реакции Дикона, необходимого для образования диоксинов в холодной зоне. HCℓ удаляют промывкой щелочными растворами извести, которые дают большую часть твердых отходов МСЗ. Основной источник выбросов НСl – горение поливинилхлоридных пластмасс, находящихся в потоке. Сернистый газ всегда образуется при горении ТБО, так как органические остатки содержат серу. Полностью убрать его непросто, и вместо известкового молока приходится брать дорогую щелочь.
Окислы азота весьма токсичны (ПДК для NO2 .9 мг/м3, для остальных оксидов 5 мг/м3 в пересчете на NO2) и крайне трудно связываются со щелочами в обычных скрубберах. Чем выше температура сжигания, тем больше окислов азота образуется. Это одна из причин, по которой очень высокие температуры при сжигании могут привести к крайне высоким выбросам в атмосферу этих токсикантов.
Продукты неполного сгорания включают и нейтральные газы, такие как угарный газ (СО), который может образовываться в больших количествах при неправильном режиме работы топки (мало воздуха, температура ниже 8000С и другие нарушения). Этот газ нейтральный и потому очень трудно улавливается, опасен даже в очень малых концентрациях.
Микрозагрязнения.
Анализ шлаков, летучей золы с фильтров и отходящих газов МСЗ показал, что около 1 % углерода, введенного в топку, покидает его со шлаком, 0.1 % связывается с летучей золой и около 0.01 % выбрасывается в виде микрозагрязнителей. Остальной углерод превращается в окислы углерода, главным образом, в углекислый газ.
Концентрация общего органического углерода (ООУ) в среднем в шлаках 10 г/кг, в летучей золе – 40 г/кг, а в газах – 20 мг/Нм3.
Существуют три основных источника микрозагрязнений.:
1. Неполное сгорание тех микрозагрязнителей, которые присутствовали в исходных ТБО. При величине эффективности разрушения и удаления (ЭРУ), равной 99.999 % (это требование для ПХБ), «проскок» равен 0.0001 %. Однако эта малая величина означает, что каждый сжигаемый килограмм ПХБ будет давать выброс в окружающую среду, равный 1 мг, что совсем немало для таких токсичных веществ. Если вы сожжете 1000 т, то выброс будет равен 1 кг токсикантов.
2. Синтез диоксинов и фуранов (ПХДД и ПХДФ) при охлаждении горячих газов в фильтрах.
3. Органические вещества, попадающие в отходящие газы из других источников, таких как воздух, для сжигания, загрязнения из скрубберов, вода в системах очистки и дополнительное топливо, которое всегда вынуждены использовать для сжигания ТБО.
Диоксины
Химические вещества, называемые одним словом «диоксины», относятся к группе «суперэкотоксикантов», крайне устойчивых органических загрязнителей природы. Эти вещества чрезвычайно опасны не только для природы, но и для человека. Главный удар они наносят по репродуктивным функциям человека: разрушают гормональную систему, что приводит к иммунодефициту (падению защитных сил), но главным образом страдают женщины и дети, растет число женских болезней, выкидышей, растет число детских смертей и детей-инвалидов, снижается число родившихся.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
Основные порталы (построено редакторами)