Особенности технологий термической утилизации твердых бытовых и промышленных отходов (стр. 4 )

Для быстрого предотвращения протекания нежелательных вторичных реакций на выходе из печи устанавливают закалочно-испарительные аппараты. В трубном пространстве ЗИА происходит резкое охлаждение (закалка) продуктов реакции до температур 450550 . В межтрубном пространстве испаряется котловая вода, которая используется для получения пара высокого давления.

Введение в схему печных блоков закалочно-испарительных аппаратов позволило утилизировать тепло продуктов пиролиза с получением пара высокого давления. Наличие такого собственного пара привело к замене компрессоров с электрическим приводом на компрессоры с паровой турбиной, что способствовало снижению  себестоимости продуктов пиролиза на порядок. Полный переход с абсорбционной схемы газоразделения продуктов реакции на низкотемпературное фракционирование позволил получить низшие олефины более высокого качества полимеризационной чистоты. В совокупности все изменения в технологии производства низших олефинов способствовали переходу единичных установок на высокие мощности.

Если в начале 1960-х годов мощность передовых установок пиролиза составляла порядка 100140 тыс. т/год по этилену, то на данный момент мощность достигает 1,01,4 млн. т/год. Рост единичных мощностей установок сопровождался значительным снижением удельных затрат сырья и энергии на производство. Кроме того, с ростом мощности установок пиролиза, изначально предназначавшихся только для получения этилена, стало экономически целесообразным выделение остальных газовых продуктов, а затем получение бензола и других ценных компонентов из жидких продуктов, что дополнительно повысило эффективность процесса.

Установки пиролиза перерабатывают и утилизируют следующие видов отходов:

медицинские отходы лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ) (классы А, Б, В) и ветстанций; бытовые отходы коммунального хозяйства и пищевые отходы; технические отходы: резинотканевые и текстильные, в том числе промасленная ветошь, пластмассы, резина, автомобильные шины, твердые отходы лакокрасочных производств, нефтешламы, отбросы с решеток станций аэрации и другие отходы, содержащие органику.

За счет использования пиролизной технологии выброс в атмосферу вредных компонентов не превышает норм ПДК, принятых на территории РФ [10]. Кроме того, за счет небольших масштабов и территориальной рассредоточенности нет опасности негативного влияния выбросов от каждой отдельной установки на атмосферный фон даже без дополнительных средств очистки дымовых газов [4].

Можно одновременно экологически чисто уничтожать отходы, экономить средства, затрачиваемые обычно на их вывоз, и затраты на теплоснабжение. Например, установка ЭЧУТО150.03 одновременно с уничтожением 50 кг отходов в час способна обеспечить производственные помещения предприятий теплом в количестве примерно 30 000 Ккал/час.

В Германии, Австралии и Канаде уже не­сколько лет успешно работают установки пиро­лиза, перерабатывающие до 1 тонны сухого илового осадка в сутки в низко­сортное топливо. Срок окупаемости установки 47 лет. Если построить установку на производи­тельность 6 тонн сухого илового осадка в сутки, то, по мнению авторов, срок окупаемости уменьшается до 12 лет.

Действующая установка пиролизного обезвреживания нефтеотходов оборудована гидросе­паратором для сортировки нефтеотходов (мусор, загрязненный нефтепродуктами, ветошь, нефтешлам моечных машин, отработанные масла и смазки и так далее). Производительность такой пиролизной установки 50 кг/ч по исходному сырью. Температура в первой секции реактора при при­готовлении углеродного адсорбента 900. Выход нефтяного конденсата от исходного ко­личества нефтешлама 20%, выход пиролизного газа 10%, выход адсорбента 50 %. Стоимость основного оборудования установки 50 тыс. долл. США. Срок окупаемости 1,52 года.

На основе процесса пиролиза разработан ряд установок для обез­вреживания загрязненных нефтепродуктами грунтов. Загрязненный грунт после сушки и из­мельчения с помощью загрузочного шнека пода­ется в реактор, где при температуре 600750образуется нефтяной газ и происходит коксова­ние грунта. Остаток после пиролиза в зависимо­сти от содержания кокса либо отправляется на захоронение, либо возвращается на прежнее ме­сто.

Принципиальными положительными особенностями пиролизных технологий уничтожения органических материалов, позволяющих обеспечить экологическую безопасность выбросов, являются:

возможность управляемого разложения при высокой температуре концентрированной неразбавленной парогазовой смеси (теплота сгорания 668010450 кДж/м3), что позволяет обеспечить высокую (12001300) температуру всего объема продуктов сгорания; выделяющийся при пиролизе хлорсодержащих материалов активный хлор уже в камере термического разложения немедленно реагирует с обязательным продуктом пиролиза любой органики водородом, образуя стойкое соединение HCl, которое далее легко нейтрализуется на стадии доочистки. Тем самым предотвращается образование диоксинов и фуранов; обязательное прохождение всех покидающих устройство продуктов через огневую зону, т. е. обеспечение огневого обезвреживания, что, в сочетании с дополнительными очистными устройствами, гарантирует экологически чистую утилизацию твердых отходов.

Отсюда следует, что применение пиролиза как метода утилизации позволит не только предотвратить загрязнение окружающей среды, но и получить экономическую выгоду. Использование тепла сжигания образующихся пирогазов до минимума снижает энергозатраты на процесс. При правильной организации технологического процесса данный метод утилизации покроет энергетические потребности процесса пиролиза и даст возможность использовать излишки вырабатываемого тепла в технических или бытовых нуждах [5]. Кроме того, экономическая эффективность данного способа утилизации может быть значительно повышена за счет реализации жидких и твердых продуктов пиролиза, которые могут быть использованы не только в промышленности [9].

Доказаны явные преимущества современных технологий пиролиза по сравнению с другими технологиями утилизации отходов, и работы по интенсификации и оптимизации этой термической бескислородной технологии продолжаются.

Основной задачей является снижение затрат энергии на нагрев до температуры реакции. Традиционные методы создания высоких температур в пиролизных реакторах часто не являются выгодными в технологическом и экономическом плане, поэтому актуален вопрос о привлечении дополнительных источников энергии [13,15].

Другая задача касается стадии охлаждения газов пиролиза. И связана она с нежелательным процессом полимеризацией ненасыщенных углеводородов, которая в условиях пиролиза практически не протекает. Эта реакция экзотермична и начинается лишь при понижении температуры. Главное быстро преодолеть температурную область, где она уже возможна, и скорость ее еще высока.