Особенности технологий термической утилизации твердых бытовых и промышленных отходов (стр. 1 )

УДК 628.474

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ  УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

©1, 2

Иркутский национальный исследовательский технический университет,

Российская Федерация,664074,  3.

Аннотация. Актуальность данной работы обусловлена  экологической опасностью образования больших масс твердых бытовых и промышленных отходов. Решением этой проблемы может стать использование термической утилизации ТБО и ПО. В качестве перспективного метода  данной технологии рассматривается пиролиз – термическое разложение углеродсодержащих компонентов массы отходов. Представлено технологическое и аппаратурное оформление пиролиза, применение его в России и за рубежом. Приведены положительные особенности пиролизных технологий. Показаны задачи оптимизации пиролиза как  перспективного метода утилизации.

Ключевые слова: отходы, экологический ущерб, утилизация, переработка, методы, пиролиз, технологии, аппараты, оптимизация.

SPECIAL TECHNOLOGIES OF THERMAL UTILIZATION OF SOLID DOMESTIC AND INDUSTRIAL WASTE

©N. Dneprovskaya, E. Yanchukovskaya

Irkutsk National Research Technical University,

83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russian Fedetion

Abstract. Actuality of this work caused by environmental risk education of large masses of solid household and industrial waste. The use of thermal utilization of waste and industrial waste may be the solution to this problem. Pyrolysis - thermal decomposition of carbon-containing components of the waste mass is considered as a promising method of this technology. Technology and instrumentation of pyrolysis is presented, its application in Russia and abroad this. Positive features of pyrolysis technologies is given. The problem of optimization of pyrolysis as a promising method of utilization is shown.

Keywords: waste; environmental damage; disposal; recycling; methods; pyrolysis; technology; vehicles; optimization

Твердые бытовые (ТБО) и промышленные (ПО) отходы представляют большую экологическую опасность для большинства городов и территорий, поэтому актуальной задачей нашего времени является решение проблемы их утилизации.

Как было отмечено ранее [1], все известные способы переработки ТБО и ПО не являются универсальными методами, однако наибольший интерес вызывают технологии термической утилизации [2].

Самой простой, но в то же время примитивной, является технология сжигания.

Фирмы многих стран мира, занимающиеся сжиганием опасных отходов, сталкиваются с проблемой превышения содержания оксидов азота, серы и углерода, а также диоксинов и бензпирена в газовых выбросах мусоросжигатель­ных заводов над предельно допустимыми концентрациями. Вредные выбросы появляются, в ос­новном, при загрузке новой порции отходов и резком понижении концентрации кислорода в реакторе или из-за плохого перемешивания го­рючей массы и, следовательно, низкой теплопе­редачи.

Для борьбы с эффектом резкого пони­жения концентрации кислорода реакторы печи оборудуют системами остановки подачи отходов до момента восстановления оптимальной концентрации ки­слорода или быстрой инжекции кислорода в зону горения. Камеры сго­рания для отходов имеют либо устройство жид­кого впрыскивания, либо предназначены для сжигания только твердых отходов. В печи утилизации с жидким впрыском от­ходы, смешанные с воздухом, подаются через струйные форсунки в камеры сгорания. Размер капель, вылетающих из форсунок, не превышает 40 мкм. Уменьшение размера капель увеличива­ет скорость испарения с их поверхности и пере­мешивание с воздухом, что повышает эффектив­ность горения.

Конструкции камеры сгорания современных инсинераторов предусматривают горизонталь­ную или вертикальную организацию горения с турбулентным закрученным потоком. Такие каме­ры могут утилизиро­вать тепловыделение на уровне 1 Гкал/ч с одно­го кубического метра камеры сгорания, что в 4 раза больше, чем при горении без закручива­ния потока. При этом исключается прямое воздействие пламени на термостойкую облицовку печи, а рабочий тем­пературный диапазон инсинераторов составляет 8501650

Примером крупной установки по сжиганию жидких отходов является инсинератор производительностью 4  отходов в час, сжигание осуществляется при 10001200, время пребывания в зоне горения не менее 2,5 секунды. Установка оборудована скрубберным блоком типа Вентури, охладитель­ным скруббером и уловителем аэрозоля. Стоимость утилизации жидких отходов в выше­описанной установке доходит до 65 долларов США за одну тонну жидких отходов.

В России для сжигания жидких отходов ис­пользуют турбобарботажные установки "Вихрь" производительностью до 1 т/ч. Температура сжигания 8001100°С. Установка снабжена сис­темой утилизации тепла и очистки дымовых га­зов от аэрозоля и тумана из жидких нефтепро­дуктов и смол. Стоимость сжигания  3050 дол­ларов США за одну тонну.

Для обезвреживания твердых промышлен­ных и бытовых отходов используют вращаю­щиеся печи, позволяющие организовать пере­мешивание отходов. Вращающаяся печь пред­ставляет собой цилиндрическую конструкцию, стенки которой облицованы термостойким мате­риалом. Они монтируются горизонтально с не­большим уклоном. Обычно отношение длины к диаметру составляет от 2:1 до 10:1, а скорость вращения  15 об/мин, температура горения 8501650, время пребывания молекул загряз­нений от нескольких секунд до нескольких ча­сов в зависимости от вида химических отходов.

Негорючие отходы (зола, металлолом) перемеща­ются вдоль наклонной печи и после охлаждения водой выводятся в специальные контейнеры. Такая печь имеет дополнительную камеру сгорания, в которой поддерживается температура 820890и дожигается несгоревшая часть углеводородов.

Система очистки продуктов сгорания состо­ит из пяти основных устройств: камеры предва­рительного охлаждения газов методом впрыска воды, скруббера типа Вентури, системы отделе­ния мелких капель воды, вытяжного вентилятора и трубы рассеивания высотой 60 метров. Внутренние поверхности вышеперечисленных устройств по­крываются коррозионностойкими материалами, так как в отходящих газах содержится хлорид водорода.

Сжигание в псевдоожиженном слое это относительно новая технология обезвреживания активного ила и подобных ему отходов. Основными операциями переработки являются: удаление крупных частиц, обезвоживание до 50% влажности, измельчение отходов, сушка, сжигание, очистка отходящих газов.

Камера сгорания представляет собой колон­ну с футеровкой, заполненную горячим песком или глиноземом с температурой 760810(пирофлюидная технология). Ил вводится в печь потоком воздуха и при высыхании сгорает, пе­редавая большую часть тепла песчаной насадке.

Для обезвреживания осадков биологических очистных сооружений одна из немецких фирм производит и про­дает установки по сжиганию в псевдоожижен­ном слое, которые позволяют обезвреживать также отработанные масла и ор­ганические растворители. В Санкт-Петербурге для обезвреживания активного ила очистных сооружений Водоканала Санкт-Петербурга в 1997 году по лицензии фирмы построена и пущена в эксплуатацию установка с псевдоожиженным слоем. Концентрация не со­жженных органических веществ в золе не пре­вышает 2 %, производительность установки 1050 т/сутки. Стоимость сжигания одной тонны ила 50 долларов США.