tretment.ru → Болезни щитовидной железы

Сжигание отходов. Сжигание мусора. Как сжигают бытовые и промышленные отходы. Конструкция садовой печки

Это широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых отходов, который широко применяется с конца XIX в. Сложность непосредственной утилизации ТБО обусловлена, с одной стороны, их исключительной многокомпонентностью, с другой -- повышенными санитарными требованиями к процессу их переработки. В связи с этим сжигание до сих пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых отходов. Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и массы, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления и производства электроэнергии. К числу недостатков этого способа относится выделение в атмосферу вредных веществ, а также уничтожение ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора. Сжигание можно разделить на два вида: непосредственное сжигание, при котором получается только тепло и энергия, и пиролиз, при котором образуется жидкое и газообразное топливо. В настоящее время уровень сжигания бытовых отходов в отдельных странах различен. Так, из общих объемов бытового мусора доля сжигания колеблется в таких странах, как Австрия, Италия, Франция, Германия, от 20 до 40%; Бельгия, Швеция -- 48-50%; Япония -- 70%; Дания, Швейцария 80%; Англия и США -- 10%. В России сжиганию подвергаются пока лишь около 2% бытового мусора, а в Москве -- около 10%. Для повышения экологической безопасности необходимым условием при сжигании мусора является соблюдение ряда принципов. К основным из них относятся температура сжигания, которая зависит от вида сжигаемых веществ; продолжительность высокотемпературного сжигания, зависящая также от вида сжигаемых отходов; создание турбулентных воздушных потоков для полноты сжигания отходов. Различие отходов по источникам образования и физико-химическим свойствам предопределяет многообразие технических средств и оборудования для сжигания. В последние годы ведутся исследования по совершенствованию процессов сжигания, что связано с изменением состава бытовых отходов, ужесточением экологических норм. К модернизированным способам сжигания отходов можно отнести замену воздуха, подаваемого к месту сжигания отходов для ускорения процесса, на кислород. Это позволяет снизить объем горючих отходов, изменить их состав, получить стеклообразный шлак и полностью исключить фильтрационную пыль, подлежащую подземному складированию. Сюда же относится и способ сжигания мусора в псевдосжиженном слое. При этом достигается высокая полнота сгорания при минимуме вредных веществ. По зарубежным данным, сжигание мусора целесообразно применять в городах с населением не менее 15 тыс. жителей при производительности печи около 100 т/сут. Из каждой тонны отходов можно выработать около 300-400 кВт-ч электроэнергии. В настоящее время топливо из бытовых отходов получают в измельченном состоянии, в виде гранул и брикетов. Предпочтение отдается гранулированному топливу, так как сжигание измельченного топлива сопровождается большим пылевыносом, а использование брикетов создает трудности при загрузке в печь и поддержании устойчивого горения. Кроме того, при сжигании гранулированного топлива намного выше КПД котла. Мусоросжигание обеспечивает минимальное содержание в шлаке и золе разлагающихся веществ, однако оно является источником выбросов в атмосферу. Мусоросжигательными заводами (МСЗ) выбрасываются в газообразном виде хлористый и фтористый водород, сернистый газ, а также твердые частицы различных металлов: свинца, цинка, железа, марганца, сурьмы, кобальта, меди, никеля, серебра, кадмия, хрома, олова, ртути и др. Установлено, что содержание кадмия, свинца, цинка и олова в копоти и пыли, выделяющихся при сжигании твердых горючих отходов, изменяется пропорционально содержанию в мусоре пластмассовых отходов. Выбросы ртути обусловлены присутствием в отходах термометров, сухих гальванических элементов и люминесцентных ламп. Наибольшее количество кадмия содержится в синтетических материалах, а также в стекле, коже, резине. Исследованиями США выявлено, что при прямом сжигании твердых бытовых отходов большая часть сурьмы, кобальта, ртути, никеля и некоторых других металлов поступает в отходящие газы из негорючих компонентов, т. е. удаление негорючей фракции из бытовых отходов понижает концентрацию в атмосфере этих металлов. Источниками загрязнения атмосферы кадмием, хромом, свинцом, марганцем, оловом, цинком являются в равной степени как горючая, так и негорючая фракции твердых бытовых отходов. Существенное уменьшение загрязнения атмосферного воздуха кадмием и медью возможно за счет отделения из горючей фракции полимерных материалов.

Таблица 2 Данные мусоросжигающих заводов г. Москва

Рисунок 2 Сжигание ТБО на перерабатывающих заводах.

Биотермическое компостирование.

Этот способ утилизации твердых бытовых отходов основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60°С. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост. Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Полученная фракция мусора загружается в биотермические барабаны, где выдерживается в течение 2 сут. с целью получения товарного продукта. После этого компостируемый мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, доизмельчается и затем складируется для дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике. Биотермическое компостирование обычно проводится на заводах по механической переработке бытовых отходов и является составной частью технологической цепи этих заводов. Однако современные технологии компостирования не дают возможности освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост из ТБО фактически малопригоден для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, большинство таких заводов убыточны. Поэтому предпринимаются разработки концепций получения синтетического газообразного и жидкого топлива для автотранспорта из продуктов компостирования, выделенных на мусороперерабатывающих заводах. Например, предполагается реализовать получаемый компост в качестве полуфабриката для дальнейшей его переработки в газ.

Способ утилизации бытовых отходов пиролизом известен достаточно мало, особенно в нашей стране, из-за своей дороговизны. Он может стать дешевым и не отравляющим окружающую среду приемом обеззараживания отходов. Технология пиролиза заключается в необратимом химическом изменении мусора под действием температуры без доступа кислорода. По степени температурного воздействия на вещество мусора пиролиз как процесс условно разделяется на низкотемпературный (до 900°С) и высокотемпературный (свыше 900° С).

Низкотемпературный пиролиз - это процесс, при котором размельченный материал мусора подвергается термическому разложению. При этом процесс пиролиза бытовых отходов имеет несколько вариантов: пиролиз органической части отходов под действием температуры в отсутствии воздуха; пиролиз в присутствии воздуха, обеспечивающего неполное сгорание отходов при температуре 760°С; пиролиз с использованием кислорода вместо воздуха для получения более высокой теплоты сгорания газа; пиролиз без разделения отходов на органическую и неорганическую фракции при температуре 850°С и др. Повышение температуры приводит к увеличению выхода газа и уменьшению выхода жидких и твердых продуктов. Преимущество пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, неподдающиеся утилизации, такие как автопокрышки, пластмассы, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся подземному складированию. При пиролизе не происходит восстановления (выплавки) тяжелых металлов. К преимуществам пиролиза относятся и легкость хранения и транспортировки получаемых продуктов, а, также то, что оборудование имеет небольшую мощность. В целом процесс требует меньших капитальных вложений. Установки или заводы по переработке твердых бытовых отходов способом пиролиза функционируют в Дании, США, ФРГ, Японии и других странах. Активизация научных исследований и практических разработок в этой области началась в 70-х годах ХХ столетия, в период "нефтяного бума". С этого времени получение из пластмассовых, резиновых и прочих горючих отходов энергии и тепла путем пиролиза стало рассматриваться как один из источников выработки энергетических ресурсов. Особенно большое значение придают этому процессу в Японии.

Высокотемпературный пиролиз. Этот способ утилизации ТБО, по существу, есть не что иное, как газификация мусора. Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Составной частью процесса высокотемпературного пиролиза являются твердые продукты в виде шлака, т. е. непиролизуемые остатки. Технологическая цепь этого способа утилизации состоит из четырех последовательных этапов: отбор из мусора крупногабаритных предметов, цветных и черных металлов с помощью электромагнита и путем индукционного сепарирования; переработка подготовленных отходов в газофикаторе для получения синтез-газа и побочных химических соединений -- хлора, азота, фтора, а также шкала при расплавлении металлов, стекла, керамики; очистка синтез-газа с целью повышения его экологических свойств и энергоемкости, охлаждение и поступление его в скруббер для очистки щелочным раствором от загрязняющих веществ соединений хлора, фтора, серы, цианидов; сжигание очищенного синтез-газа в котлах-утилизаторах для получения пара, горячей воды или электроэнергии. Научно-производственной фирмой "Термоэкология" акционерного общества "ВНИИЭТО" (г. Москва) предложена комбинированная технология переработки шлаковых и зольных отвалов ТЭЦ с добавлением части ТБО. Этот метод высокотемпературного пиролиза переработки отходов основан на комбинации процессов в цепи: сушка--пиролиз--сжигание электрошлаковая обработка. В качестве основного агрегата предполагается использовать рудно-термическую электропечь в герметичном варианте, в которой будут расплавляться подаваемые шлак и зола, выжигаться из них углеродные остатки, а металлические включения осаживаться. Электропечь должна иметь раздельный выпуск металла, который в дальнейшем перерабатывается, и шлака, из которого предполагается изготовлять строительные блоки или гранулировать с последующим использованием в строительной индустрии. Параллельно в электропечь будут подаваться ТБО, где они газифицируются под действием высокой температуры расплавленного шлака. Количество воздуха, подаваемого в расплавленный шлак, должно быть достаточным для окисления углеродного сырья и ТБО. Научно-производственным предприятием "Сибэкотерм" (г. Новосибирск) разработана экологически чистая технология высокотемпературной (плазменной) переработки ТБО. Технологическая схема этого производства не предъявляет жестких требований к влажности исходного сырья -- бытовых отходов в процессе предварительной подготовки, морфологическому и химическому составам и агрегатному состоянию. Конструкция аппаратуры и технологическое обеспечение позволяет получить вторичную энергию в виде горячей воды или перегретого водяного пара с подачей их потребителю, а также вторичной продукции в виде керамической плитки или гранулированного шлака и металла. По существу, это и есть вариант комплексной переработки ТБО, их полной экологически чистой утилизации с получением полезных продуктов и тепловой энергии из "бросового" сырья -- бытового мусора.

Высокотемпературный пиролиз является одним из самых перспективных направлений переработки твердых бытовых отходов с точки зрения как экологической безопасности, так и получения вторичных полезных продуктов синтез-газа, шлака, металлов и других материалов, которые могут найти широкое применение в народном хозяйстве. Высокотемпературная газификация дает возможность экономически выгодно, экологически чисто и технически относительно просто перерабатывать твердые бытовые отходы без их предварительной подготовки, т. е. сортировки, сушки и т. д.

Продукты деятельности людей в быту, транспорте, в областях промышленности и хозяйства, которые не находят применения непосредственно в местах их образования, или используются в качестве сырья в других сферах промышленности или в ходе переработки, носят название отходов. Ими могут быть остатки материалов, сырьевые отходы, остаточные полуфабрикаты, которые образуются в процессе выпуска продукции и утрачивают свои полезные физические качества (полностью или частично). В ходе переработки сырья, при добыче, обогащении полезных ископаемых также образуются продукты, которые считаются отходами производства, ибо это производство не занимается получением этих продуктов. Непригодные в дальнейшем применении по прямому назначению, списанные машины, различный инструментарий, бытовые изделия называются отходами потребления.

Возможное использование отходов определяет их как утилизируемые и не утилизируемые. В отношении утилизируемых отходов существуют всевозможные технологии их переработки, сопровождаемые вовлечением их в оборот хозяйства или промышленности. Для не утилизируемых отходов таких технологий на сегодня не существует. Классификатор промышленных отходов, расчет по гигиеническим значениям вещества или экспериментальный путь определяют принадлежность отходов к определенным группам.

Отходы всех групп и классов подразделяют на:

отходы твердого типа,
пастообразного вида,
жидкостные,
пылевидные (газообразные).

К отходам твердой группы можно отнести негодную тару (металлическую, деревянную, картонную, пластмассовую), обтирочные материалы, отработанные фильтроэлементы и фильтровальные материалы, обрезки полимерных труб, остатки кабельной продукции. К отходам пастообразной группы относятся шлам, смола, фильтровальные осадки и пироги с фильтров и отстойников после очистки емкостей от теплообменников. Жидкими отходами могут быть сточные воды, которые вследствие своей высокой токсичности не подлежат биологической очистке. Пылевидные (газообразные) отходы представляют собой выбросы с участков обезжиривания на металлургическом производстве, при окраске оборудования.

Принадлежность отходов к группе по химической устойчивости подразделяет их на взрывоопасные, самовозгорающиеся, разлагающиеся (с выделением при этом ядовитых газов), устойчивые. Далее отходы подразделяются на растворимые в воде отходы и отходы, которые не растворяются в воде. По своему происхождению отходы делятся на органические, неорганические отходы, а также смешанные. Отходы промышленности представляют собой зачастую химические отходы, являющиеся неоднородными, сложными смесями из поликомпонентов, которые обладают всевозможными физико-химическими свойствами и могут представлять опасность химического, токсического, коррозийного, биологического действия, а также опасность возгорания и взрывоопасность. Отходы можно классифицировать по различным признакам: по их химическим признакам, по их технологическому образованию, по их возможной переработке в дальнейшем и их дальнейшему использованию. В России химические отходы делятся на четыре класса опасности , с которыми связаны затраты на их переработку и захоронение:

отходы чрезвычайно опасного класса; сюда относятся отходы с содержанием ртути и её соединений, а также сулемы, хромовокислого и цианистого калия, сурьмы. Токсичность соединениям ртути придает вредное воздействие иона Hg2+. В организм человека и животных ртуть попадает не в виде ионов, а при соединении в крови с молекулами белка, образуя после таких соединений металлопротеиды. При отравлении выше названными веществами наступает нарушение функций центральной нервной системы, поражение почек вплоть до полного их отказа, что впоследствии приводит к смерти пострадавшего;
отходы высоко опасного класса; сюда относятся отходы с содержанием хлористой меди, щавелевокислой меди, трёхокиси сурьмы и соединений свинца. Токсичность их проявляется, как и любой процесс отравления, сопровождаясь анемией, язвой желудка, изменениями в печени и почках, кровоизлиянием во внутренних органах, смертью;
отходы умеренно опасного класса; сюда относятся отходы с содержанием оксидов свинца, хлоридов никеля, 4-хлористого углерода. При длительном воздействии на организм понижается число эритроцитов;
отходы малоопасные с содержание сульфатов магния, фосфатов, соединений цинка. Сюда относятся отходы, образующиеся в результате флотационного метода обогащения полезных ископаемых, где применяются амины. Попадая в организм, пыль фосфатов приводит к развитию пневмосклероза, сокращению бронхов и кровеносных сосудов. Контакт кожи человека с фосфатами может вызвать дерматиты, характеризуемые сыпью, жжением и зудом;
отходы не опасные и не токсичные.

Проблемы, связанные с защитой окружающей среды, занимают сегодня одно из первых мест среди актуально важных задач человечества. Выбросы от промышленных предприятий в атмосферу достигают сегодня таких размеров, что допуски по санитарным нормам в отношении уровня загрязнений оказываются превышенными в несколько раз. Тоннами поступают в биосферу отходы в твердом, пастообразном, жидком, газообразном виде, нанося тем самым неоценимый вред природе, подрывая её ресурсы. В связи с этим появилась необходимость разработать и внедрить новые современные и безопасные методы решения проблемы избавления биосферы от ее загрязнения производственными и потребительскими отходами. С целью выбора более рационального пути решения данной проблемы ведётся предварительный учет отходов и их оценка.

После сбора отходов производится их оценка. В зависимости от этого отходы перерабатываются, подвергаются утилизации или захоронению. Переработке подвергаются такие отходы, которые оказываются полезными в будущем.

Например, отработанные масла подвергают очистке от продуктов коррозии, износа, очищают их от взвешенных частиц, продуктов термического распада, вводя после этого присадки. Вследствие чего получают масла для повторного применения.

Отходы резино-технических изделий, как автомобильные шины, измельчают, затем отправляют на новое изготовление этой же продукции.

Ртутные лампы подвергают демеркуризации, получая при этом ртуть.

Отработанное ядерное горючее с атомных станций перерабатывается на радиохимических заводах. При такой переработке получают плутоний и уран, используя их в дальнейшем в ядерных реакторах.

Технологические методы переработки отходов и оборудование , применяемое для утилизации отходов предприятий промышленности, предусматривают разработку технологических процессов, предусматривающих:

снижение степени химических загрязнений окружающей среды токсичными веществами при утилизации отходов;
совершенствование оборудования для утилизации и переработки отходов, методов их переработки, способов очистки выбросов газа в атмосферу и очистки сточных вод.

Отходы, которые не подлежат переработке и использованию в дальнейшем как вторичное сырьё, которые нуждаются в сложной и эконолически не выгодной переработке, или которые имеются в избыточном количестве, которые не подлежат сжиганию, не поддаются нейтрализации, должны быть захоронены на полигонах. Целесообразно использовать для захоронения такого рода отходов специально создаваемые хранилища с последующим использованием промышленных отходов в будущем. При захоронении отходов промышленности можно использовать резервуары геологических формаций, как гранит, вулканические породы, базальты, соляные толщи, гипс, доломит, глина и т.д. Такие хранилища можно сооружать как самостоятельные хранилища, а можно их организовывать совместно с горнодобывающими производствами. При таком размещении отходов следует соблюдать определенные условия:

водонепроницаемость пластов и наличие над ними и под ними водоносных толщ;
исключение деформаций, возникающих при сдвиге под действием собственной массы, динамических нагрузок, вследствие землетрясения, наземных взрывах, способных сделать толщу водопроводящей;
размещение хранилища рядом с населенным пунктом, места появления наводнений, прорывов дамб и плотин;
имеющиеся способы и средства, с помощью которых можно будет быстро и надёжно "блокировать" выработки, через которые осуществляется подача отходов в выработанное пространство.

Для подземного захоронения отходов подходят различные глубины и зоны гидродинамики в литосфере, в связи с чем, хранилища подразделяются на неглубокие, среднеглубокие и глубокие. Подземные ёмкости можно создавать и нетрадиционными способами с помощью энергии камуфлетного взрыва и ядерного взрыва. Итак, хранилища токсичных отходов промышленности представляют собой сложную геотехническую систему с компонентами геологической среды, как массивы горных пород, подземные воды. Сюда относятся также инженерные сооружения наземно-подземного типа, как выработки, скважины и прочие виды коммуникаций.

Взрывоопасные отходы , которые после создания технологий для их переработки и использования могут быть ценны и полезны в будущем, целесообразно хранить в подземных хранилищах, к которым предъявляются повышенные требования к обеспечению безопасности и возможной флегматизации. С уничтожением взрывоопасных отходов связаны большие затрачиваемые средства на обеспечение безопасности при осуществлении процесса. Размещение хранилищ с взрывоопасными отходами подлежит общим защитным мероприятиям по хранению промышленных отходов. Удары механического типа, трения, воздействия высоких температур, электрическое искрообразование или блуждающие токи, химические взаимосвязи между компонентами, опасность близкого взрыва могут оказать воздействие на отходы и вызвать их возможный взрыв. Существует ряд отдельных требований, которые предъявляются к хранению данного рода отходов:

размещение отходов взрывоопасного класса в тарах, чтобы предотвратить все виды выше названных воздействий;
удалённое расположение от ЛЭП;
прокладка качественной электропроводной линии для освещения подсобок;
защита от химических взаимосвязей с другими компонентами, что достигается при низкой температуре хранения и флегматизации;
осторожные методы транспортировки и погрузочно-разгрузочных операций со взрывоопасными отходами.

Наземные полигоны, предназначенные для хранения отходов промышленности, являются пунктами временного или промежуточного назначения на пути транспортировки отходов в хранилища. Размещение наземных полигонов в соответствии с правилами по их проектированию и созданию запрещено:

рядом с залеганиями пресных подземных вод и их водоохранными зонами;
рядом с расположенными залеганиями минеральных вод (лечебных и промышленных);
вблизи охранных курортных зон;
вблизи заповедников;
среди селитебных и рекреационных областей населенных пунктов.

Токсичные промышленные отходы можно обезвредить термическими методами. На сегодняшнем этапе открывается много возможностей по сокращению количества не утилизируемых отходов. Их химический состав всегда сложный, поэтому их перерабатывать в полезные продукты пока довольно затруднительно, а также экономически нецелесообразно. Поэтому и используются термические методы обезвреживания промышленных отходов:

Жидкофазное окисление производственных отходов применяют для обезвреживания отходов в жидкой фазе и осадков в сточных водах. Данный метод состоит в окислении содержащихся в отходах органических и элементоорганических примесей сточных вод кислородом. Для осуществления метода необходимы определенные температурные значения 150 - 350 °С и давление от 2 до 28 МПа. Интенсивности жидкого окисления благоприятствует высокая концентрация кислорода, растворенного в воде, которая растет при высоком давлении. Параметры давления и температуры, количество примесей и самого кислорода, время действия процесса способствуют окислению органических веществ, при котором образуются органические кислоты (CH3COOH, HCOOH) или CO 2 , H 2 O и N 2 . При окислении в щелочной среде элементоорганических соединений образуются водные растворы веществ (хлоридов, бромидов, фосфатов, нитратов, оксидов металлов). Жидкофазное окисление требует незначительных энергетических затрат, если сравнивать с другими методами, однако является более дорогостоящим в сравнении с этими методами. К другим недостаткам данного метода относится высокая коррозионность при выполнении процесса: накипь образуется на поверхности нагрева. Некоторые вещества окисляются не полностью, сточные воды, имеющие высокую теплоту сгорания, невозможно окислить. Использование данного метода имеет смысл в процессе первичной переработки отходов.
Гетерогенный катализ находит применение при обезвреживании промышленных отходов в газообразных и жидких фазах. Имеют место 3 разновидности гетерогенного катализа отходов промышленности. Окисление термокаталитического типа применяется для обезвреживания отходов в виде газа, имеющих мало горючих примесей. На катализаторах отходы окисляются при температуре ниже, чем температура самовоспламенения у горючих составляющих газа. Характер примесей и характеристики активности катализаторов определяют температуру окисления (250 - 400 °С), процесс окисления происходит в установках различных габаритов. В термокатализаторах успешно подвергают окислению CO, H 2 , углеводороды (УВ), NH3, фенолы, альдегиды, пары смол, канцерогенные соединения. В процессе окисления образуются CO 2 , H 2 O, N 2 . Чтобы увеличить удельную катализируемую поверхность, используют пористые керамические пластины из окиси алюминия или оксидов других металлов, которые обладают каталитической активностью.

В случае большого количества пыли и паров воды не следует использовать катализаторы глубокого окисления промышленного типа, работающие при температуре макс. 600 - 800 °С.

Данный метод нельзя использовать также для переработки отходов с содержанием высококипящих и высокомолекулярных соединений. Вещества не полностью окисляются, а поверхность катализаторов забивается. Недостатком метода является и тот факт, что он не применим для отходов даже с небольшим количеством P, Pb, As, Hg, S, галогенов, которые разрушают катализаторы.

Восстановление термокаталитического типа находит применение для обезвреживания отходов в форме газа с содержанием NOX. Парофазное окисление каталитическим методом используется для того, чтобы перевести органические примеси сточных вод в фазу пар / газ с последующим окислением посредством кислорода.

Методы гетерогенного катализа лучше не использовать как самостоятельный метод обезвреживания отходов, лучше применять его как отдельный этап общего технологического цикла обезвреживания.

Сточные воды с содержанием неорганических веществ с нелетучими свойствами можно обезвредить, дополнив данный процесс огневым методом или другими методами обезвреживания промышленных отходов.

Следующий метод термического обезвреживания промышленных отходов - пиролиз . Существует два различных процесса пиролиза промышленных отходов: окислительный и сухой пиролиз.

Окислительный пиролиз является процессом термического распада отходов промышленности, при котором они частично сжигаются или непосредственно контактируют с продуктами сгорания топлива. Этот способ термического обезвреживания применяется для многих отходов, «неудобных» для сжигания или газификации. Это отходы вязкого или пастообразного состояния, влажные осадки, пластмассы, шламы с большим количеством золы, земля с большим количеством примеси мазута, масла и других соединений, отходы, которые сильно пылят.

Сухой пиролиз представляет собой также процесс термического разложения отходов, но без доступа кислорода. Вследствие данного процесса образуется пиролизный газ, имеющий высокую теплоту сгорания, продукт в жидком виде и углеродистый остаток в твердом состоянии. Данный способ термической обработки отходов высокоэффективно обезвреживает их и позволяет применять как топливо и химическое сырьё. Это способствует развитию малоотходных и безотходных технологий, рациональному применению природных ресурсов.

Различают низкотемпературный (450-550 °С), среднетемпературный (макс. 800 °С) и высокотемпературный пиролиз (900 °С- 1050 °С) в зависимости от температуры, при которой протекает процесс. Способ обработки отходов методом сухого пиролиза приобретает все большее распространение. Сегодня это чуть ли не самый перспективный способ утилизации твердых отходов органического содержания, для которого характерно выделение ценных компонентов из данных отходов.

Процесс пиролиза отходов осуществляется в реакторах, имеющих внешний и внутренний обогрев. Внешний тип обогрева применяют в реакторах, имеющих исполнение в виде вертикальных реторт, или в барабанных реакторах вращающегося типа. В реакторах пиролизные газы не разбавляются теплоносителями, сохраняя за счет этого высокую характеристику теплоты сгорания. Газ, получаемый в реакторе с внешним типом обогрева, содержит минимум пыли, ибо он не перемешивается с газовым теплоносителем, что является положительным моментом данного оборудования. Обычно теплоноситель пропускается через слой отходов с содержанием мелкодисперсных частиц.

В реакторах, имеющих внутренний обогрев (вертикальные шахтного типа, с псевдоожиженным слоем, барабанные вращающегося типа), в качестве теплоносителя применяют газы, но после их нагрева до 600—900 °С. Эти газы не вступают в химическую реакцию с отходами (инертные и горючие газы, без кислорода). Лучше всего, если при этом газ циркулирующий.

Недостатком данного оборудования считается то, что в реакторе, имеющем внутренний обогрев, в связи с применением газообразных теплоносителей увеличивается запыленность пиролизного газа. Однако, внутренний обогрев конвекцией делает процесс пиролиза интенсивным, позволяет уменьшить габариты реакторов в сравнении с реакторами, имеющими внешний обогрев.

Следует уделить несколько слов методу газификации , используемому для переработки отходов. Цель данного метода: получение горючего газа, смолы, шлака. Газификация представляет собой, как и выше описанные методы, термохимический процесс, осуществляемый при высоких температурах. При данном процессе органическая масса взаимодействует с газифицирующими агентами, превращая при этом органические продукты в горючие газы. Газифицирующие агенты - это воздух, кислород, водяной пар, диоксид углерода, их смеси.

Процесс газификации проходит в механизированных газогенераторах шахтного типа. При этом применяется дутьё: воздушное, паровоздушное и парокислородное. Преимущества газификации перед сжиганием состоят в следующем:

использование образовавшихся горючих газов как топливо;
использование образовавшихся смол в качестве топлива или химического сырья;
снижаются уровни выбросов золы и сернистых соединений в воздух.

Недостатки газификации:

при использовании воздушного и паровоздушного дутья образуется генераторный газ с низкой характеристикой теплоты сгорания, непригодный для транспортировки;
невозможна переработка отходов крупных размеров пастообразного типа, перерабатываются только отходы дробленые и сыпучие с газопроницаемыми характеристиками.

При использовании парокислородной газификации образуется газ с хорошей характеристикой по теплоте сгорания, что дает возможность транспортировать его на большие расстояния.

Рассмотрим следующий метод термической обработки отходов промышленности. Это огневой метод, в основу которого заложено разложение и окисление токсичных компонентов в отходах при высоких температурах. При этом образуются почти нетоксичные или малотоксичные продукты, как дымовые газы, зола. Данный метод обеспечивает получение такой ценной продукции, как отбеливающая земля, активированный уголь, известь, сода и др. Химический состав промышленных отходов определяет содержание дымовых газов (SOХ, P, N 2 , H 2 SO4, HC1), соли щелочных и щелочноземельных элементов плюс инертные газы. Метод переработки огневого типа, применяемый для промышленных отходов (токсичных, химических), классифицируют следующим образом, что обусловлено типом отходов и способом их обезвреживания:

простой способ заключается в сжигании отходов, которые могут сгореть самостоятельно; температура горения при этом методе составляет мин. 1200 - 1300° С. Недостаток метода заключается в том, что горючие отходы могут представлять ту или иную ценность при дальнейшем использовании в будущем;
огневой метод окислительным способом представляет собой сложный процесс из нескольких физических и химических этапов обезвреживания негорючих отходов, используемый при обработке отходов твердого и пастообразного вида;
огневой метод восстановительным способом представляет собой уничтожение токсичных отходов, при котором не образуются побочные продукты, которые можно дальше использовать как отдельное сырьё или самостоятельный товарный продукт. Образуемые в результате обработки совершенно безвредные продукты (дымовые газы, стерильные шлаки) сбрасываются в отвалы. Данный метод можно использовать при обработке твердых и газообразных выбросов, ТБО и др.;
с помощью регенерация огневым способом из отходов извлекают какие-либо реагенты. Этим методом восстанавливают свойства отработанных реагентов или материалов. Положительными качествами данного метода считаются его природоохранные и ресурсосберегающие цели. Однако для осуществления этих целей необходимо определение оптимальных температур путем эксперимента, времени действия процесса, избыточное значение кислорода в камере горения, должна быть обеспечена равномерная загрузка отходов, топлива и кислорода. При несоблюдении названных условий в дымовых газах появляются нежелательные компоненты. При обезвреживании промышленных отходов чисто термическим методом или с применением катализаторов могут уничтожаться вещества с элементами органики, которые могли бы стать ценным сырьем для целевых продуктов, что является также негативным моментом.

Чтобы достичь хорошей степени разложения промышленных отходов, особенно галоидосодержащих, печь, предназначенная для сжигания продуктов, должна обеспечивать необходимое время их нахождения в зоне горения, хорошее перемешивание реагентов с кислородом при определенной температуре. Количество кислорода регулируется. Чтобы не образовывались галогены, а полностью переходили в галогеноводороды, необходимо избыточное количество воды и как можно меньше кислорода, чтобы образовывалось меньше сажи. Если в момент разложения хлорорганических продуктов снижается температура, то это приводит к образованию диоксинов, которые высокотоксичны и достаточно устойчивы. Это является также отрицательным моментом метода огневого сжигания. Это дало толчок на поиск новых технологий обезвреживания токсичных отходов.

Имеющее успех новое направление, основанное на применении низкотемпературной плазмы , используется при утилизации опасных отходов. С помощью плазмы хорошо обезвреживаются химические отходы (химической промышленности), включая галлоидосодержащие с элементами органических соединений, перерабатываются отходы твердого, пастообразного, жидкого, газообразного вида, органического и неорганического характера, слаборадиоактивного класса, БО, примеси канцерогенных веществ, при соблюдении жестких требований в отношении предельно-допустимых значений при выбросе в воздух, воду. Обезвреживание отходов плазменным методом может выполняться двумя путями:

посредством ликвидации особо опасных высокой токсичности отходов плазмохимическим методом;
переработка отходов плазмохимическим методом, чтобы получить товарный продукт.

Процесс деструкции углеводородов, способствующий образованию CO, CO 2 , H 2 , CH 4 , наиболее эффективно проходит при использовании плазменного метода. Плазменный нагрев углеводородов в твёрдом и жидком виде, не требующий расхода, способствует образованию газового полуфабриката (водорода с оксидом углерода). Данный синтез-газ имеет определенную ценность, его используют как пар для ТЭЦ и при изготовлении искусственного жидкого топлива, а расплав смеси шлаков не вреден для окружающей среды при его захоронении в недра. Разложения в плазмотроне вредных продуктов (полихлорбифенилов, метилбромидов, фенилртутьацетатов, хлор - и фторосодержащих пестицидов, полиароматических красителей) происходит почти полностью. В результате разложения образовываются CO 2 , H 2 O, HC1, HF, P 4 O 10 по следующим технологиям:

процесс конверсии отходов в среде воздуха;
в водной среде;
в среде пар /воздух;
процесс пиролиза отходов при малых концентрациях.

В зависимости от способа переработки отходов можно оптимизировать работу плазмотрона для отходов с разным химическим составом. Принцип работы плазмотрона и его конструкция довольно просты и состоят в следующем: сам процесс с применяемой технологией происходит в камере с двумя электродами: катодом и анодом. Они, как правило, изготавливаются из меди, иногда бывают полые. При определенном давлении в камеру загружаются отходы, кислород и топливо в заранее установленных объёмах. Добавляют водяной пар. Можно применять катализаторы. Давление и температура в камере постоянные. При использовании плазменного метода для переработки отходов в восстановительной среде получают ценную товарную продукцию:

из жидких органических хлоросодержащих отходов получают ацетилен, этилен, HC1 и продукты на их основе;
в плазмотроне с водородом при обработке органических хлоро- и фторосодержащих отходов получают газы с содержанием 95 - 98 % по массе HC1 и HF.

В целях удобства применяют брикетирование отходов в твердом виде и нагрев пастообразных отходов, чтобы перевести последние в жидкую фазу.

Для переработки горючих отходов радиоактивного типа (низкой и средней активности) была разработана технология, основанная на применении энергии плазменных струй воздуха. При этом вводится активированное углеводородное сырье в чистом виде или с содержанием галенидов. Данный способ способствует переводу опасных отходов в неактивную фазу с уменьшением их объема в несколько раз. Недостаток данного метода заключается в его энергоёмкости и сложности выполнения самого процесса. Поэтому его используют для переработки только тех отходов, переработка которых огневым методом обезвреживания не соблюдает экологические требования.

При сборе отходов их разделяют в зависимости от дальнейшего использования, методов их переработки, утилизации или захоронения. Это существенно упрощает и удешевляет их дальнейшую переработку, ибо значительно сокращаются расходы, затрачиваемые на их разделение. Переработка отходов является важнейшей стадией в обеспечении безопасности их жизнедеятельности, служит защите окружающей среды от загрязнения и сохранению природных ресурсов.

При выплавке металлов происходит образование металлургических шлаков , при образовании которых происходит взаимодействие руды, флюсов, топлива при высокой температуре. Состав этих шлаков определяется компонентами взаимодействующих материалов, их видами и спецификой металлургического процесса. Шлаки черной металлургии подразделяются на доменные, сталеплавильные, ферросплавные, ваграночные. Тип печей способствует получению мартеновских, конверторных или электроплавильных шлаков. Довольно распространенным методом переработки доменных шлаков считается грануляция, заключающаяся в резком охлаждении с помощью воды, пара или воздуха. Данному методу переработки подвергают, как правило, доменные шлаки, утилизация которых составляет около 60%. Основное применении доменные шлаки находят в цементной промышленности, где они служат добавками к сырью при производстве портландцементов. Там, кстати, наиболее распространено применение и остальных шлаков, медленно охлажденных. Сталеплавильные же шлаки утилизируются лишь на 30%.

Металлургические шлаки идут на приготовление по особой технологии шлакового щебня. Готовят его методом дробления шлаков из отвала, в котором шлак пролежал около 5 месяцев, став стабильным по составу. Щебень получается литой. Слив расплавленного шлака производится слоями до 500 мм толщиной. Шлаковый щебень применяется также в дорожном строительстве. А шлаковая вата широко используется как изоляционный материал.

Шлаки цветной металлургии отличаются своим разнообразием, они имеют значительно больший выход, по сравнению со шлаками черной металлургии. Их утилизация имеет сегодня ряд перспективных направлений, состоящих в их комплексной переработке: сначала извлекаются цветные и редкие металлы, а оставшийся силикатный остаток идет на изготовление строительных материалов по аналогии со шлаками черной металлургии. Используются шлаки и при вторичной переработке металлов, добавляя их для раскисления стали, экономя при этом дефицитный ферросилиций. Допускается их использование в качестве абразивного материала, которым очищают днища судов. Конвертерные шлаки часто применяют для обсыпки дамб, заменяя ими грунт. В целях доизвлечения железа из отходов используют метод обратной флотации хвостов, прямую флотацию руды, сухой метод магнитного сепарирования, магнитно-флотационный метод.

Кроме шлаков в металлургии образуется много различных видов пыли и шламов, они скапливаются и в отвалах, и шламосборниках. В этих отходах чего только не содержится: соединения свинца, магния, железа, серы и многих других элементов. Перед использованием шламы обезвоживаются (оставляя влажность до 9%), удаляют из них вредные примеси, добавляя их впоследствии к агломерационной шихте. Хранят их в качестве сформированных механическим или термическим способом с добавлением вяжущих средств кусков.

Следующий способ утилизации пыли с содержанием железа заключается в её включении в шихту при выпуске краски, цемента, красителей. При выпуске чугуна из доменной печи образуется графитовая пыль, представляющая собой чешуйки графита, которые выделяются из чугуна при его переливе. Потребность в графите очень сильно растет, он идет на изготовление электродов, тиглей, им присыпают формы перед отливкой, он служит добавкой при выпуске графито-коллоидных красок и т.д. Изготовление алмазов, металлокерамики, карандашей также не обходится без графита. Так что графитовая пыль с предприятий черной металлургии считается ценным вторичным сырьём. Сегодня графитовую пыль утилизируют в двух направлениях:

предприятия с большим количеством пыли сами её измельчают, обогащают флотационным методом по обычной схеме, затем доводят химическим путем и используют у себя на предприятии;
графитовая пыль обогащается на металлургических предприятиях с последующей переработкой концентрата на графитовых предприятиях.

Таким образом, и графитовая пыль, и шламы (золо- и серосодержащие) имеют и другое направление утилизации: их применяют в сельском хозяйстве как мелиорант для различных почв, как кислых, оподзоленных, например. Шламы нейтрализуют почвы с повышенной кислотностью.

Сточные воды трубопрокатного производства содержат окалину и масла различного рода. При очистке отделяется окалина, которая утилизируется как добавка к агломерационной шихте. В случае сильного замасливания окалины её обрабатывают сталеплавильным шлаком в жидкой фазе. Шлак, обогащенный окалиной, представляет в застывшем виде ценный металлургический продукт.

Для решения вопроса по утилизации шлаков и зол следует решить ряд технических вопросов по разработке предпосылок на их применение, агрегатов и технологий по их переработке, по изучению психологии потребителей вторичных минеральных продуктов.

Существующие сегодня на рынке технологии утилизации отходов были проанализированы и вывод сделан следующий:

Все технологии, предлагаемые сегодня на рынке, по утилизации / термической обработке промышленных отходов, основаны на методах пиролиза или их разновидностях, сжигании, требующем огромных затрат газа или дизеля (плазмы). Как сам пиролиз, так и множество его разновидностей, существуют уже свыше ста лет, но применяется в промышленности, или при обработке чистых продуктов (уголь, древесина, нефть), или используются пиролизные котлы с нагрузкой по циклам. В первом случае мы говорим о методе пиролиза, например, в нефтеперерабатывающей сфере промышленности, во втором речь идёт о чистой утилизации отходов. В обоих случаях мы говорим о недостатке пиролизного метода как о проблеме, связанной с образованиями смолистого нагара при наличии серы и прочих опасных элементов. Следствием этого являются частые остановки оборудования, поломки его, ускоренная коррозия металла и даже пожары. Безаварийный режим работы такого оборудования связан с частыми профилактиками, чистками котлов (а их должно быть не менее 3-х, так как режим работы идет циклами) и т.д.

Большую проблему на сегодня доставляет и газоочистительный пиролиз. В ходе этого процесса необходимо нейтрализовать высоко канцерогенную золу, которую собирает газоочистка. Плазменные утилизаторы не имеют этой проблемы, нагар не образуется, но плазму получить не так просто, её можно применять лишь при утилизации дорогостоящих материалов.

Сегодня для нейтрализации опасных отходов существует оборудование, основанное на использовании СВЧ-энергии, однако все имеющиеся на сегодня технологии осуществляются циклами, оно практически дезинфицирует отходы, а температура в камере не превышает 130ºC.

Сегодня все более новые разработки оборудования появляются на рынке, оборудование нового поколения, способное нейтрализовать, утилизировать различные виды отходов и материалов, с уникальнейшими микроволновыми системами газоочистки. Эти технологии, над которыми работают научно-исследовательские компании и институты Европы, основаны на воздействии микроволнового поля высокой концентрации на нейтрализуемые материалы или опасный газ.

С помощью двух новых технологий (МТО - микроволновая термическая обработка и МОГ - микроволновое окисление газов) нейтрализуют или утилизируют различные виды отходов, при этом микроволновое оборудование функционирует непрерывно, обеспечивая положительный энергетический баланс.

Микроволновые установки по праву называют "всеядными", ибо они способны утилизировать любые отходы: от биологических до ядохимикатов, включая и медицинские отходы. Система загрузки настраивается под утилизируемый материал индивидуально, в соответствии с заданием заказчика, параметрами эксплуатации и функциональными режимами оборудования. Инновационный метод работает на мгновенном разогреве отходов до 1000 °С с высокой концентрацией СВЧ - энергии и имеет множество положительных факторов:

материалы нагреваются по всему объему;
среда процесса контролируется: при отсутствии кислорода или при его дефиците (различных газов), или в избыточной среде);
виды отходов определяют подачу в камеру оборудования воздуха или инертных газов;
выбросы небольшого количества газов эффективно нейтрализуются (происходит дожигание в камере MOГ);
на оборудовании можно осуществлять пиролиз органических веществ, при регулировании стабилизации пиролизных газов;
можно осуществлять газификацию органических веществ (частичную или полную);
сжигание отходов (частичное или полное).

Вопросы утилизации отходов промышленности волнуют ученых всего мира, так как на сегодня нет единого комплексного подхода к вопросам по переработке и по использовании вторичных изделий и промышленных отходов. Эта тема имеет большое значение также и в рамках щадящего отношения к окружающей среде. Тема утилизации отходов у нас в стране намечает целый ряд вопросов, решить которые просто необходимо и считается возможным только в совокупности, с привлечением специалистов разного профиля: технологов по производственной части процесса, медицинских работников, работников экологической службы и экономистов. Вопросы утилизации химических отходов постоянно волнуют ученых мира. Свидетельством этого считается появление множества новых устройств и методов, которые предназначены хоть немного изменить столь печальное положение в этой области в положительную сторону. Некоторые полагают, что самый простой выход в том, чтобы переправить отходы за пределы земли, все заводы по переработке должны быть перенесены в космос, а все новые заводы должны быть построены на орбите Земли, откуда все отходы промышленности сразу будут уходить на солнце. Но это всё дорогостоящие проекты будущего, и если они когда-то будут реализованы, то только для отходов, которые представляют настоящую опасность для человечества.

Описание

Печи (установки) для сжигания отходов и мусора — это компактно собранная технологическая линия для термической утилизации жидких, биологически опасных отходов, отходов в нефтехимической и химической промышленности, а также различное оборудование служащее для утилизации твердых промышленных отходов и мусора.

Целью утилизации отходов и мусора с помощью сжигания, является уменьшение объема и массы отходов и мусора.

Температура сжигания промышленных отходов и мусора: от 700 до 900°C.

Дожигание отводимых газов происходит при температуре до 1200°C, что обеспечивает полное разложение и сгорание сложных органических соединений.

Преимущества использования печей для сжигания и утилизации отходов и мусора:

Полная утилизация отходов и мусора на месте их образования
Отличный способ утилизации различных полимеров (полиэтилен, ПВХ, полистирол и др.)
Решение проблемы утилизации отходов и мусора и улучшение экологии, полное соответствие требованиям промышленной безопасности
Широкая номенклатура сжигаемых отходов и мусора
Утилизация тепла, используемого на собственные нужды
Высокоэффективная система газоочистки

Принцип работы печей (установок):

Предварительная подготовка перерабатываемого материала - смешивание с песком при помощи погрузчика до необходимой консистенции
Расчет количества необходимого тепла для утилизации исходного материала (задается физическими свойствами перерабатываемого материала, фактическая рабочая температура определяется в зависимости от текущих показателей).
Автоматическая горелка обеспечивает постоянный подогрев обрабатываемого продукта. Горелка - ключевое устройство печи, рабочие параметры горелки определяют основные технические показатели всей установки. Печь и горелка изолированы двойными уплотнительными пластинами из нержавеющей стали.
В печи происходит сгорание углеводородов. Принудительная вентиляция создается с помощью вентилятора, установленного на вращающейся печи.
Входное отверстие вторичной камеры устроено так, чтобы обеспечить турбулентное смешивание с воздухом сгорания и пламенем воспламеняющей горелки. Время нахождения газов во вторичной камере гарантирует полное сгорание всех углеводородов.
Вспомогательный нагнетающий вентилятор обеспечивает постоянную подачу воздуха, необходимого для обеспечения процесса горения. Количество воздуха контролируется датчиком кислорода непрерывного действия.

Комплектация (объем поставки) печей и установок для сжигания и утилизации отходов и мусора:

ротационная печь с горелкой
циклон (устройство пылеочистки)
вторичная камера, получает углеводороды из вращающейся печи
загрузочный бункер с виброситом
двойной шнек
ленточный транспортер
подающий шнек печи
разгрузочный транспортер печи
транспортер циклона
шнековый перемешивающий транспортер
система управления

Термические методы переработки отходов

Термические методы переработки и утилизации ТБО разделяют на три способа:

слоевое сжигание неподготовленных отходов в мусоросжигательных установках;

слоевое и камерное сжигание специально подготовленных отходов в виде гранулированного топлива (освобожденного от балластных составляющих и имеющего постоянный фракционный состав) в топках энергетических котлов или цементных печах;

пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.

Все термические методы переработки и утилизации отходов помимо их обезвоживания направлены на получение энергии, а также твердого, жидкого или газообразного топлива при их пиролизе.

Сжигание предварительно не подготовленных отходов

Методы слоевого сжигания неподготовленных отходов в мусоросжигательных установках наиболее распространен и изучен. В этом случае помимо выполнения санитарно-гигиенических мероприятий можно получить тепловую или электрическую энергию, сократить до минимума расстояние между местом сбора отходов и мусоросжигательным заводом (МСЗ), значительно экономить земельные площади.

Однако при сжигании отходов выделяются твердые и газообразные отравляющие вещества, поэтому все современные МСЗ должны быть оборудованы высокоэффективными газоочистными устройствами, стоимость которых достигает 50 % общих капиталовложений на строительство МСЗ.

Технологическая схема термообезвреживания отходов на мусоросжигательном заводе приведена на рис. 4.

Рис. 4. Технологическая схема переработки отходов на мусоросжигательных заводах

1 - мостовой грейферный кран; 2 и З - мусорный и шлаковый отсеки бункера-накопителя; 4 - вентилятор первичного дутьевого воздуха; 5- станция гидропривода; 6- паровые калориферы-воздухоподогреватели; 7- шлакоизвлекатель; 8 - ленточные транспортеры для удаления шлака и золы; 9- дымосос; 10 - дымовая труба; 11- электростатический фильтр; 12- котел-угилизатор; 13- вентилятор вторичного воздуха; 14- загрузочный бункер; 15- растопочная горелка; 16 - колосниковая решетка; I - пар; II- вода; III- воздух; IV- шлак.

При поступлении на завод мусоровозы взвешивают на платформенных автоматических весах. Затем по эстакаде мусоровозы поступают для разгрузки в приемное помещение, оборудованное в виде холла с воротами. Несколько пунктов разгрузки предусматривают гравитационную выгрузку одновременно нескольких мусоровозов в бункер-накопитель. Мусор из бункера-накопителя частями забирает мостовой кран, оборудованный грейферным ковшом типа «Полип» вместимостью 5м 3 с гидроэлектрической системой управления. В приемном отделении поддерживается некоторое разряжение воздуха за счет забора из него дутьевого воздуха для поддержания процесса горения ТБО в котлоагрегатах, что предотвращает выброс неприятных запахов и пыли за пределы отделения. Мусор из приемного бункера подают в загрузочный желоб питателя печи котлоагрегата до определенной высоты. Емкость желоба образует буферный резерв питания печи. Образуемая таким образом колонна мусора обеспечивает герметичность между камерой горения и загрузочным бункером. Нижняя часть желоба защищена водяной рубашкой от перегрева в случае подъема пламени. Питатель распределяет мусор по колосниковой решетке, на которой сжигают мусор. Она является основным элементом печи (рис. 5).

Рис. 5 . Схема процесса горения в топке мусоросжигательного котла

1 - исходный мусор; 2, 3, 4, 5 - зоны, соответственно, выхода летучих продуктов, газификации, горения кокса и образования шлака; 6 - колосниковые валки; 7 - подрешетный бункер для сбора золы и просоров.

Имеется несколько видов колосниковых решеток. Наибольшее применение получило топочное устройство, оборудованное обратно переталкивающей колосниковой решеткой системы «МАРТИН» (Германия), шириной 3 м и наклоненной под углом 26 0 в горизонтальной плоскости. По ширине решетка имеет одну или несколько секций, каждая из которых состоит из 13 рядов чередующихся подвижных и неподвижных колосников. Схема устройства колосниковой решетки распределение зон горения мусора на ней показаны на рисунке 3.2.

Каждый второй колосник приводится в возвратно-поступательное движение общим устройством управления. Амплитуда возвратно-поступательного движения в направлении решетки снизу вверх составляет около 400 мм, а число циклов может плавно изменяться от 0 до 60 в 1 ч.

Перемещение колосников решетки существенно влияет на процесс сжигания слоя мусора, который при каждом цикле медленно перемешивается и раскладывается по поверхности. Часть горящей массы перемещается ко входу решетки, давая запал для вновь поступающей массы мусора. Таким образом, уже в начале решетки образуется интенсивное пламя, при котором все стадии сжигания – сушка, возгорание и сжигание – происходят одновременно.

Благодаря наличию сильного пламени в начале решетки газы, выделяющиеся на стадии сушки, смешиваются с очень горячими газами горения и сжигания.

Мусор, сжигаемый на решетке, постепенно перемещается вниз, постоянно перемешиваясь. Сжигание мусора завершается приблизительно на 2/3 длины решетки, а на оставшейся части мусор, превратившейся в шлак, постепенно охлаждается под действием подаваемого в топку воздуха.

В горящем слое на решетке системы «МАРТИН» не образуется «кратеров», что обеспечивает почти полное сгорание отходов.

Конструкция колосниковой решетки позволяет сжигать отходы с различной теплотой сгорания (3,5-10,5 МДж/кг) и большим (до 50 %) содержанием золы при высокой (более 400 кг/м 2 * ч) удельной производительности. Площадь колосниковой решетки каждого агрегата 20м 2 , номинальная производительность 8,33 т/ч при теплоте сгорания ТБО 6,3 МДж/кг. Гарантийный срок работы колосниковой решетки около 30 тыс.ч. Температура в топочном пространстве регулируется автоматически и составляет 800-1000 0 С, что обеспечивает выгорание твердых и газообразных горючих составляющих отходов.

Для обеспечения требуемого качества сжигания, т.е. для получения хорошо перегоревшего шлака, необходимо удалять его одновременно. Шлак составляет около 25 % по массе (4-5 т/ч) от общего количества сжигаемых отходов.

Для этого колосниковую решетку оснащают барабаном удаления шлака с регулируемой скоростью вращения, что позволяет и сглаживать толщину слоя мусора и шлака на решетке, а также удалять шлак в буккер шлакового экстрактора.

Горячий шлак падает в бункер, а затем в бак с водой, в котором охлаждается до 80…90 0 С. Из бака шлак удаляется толкателем, который проталкивает его в желоб, установленный с обратным уклоном. Конструкция желоба позволяет, с одной стороны, уплотнять удаляемый материал без риска закупорки рабочего сечения желоба, а с другой – стекать избыточной влаге. Таким образом, потери воды на гашение сводятся к минимуму, т.е. на испарение и на поглощение ее шлаком.

Далее охлажденный шлак по системе ленточных транспортеров проходит через виброполотно, с которого из шлака удаляют металлические частицы, для чего над ленточным транспортером устанавливают магнитный сепаратор, оборудованный мощным электромагнитом. Куски металла удаляют в специальные емкости, а освобожденный от металла шлак поступает по ленте в шлаковый отсек бункера-накопителя. Зола из под воздушного короба и из бункеров котла удаляется вместе со шлаком.

Для обеспечения процесса горения отходов подают воздух, нагнетаемый вентилятором первичного дутья через короб, установленный под решеткой и состоящий из нескольких отсеков или зон. Каждая зона подачи воздуха под решетку обеспечивает впуск определенного количества воздуха под решетку и в слой мусора для обеспечения горения; сбор и удаление мелких частиц, просеивающихся под решетку.

В нижней части в подрешеточной зоне установлены воронки асимметричной формы, которые предназначены для сбора и удаления просева.

Дополнительно воздух подается вентилятором вторичного дутья под высоким давлением через сопла, расположенные на передней и задней стенках камеры горения, для завершения окисления и полного сжигания газов в нижней части камеры сжигания.

Рассмотренная технология слоевого сжигания отходов направлена на санитарно-гигиеническое (огневое) обезвреживание ТБО с получением тепловой энергии, которую утилизируют через котел, установленный над колосниковой решеткой.

Возможно различное использование энергии: городское отопление; пар для промышленных установок; выработка электроэнергии для собственных нужд или для сбора в единую систему, а также их сочетание, например городское отопление плюс производство электроэнергии.

Выбор технологии обезвреживания и переработка ТБО методом сжигания предшествует детальное технико-экономическое обоснование схемы сбыта получаемой тепловой энергии, так как строительство МСЗ требует больших капиталовложений. Следует отметить, что строительство современных ТЭЦ (котельных) равноценной мощности (по производимой энергии) в 8-10 раз дешевле.

Оптимальная схема сбыта вырабатываемой энергии – на нужды централизованного теплоснабжения. В это случае пар, вырабатываемый МСЗ, можно использовать для подогрева сетевой воды в специальном дополнительном подогревателе, установленном после основных подогревателей. В теплое время года пар от МСЗ частично вытесняет пар теплофикационных отборов, а в холодное время года, когда нагрузка районов превышает мощность теплофикационных отборов, восполняет часть пиковой нагрузки. Возможно также параллельное (по воде) включение тепловых магистралей ТЭЦ и МСЗ, когда подогреватели компонуют на МСЗ. В этом случае температурные графики ТЭЦ и завода совпадают. По другим схемам подогреватель МСЗ включен последовательно с основным и пиковыми подогревателями ТЭЦ, что применимо в условиях, когда МСЗ расположен вблизи транзитной магистрали ТЭЦ. Наиболее простая схема включения тепловых сетей МСЗ – установка подогревателя последовательно на обратной линии теплосетей ТЭЦ.

Пиролиз отходов

Как показывает практика переработки ТБО на МСЗ, наиболее перспективен способ обезвреживания ТБО в две ступени: аэробное биотермическое компостирование органической части ТБО (биотермический метод) с получением компоста – ценного органического удобрения, или биотоплива; пиролиз некомпостируемой части бытовых отходов (НБО), включающих резину, кожу, пластмассы, дерево и т.д.

Под пиролизом понимают процесс термического разложения отходов без доступа кислорода, в результате которого образуются пиролизный газ и твердый углеродистый остаток. Количество и состав продуктов пиролиза зависит от состава отходов и температуры разложения.

Пиролиз НБО способствует созданию безотходных и малоотходных технологий и рациональному использованию природных ресурсов.

Пиролизные установки в зависимости от температурного режима процесса разделяют:

на низкотемпературные (450…500 0 С), характеризующиеся минимальным выходом газа, максимальным количеством смол, масел и твердых остатков;

среднетемпературные (до 800 0 С), характеризующиеся увеличенным выходом газа с уменьшенным количеством смол и масел;

высокотемпературные (свыше 800 0 С), характеризующиеся максимальным выходом газов и минимальным количеством смолообразных продуктов.

Процесс пиролиза НБО состоит: из пиролиза НБО в печи с внешним обогревом; дожига пиролизных газов; утилизации тепла отходящих газов в котле-утилизаторе с получением пара; очистки дымовых газов от пыли и химических примесей в пенном абсорбере; сушки абсорбционных растворов в распылительной сушилке; охлаждения пирокарбона в барабане-холодильнике; сепарации черного и цветного металла из пирокарбона; сепарации камней из пирокарбона; измельчения пирокарбона в конусной инерционной дробилке; фасовки пирокарбона в мешки и складирования.

Основной узел пиролизной установки - реактор, представляющий собой шахтную печь со встроенной швельшахтой и системой эвакуации газов, предотвращающей смешивание пиролизных и дымовых газов (рис. 6)

Рис. 6. Схема установки высокотемпературного пиролиза:

1 - приемная воронка; 2 - затворы; 3 - конденсатор жидких продуктов; 4 - дроссельные заслонки; 5 - вентилятор; 6 - газоанализатор; 7- дымосос; 8 - система газоочистки; 9- сопло подачи подогретого воздуха; 10 - воздухоподогреватель; 11 - водяная ванна: 12- швельшахта; I, II и III- направления движения соответственно конденсата, охлажденного воздуха и отходящих газов.

Из сортировочного отдела НБО по системе конвейерных транспортеров попадают в приемный бункер пиролизной установки, обеспечивающей двухсуточный запас хранения отходов для бесперебойной ее работы. Из бункера отходы забирают грейферным ковшом, смонтированным на подъемном кране грузоподъемностью 5 т. Кран подает отходы в промежуточный бункер, днищем которого служит пластинчатый питатель шириной 1,2 м и длиной 4 м, предназначенный для загрузки отходов в верхнюю часть реактора, оборудованную тремя затворами шиберного типа.

В печи пиролизной установки при температуре 500-550 0 С без доступа воздуха происходит термическая деструкция (пиролиз) НБО. В результате образуется парогазовая смесь, содержащая в своем составе летучие вещества, пары смолы и твердый углесодержащий продукт – пирокарбонат.

Для использования тепла горения углеводородов и перевода ряда химических веществ (меркаптан, сероводород, циановодород и т.д.) в безвредные элементы предусматривают их дожиг в специальной камере при температуре 100 0 С в потоке отходящих от печей пиролиза газов.

Камера дожига оборудована рубашкой, в которую поступает воздух, охлаждающий стенки камеры, в результате чего температура газов на выходе из камеры дожига снижается до 800 0 С. Воздух на горение и разбавление подают дутьевыми вентиляторами.

Дымовые газы из камеры дожига направляются в рубашку печи пиролиза, где тепло дымовых газов используется для обогрева печи. Из рубашки печи пиролиза дымовые газы температурой 600-700 0 С направляются для утилизации тепла в котел-утилизатор. В последнем в результате снижения температуры дымовых газов до 300-350 0 С получают пар, который в дальнейшем используют для нужд теплоснабжения производства. Затем дымовые газы температурой 300-350 0 С поступают на распылитель для сушки абсорбционных растворов, использованных в абсорберах, а оттуда с температурой 120 0 С - на абсорбцию и после очистки выбрасываются в атмосферу.

Полученный в печи пирокарбонат с температурой 450-450 0 С поступает в холодильный барабан, где охлаждается до 40-50 0 С, и по ленточному конвейеру подается на размол, предварительно пройдя электромагнитный сепаратор для извлечения остатков черного металла, и затем поступает на полигональное сито.

Проходя через полигональное сито, пирокарбонат освобождается от крупных камней, которые вывозят на свалку, и подается на мельницу, где измельчается до фракции 0,5мм и менее. После измельчения пирокарбонат вновь подают на сепарацию для извлечения цветных металлов, которые накапливают в контейнерах, а пирокарбонат направляют на расфасовку и затем на склад готового продукта.

Поступающие на установку отходы НБО более чем на 90 % состоят из органических веществ, в основной массе которых соотношение углерод: водород: кислород приблизительно соответствует их соотношению в целлюлозе.

Целлюлоза – высокомолекулярный полисахарид, эмпирическая формула которого (С 6 Н 10 О 5) n . Клетчатка – главная составная часть органической части отходов, например бумага почти на 100% состоит из целлюлозы; хлопчатобумажные и текстильные изделия – более чем на 90; древесина – примерно на 50% из целлюлозы.

При термической обработке целлюлозы (при отсутствии доступа кислорода) она разлагается, образуя большое количество различных продуктов.

Присутствующие в НБО кожа, пластмасса, резина и другие продукты разлагаются, образуя летучие вещества, которые помимо СО 2 и H 2 О, Сl, F, SO 2 содержат углеводороды (олефины, парафины и т.д.). Пиролизные газы подвергаются дальнейшему окислению в камере дожига при температуре 1100 0 С, превращаясь в менее опасные вещества. Тепло дымовых газов используется для проведения процесса пиролиза НБО, что уменьшает количество топлива, используемого со стороны.

К вредным составляющим НБО относят: серу, основным источником которой является резина; хлор, выделяющийся при сжигании полимерных материалов; оксиды азота; соединения фтора и т.д.

Для защиты окружающего атмосферного воздуха от загрязнений дымовые газы необходимо тщательно очищать как отзолы, так и от химических веществ. Наиболее высокие требования очистки дымовых газов предъявляют заводам, расположенным вблизи жилой застройки.

СЖИГАНИЕ ОТХОДОВ - обезвреживание отходов путем сжигания на специальных установках (мусоросжигательных заводах).[ ...]

Отходы, представляющие опасность. Опасными считаются отходы, содержащие патологические, взрывчатые, радиоактивные или ядовитые вещества. Остатки из печи для сжигания отходов или зола в бытовых отходах могут воспламениться в установках для сбора или захоронения отходов. Отходы жидких й твердых материалов, представляющие опасность, в некоторых случаях собирают в контейнеры и включают в общий поток твердых отходов. Бригада сборщиков отходов должна идентифицировать все отходы, представляющие опасность. Опасные отходы обрабатывают отдельно от остальных с принятием соответствующих мер безопасности. Обычные и специальные машины для сбора отходов необходимо снабжать средствами тушения огня и защитной одеждой, используемой при обработке опасных материалов.[ ...]

Сжигание отходов растворителей должно проводиться либо в специальной установке на территории предприятия, либо, по согласованию с местными органами санитарного и пожарного надзора, на специально отведенных полигонах.[ ...]

Сжигание отходов в установке производительностью 40-45 т/сут усугубляет экологическую ситуацию, поскольку в составе шлама присутствуют соединения хлора и органики. Их сжигание при температуре 750°С неизбежно приводит к образованию диоксинов, попадающих в атмосферу.[ ...]

Сжигание отходов пластмасс - наименее эффективный способ их удаления и обезвреживания, так как при этом полностью разрушается дорогостоящий полимер и другие компоненты пластика. Оно применяется при переработке отходов пластмасс только в тех случаях, когда другие способы по техническим или экономическим причинам не могут быть использованы. В частности, сжигание отходов пластмасс используют, когда их выделение из смеси других отходов невозможно или слишком дорого.[ ...]

Сжигание отходов в мусоросжигательных печах сокращает объем мусора на 70 - 90 %, в зависимости от состава. Густонаселенные и наиболее значимые города мира активно внедряли экспериментальные печи. Тепло, выделяемое при сжигании мусора, стали использовать для получения электрической энергии, но не везде эти проекты смогли оправдать затраты. Большие затраты на них были бы уместны, если не было бы дешевого способа захоронения. Многие города, которые применили эти печи, вскоре отказались от них из-за ухудшения состава воздуха. Захоронение отходов осталось в числе наиболее популярных методов решения данной проблемы.[ ...]

Сжигание отходов. Первая печь для. сжигания отходов, рассматривавшаяся как установка, предназначенная для сжигания мусора, была построена в Англии в 1874 г. Развитие промышленной революции в Великобритании привело к появлению отходов, имеющих сравнительно высокую теплотворную способность. Эпидемия холеры в 1892 г. ускорила создание первой в Европе печи для сжигания отходов (Гамбурге, Германии, 1983 г.). Эта установка действовала до 1924 г. В том же городе в 1912 и 1913 гг. были построены две другие печи для сжигания отходов. В Англии же к 1914 г. уже имелось 200 печей для сжигания отходов (причем 65 из них использовались для получения энергии от установленных там же парогенераторов) в 160 городах .[ ...]

Сжигание отработанных масел можно реализовать с использованием турбобарботажного способа. Процесс включает следующие стадии: подачу отходов, дробление, испарение, смешение топлива с воздухом, воспламенение и горение. Принцип действия здесь состоит в том, что через слой сжигаемых отходов масел пропускают воздух, интенсивно перемешивающий слой жидких отходов. Одновременно в камеру сгорания тангенциально вводится ещё один воздушный поток. Общее количество вводимого воздуха должно быть достаточным для полного сжигания отходов. Турбобарботажный метод сжигания реализован в нескольких вариантах установки «Вихрь». Однако при этом необходимо проводить предварительное обезвоживание горючих отходов. Турбобарботажный способ относится к бесфорсуночному типу топочных процессов, а в топках этого типа функции распыляющего устройства выполняет пенный слой.[ ...]

Сжигание отходов на мусоросжигающих заводах. В развитых странах часть ТБО уничтожается в специальных мусоросжигательных установках. При этом в одних случаях вырабатывается электроэнергия, в других - пар, которым отапливаются близлежащие предприятия или жилые кварталы. В России этот метод мало распространен, главным образом потому, что используемые на этих заводах зарубежные технологии не справляются с неотсортированными российскими отходами.[ ...]

При сжигании отходов в барабанных печах в принципе можно достичь и более высоких температур горения, но высокотемпературное сжигание ТБО приводит к быстрому износу достаточно тонкой футеровки в печах этого типа (раз в полгода требуется замена внутренней футеровки печи - операция трудоемкая, сложная и дорогая, ее стоимость составляет около 10 % стоимости самой печи). Для повышения долговечности печи иногда вместо футеровки применяют водяное охлаждение стенки барабана или устраивают охлаждение футеровки печи. Производительность барабанных печей составляет до 10 т/час (чаще 1-5 т/час).[ ...]

Режим сжигания отходов (температура, продолжительность, расход дутьевого воздуха) не может быть произвольным и должен обеспечивать разложение образующихся из некоторых пластмасс весьма опасных органических веществ - дибензодиоксинов и дибензофуранов до безвредных соединений. Многочисленные исследования и практика эксплуатации зарубежных заводов показывают, что эти весьма опасные для здоровья человека вещества на 99,9% разлагаются при температуре 900 - 1000°С. В то же время на большинстве отечественных заводов температура сжигания не превышает 800°С (прежде всего, из-за неподготовленности отходов к сжиганию).[ ...]

Открытое сжигание отходов на свалках или в печах, расположенных во дворах, является самым примитивным способом сжигания, и в настоящее время в связи с опасностью загрязнения воздуха оно в США запрещено.[ ...]

Ликвидация отходов. Одним из наиболее простых способов ликвидации пластмассовых отходов является их сжигание. Разработаны и продолжают совершенствоваться различные конструкции печей сжигания: подовых, ротационные, форсуночных с кипящим слоем и др. Предварительное тонкое измельчение и распыление отходов обеспечивают при достаточно высокой температуре практически полное их превращение в С02 и НгО-Однако сжигание некоторых видов полимеров сопровождается образованием токсичных газов: хлорида водорода, оксидов азота, аммиака, цианистых соединений и др., что вызывает необходимость мероприятий по защите атмосферного воздуха. Кроме того, несмотря на значительную тепловую энергию сжигания пластмасс, экономическая эффективность этого процесса является наименьшей по сравнению с другими процессами утилизации пластмассовых отходов. Тем не менее, сравнительная простота организации сжигания определяет довольно широкое распространение этого процесса на практике. Типичная технологическая схема сжигания отходов с использованием трубча-’гой печи представлена на рис.[ ...]

Продуктами сжигания отходов являются нетоксичная зол и дымовые газы, для очистки которых применяется типовое оборудование. При этом выброс вредных веществ не превыша! ет установленное значение предельно допустимых концентраций.[ ...]

Расходы при сжигании отходов сильно изменились за период с 1965 по 1975 г. по ряду причин.[ ...]

Однако перед сжиганием отходы необходимо очищать от нежелательных компонентов, а после сжигания - тщательно обезвреживать отходящие газы. Мировая практика накопила значительный опыт обезвреживания отходов сжиганием. Главным тормозом для широкого распространения этого метода является сложность и высокая стоимость систем очистки отходящих газов.[ ...]

Проект печи для сжигания отходов типа "Волунд". Кран поднимает отходы и через воронкообразный желоб забрасывает в печь. Первая секция печи состоит из решетки-сушилки, на которой материал подвергается воздействию излучающегося от стенок печи тепла. При этом процессе образуются пар и некоторые газы. Скорость, с которой продвигаются отходы, контролируется таким образом, что отходы хорошо высушиваются, прежде чем проходят в следующую камеру.[ ...]

Для уничтожения отходов нефтехимических производств используются и печи сложной конструкции, и очень простые устройства. К последним относится открытая вертикальная шахта сечением 2,4x2,4 м с полом, покрытым черепицей, на котором происходит сжигание отходов . Воздушное дутье подается в верхнюю часть одной из стенок шахты через специальные насадки диаметром 50 и 75 мм. Мощность вентиля -тора - 77,5 м /мин на 1 пог. м дутьевой магистрали при давлении 250-375 мм вод, ст. В установках такого типа успешно сжигаются многие твердые и жидкие отходы, В топке остается зола, которая периодически выгружается.[ ...]

Как показали опыты по сжиганию водных растворов некоторых органических веществ и кубовых остатков ряда производств, достаточно устойчивое и полное их сгорание в камерах с небольшими потерями тепла в окружающую среду (¿/о.с 5%) наблюдается при 1300 °С, причем эта температура необходима и достаточна для самостоятельного горения отходов. В камерах сгорания с большими отводами тепла через стенки дополнительным условием устойчивого и полного горения отхода без применения дополнительно топлива является обеспечение необходимой температуры отходящих из огневого реактора газов. Так, при сжигании отходов, содержащих низкомолекулярные окисленные углеводороды, эта температура должна быть ¿о.г 950 °С. Рекомендации по выбору ¿0.г для других горючих веществ приведены в гл. 5.[ ...]

Специалисты считают, что сжигание хлорорганических отходов при определенных, специально созданных условиях является наиболее надежным и экономичным способом их обезвреживания. В технологии утилизации отходов хлорорганических производств определенное распространение получили различные схемы сжигания отходов с последующим улавливанием хлористого водорода и выпуском товарной соляной кислоты.[ ...]

Основным полезным продуктом сжигания отходов является обычно тепло отходящих газов, используемых как ВЭР для выработки пара, электроэнергии, горячей воды для производственных и бытовых нужд.[ ...]

Прокаливание представляет собой сжигание отходов, осуществляемое с целью уменьшения объема и массы реагирующих компонентов. Однако в процессе прокаливания образуются отходы (зола и шлак, дымовые газы, летучая зола и сточные воды, образующиеся при обработке золы и очистке дымовых газов), которые вредно воздействуют на окружающую среду. Поэтому прокаливание не является лучшим способом ликвидации твердых органических отходов.[ ...]

Принцип турбобарботажного способа сжигания состоит в том, что через слой сжигаемых маслоотходов пропускают так называемый первичный воздух, интенсивно перемешивающий слой жидких отходов масел. Одновременно в камеру сгорания тангенциально подают вторичный воздух. Общее количество вводимого воздуха должно быть достаточным для полного сжигания отходов.[ ...]

В Японском патенте описана печь для сжигания отходов производства нефтепродуктов, которая состоит из нескольких поточных камер. Объем камер постепенно уменьшается. Отходы поступают в первую, самую большую топочную камеру, приспособленную для сжигания, далее остаток последо -вательно переходит в последующие камеры для дожигания. Дымовые газы очищаются струей воды и фильтруются, а отработанная вода с примесями также фильтруется и удаляется через трубопровод в нижней части печи.[ ...]

Из производственных цехов в отделение сжигания отходы подаются как по трубопроводам, так и в контейнерах. Отделения имеют рабочие, переливные и резервные емкости для хранения и подготовки отходов. Некоторые из емкостей оборудованы устройствами для подогрева и перемешивания отходов. Каждая емкость снабжена уровнемером, показания которого выведены на щит управления. Температура и расход подаваемых в печь отходов не всегда измерялись, хотя проектом эти замеры предусмотрены.[ ...]

Опыт показывает, что промышленные и бытовые отходы могут оказаться чрезвычайно опасными для человека и природы, в особенности те из них, которые содержат суперэкотоксиканты 155-58]. Проблемы возникают не только при складировании отходов или их захоронении, но и при сжигании. Долгое время считалось, что термические технологии позволяют эффективно обезвреживать токсичные отходы с образованием нетоксичных веществ. Между тем, данные последних 10-15 лет свидетельствуют, что сжигание отходов - это источник постоянного поступления суперэкотоксикантов, например диоксинов, в окружающую среду 59-61 .[ ...]

Следующим по эффективности способом является сжигание мусора. В печах сжигания новых типов образуются отходы, которые являются отличным материалом для складирования, причем получаемое тепло можно использовать для образования пара (обогрев зданий) или получения электроэнергии. Однако этот способ имеет существенные недостатки. Население настроено против этого метода (как и против санитарных земляных засыпок). Остаток от сжигания отходов также может быть источником загрязнения, так как продукты его выщелачивания могут поступать в грунтовые или поверхностные воды. Недавно выпущенные стандарты на контроль за загрязнением воздушной среды сильно увеличили стоимость сжигания мусора.[ ...]

В основу классификации топочных устройств для сжигания отходов положены признаки аэродинамического характера как наиболее важные, так как ими определяется подвод окислителя к реагирующей поверхности, что в наибольшей мере влияет на удельную теплопроизводительность и экономичность топочного процесса. В этой связи различают топки слоевые -- для сжигания кускового топлива, например неиз-мельченных твердых бытовых отходов (ТБО), и камерные --для сжигания газообразных и жидких отходов, а также твердых отходов в пылевидном (или мелкодробленом) состоянии. Комбинированный способ сжигания реализуется в факельнослоевых топках. Особое место в этой классификации занимают барботажные и турбобарботажные топки для сжигания жидких отходов. Барботажные устройства иногда по традиции называют горелками.[ ...]

Жизнь в условиях цивилизации создает горы твердых отходов, избавиться от которых совсем непросто. Первый шаг - это сжигание отходов. Большинство органических отходов при горении окисляется в СС>2 и воду. После сжигания объем отходов значительно уменьшается; ценные элементы, такие, как хром, молибден и свинец, могут быть восстановлены из остатков относительно легко, и тепло, выделяемое при сжигании, может найти полезное применение. Конечные продукты, состоящие в основном из соединений кремния и алюминия, не представляют большой ценности. Приблизительно 25,7% всех минеральных веществ состоит из кремния и 7,4% - из алюминия. Железо также имеется в изобилии и представляет собой четвертый по распространению элемент. Некоторое количество конечных продуктов можно использовать при строительстве зданий, дорог и шоссе, если температура сгорания достаточно высока. Далее некоторое количество можно использовать на земляных работах, таких, как сооружение дамб, набережных и для улучшения почв. Остатки (не более 10% первоначального объема) можно только выбросить и зарыть, следовательно, надо подумать, где лучше это сделать.[ ...]

6.19

Источниками суперэкотоксикантов являются установки по сжиганию токсичных отходов. Только в США общее количество опасных отходов, подвергшихся сжиганию, составляет более 4 млн. т в год . Однако несмотря на широкое распространение установок по сжиганию отходов (в частности, с использованием печей цементных заводов), ни одна из технологий не соответствует требованиям экологической безопасности . Главный аргумент против технологий сжигания - загрязнение атмосферного воздуха токсичными веществами и создание новых, потенциально опасных отходов (летучая зола, шламы), требующих, в свою очередь, удаления на свалки. Многие специалисты считают, что печи для сжигания опасных отходов - это те же свалки, но представляющие еще большую экологическую угрозу.[ ...]

По данным Ч. Мантелла , выбросы в атмосферу частиц пыли от сжигания отходов колеблются от 4 до 27 кг на 1 т. Для хороших печей эти выбросы составляют 1 % от количества сжигаемых отходов. Но даже и при этом крупные станции выбрасывают в атмосферу тысячи тонн вредной пыли и газов в сутки. Если еще учесть нерентабельность получения тепловой энергии, получаемой при сжигании отходов, то этот способ ликвидации осадков скорее свидетельствует о неудовлетворительном решении этой важной проблемы. Поэтому совершенно справедливым является общепризнанное мнение о возможности применения способа сжигания осадков лишь в том случае, когда ни один другой более эффективный способ использования осадков невозможен.[ ...]

В нашей стране регламентируется в составе отходящих газов от сжигания отходов содержание только четырех вредных компонентов: твердых частиц (пыль), оксидов серы, углерода и азота. В то же время за рубежом, в первую очередь, нормируются наиболее опасные, характерные именно для отходов, вредные выбросы: тяжелые металлы (суммарно и по отдельности - цинк, кадмий, свинец, медь и ртуть), органические вещества (дибензодиоиксины и дибензофураны), а также хлористый и фтористый водород.[ ...]

В течение уже многих лет практикуется извлечение энергии при сжигании специализированных отходов, особенно древесной стружки. Особенно большой интерес эта проблема вызывает в странах с более дорогим, чем в США, топливом, особенно в Западной Европе и Японии. Вследствие нехватки нефти и газа для бытовых нужд и увеличения при этом стоимости энергии проблема ее выделения из твердых отходов становится все более актуальной и в США. Для того чтобы оценить в перспективе возможность получения такой энергии, следует отметить, что доступная энергия во всех коммунальных твердых отходах США составляет примерно 1,69-1015 кДж в год, или меньше 3% общей потребности США в энергии. Можно сделать вывод о том, что сжигание твердых отходов может стать существенным источником энергии, однако само по себе не обеспечит разрешения энергетического кризиса. Можно также отметить, что при сжигании отходов углерод возвращается в атмосферу быстрее, чем при их захоронении в землю, что позволяет ускорить природный процесс кругооборота углерода за счет фотосинтеза (хотя вклад сжигания в кругооборот углерода является несущественным).[ ...]

На рис. 9.8 представлен общий вид завода, на котором реализовано слоевое сжигание отходов в барабанной вращающейся печи.[ ...]

Одним яз наиболее распространенных и эффективных методов обезвреживания отходов является их сжигазие. При этом органические отходы полностью газифицируются; при наличии неорганических примесей образуется также зола. Образовавшиеся газы содержат, в оовоевом, даоксид углерода в воду, а также азот воздуха. При полвом сжигании отходов, состоящих из углеводородов я кислородсодержащих соеданевий, дымовые газы непосредственно поступают в атмосферу. Если в отходах содержатся в заметных количествах гетероатомные соединения, содержащие серу, галогены, азот и металлы, газообразные продукты сжигания перед выброоом в атмосферу должны подвергаться вторичной обработке для приведения содержания вредных компонентов до норм ПДК. После чего газы выбрасываются в атмосферу, а образовавшееся небольшое количество твердых отходов идет на складирование.[ ...]

Очистка дымовых газов от оксидов азота. Для уменьшения эмиссий оксидов азота из топливных агрегатов и установок для сжигания отходов применяют различные технологические процессы. Первичные мероприятия, позволяющие в ограниченной степени уменьшить образование оксидов азота, относятся к оформлению топочного пространства и процессов горения. При вторичных мероприятиях используется возможность снижения выбросов оксидов азота на пути движения дымовых газов между экономайзером и воздухоподогревателем или между электрофильтром и дымовой трубой.[ ...]

В НПО «Алгон» (г Москва) разработан и внедряется процесс высокотемпературной переработки твердых бытовых и промышленных отходов (рис. 17). Основным агрегатом является барботажная печь, в жидкой шлаковой ванне которой происходят интенсивное перемешивание (с помощью газовой струи, обогащенной кислородом) и сжигание отходов при 1400-1600 °С. Здесь не требуется проводить предварительную подготовку отходов и их сортировку. При сжигании происходит полное разложение вредных соединений, полное окисление горючих компонентов. В процессе сжигания отходов минеральная их часть переходит в шлаковый расплав, пригодный для производства экологически безопасных стройматериалов: каменного литья, щебня, минерального волокна и наполнителей для бетона. В металлургическом производстве процесс позволяет получать чугун непосредственно из неподготовленной руды и любых железосодержащих материалов (стружка, окатыши, отходы и т. д.) с использованием любого угля, что значительно снижает материальные затраты. Технология переработки бытовых отходов отработана на Рязанском опытном заводе Гинцветмета .[ ...]

Мусор городских отбросов также может загрязнять атмосферу. Эго зависит от методов его уничтожения. Во многих городах переработку отходов проводят централизованным порядком, но практикуется и открытое сжигание мусора на воздухе, что значительно загрязняет его. Даже при сжигании отходов в закрытых топках образуется большое количество летучей золы, окислов азота и серы, выбрасываемых в атмосферу.[ ...]

Метод термической обработки с целью обезвоживания шлама находит широкое применение за рубежом. В 1995 г. около 85% твердых токсических отходов на химических заводах фирмы «Юнион Карбайд» (Union Carbide), США, для уменьшения их объема и токсичности были либо утилизированы, либо сожжены или обработаны. В Швейцарии, Дании и Японии доминирующей технологией (70%) является сжигание отходов.[ ...]

Производительность установки составляет 1,3-3,0 т/ч нефтяных шламов, что в 2-4 раза превышает производительность описанной выше установки с печью кипящего слоя. Сжигание отходов на современном нефтехимическом комбинате оптимальной мощности может обеспечить работу силовой станции мощностью 1 млн. кВт.[ ...]

Приведенные данные из мировой практики показывают, что основными методами обезвреживания и уничтожения твердых промотходов является химическое обезвреживание и сжигание. Метод сжигания отходов ввиду наибольшей радикальности получил самое широкое распространение. Однако рассматривать сжигание отходов как единственный метод их ликвидации и обезвреживания, нельзя, так как помимо негативных сторон процесса (сложность оборудования, наличие дымовых газов и т.п.) происходит потеря отхода как сырьевого ресурса. Поэтому в последние годы в мировой практике все большее значение придается переработке отходов всех видов в целях получения различных продуктов.[ ...]

В СССР проектирование полигонов для централизованной обработки ПО регламентируется санитарными правилами ’’Порядок накопления, транспортирования, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов”, утвержденными Главным государственным санитарным врачом СССР 29 декабря 1984 г. N 3183-84. Требования этих правил распространяются на проектирование, строительство и эксплуатацию полигонов только для захоронения и сжигания отходов производства, для которых еще не разработаны методы утилизации .[ ...]

Введение более строгих экологических стандартов на Западе, а также противодействие общественности привели к тому, что многие компании направились в страны Восточной Европы в г поисках новых рынков для размещения отходов.[ ...]

Основным узлом указанной системы является установка для сжигания отходов в псевдоожиженном слое при температуре 730 С, Отходящие дымовые газы этой установки перед выбросом в атмосферу очищаются в орошаемом водой скруббере и практически не содержат копоти и каких бы то ни было дурно пахнущих примесей.[ ...]

Хлористый водород иногда присутствует в воздухе на рабочих местах при использовании соляной кислоты в качестве травильного и чистящего вещества для металлических и керамических поверхностей. В химической промышленности хлористый водород чаще всего является отходом или побочным продуктом широко применяемого хлорирования органических соединений в производстве пластмасс и инсектицидов. Однако НС1 почти не встречается в выбросах промышленных предприятий, так как легко вымывается из отходящих газов и используется в виде соляной кислоты, из которой в последнее время путем электролиза получают хлор. Во все возрастающих количествах хлористый водород образуется при сжигании отходов хлорсодержащих пластмасс (особенно поливинилхлорида), что вызывает необходимость контроля.[ ...]

В саду, каким бы маленьким он ни был, всегда нужна лестница, даже две - обыкновенная приставная и стремянка меньшего размера. Необходимы скамейка для отдыха, скамеечки для работы сидя, на грядке, тележка или тачка, набор садового инструмента, половину которого можно сделать самому. Полезна небольшая печурка для сжигания отходов и мусора.

Наряду с максимальным использованием их энергетического потенциала необходимым требованием является экологическая безопасность процесса.

Московский мусоросжигательный завод (МСЗ № 2) в соответствии с Программой санитарной очистки г. Москвы, изложенной в постановлениях Правительства Москвы № 239 от 5 мая 1992 г. и № 941 от 18 октября 1994 г., в период с 1995 по 2000 г. был реконструирован. Реконструкцию провели в целях повышения производительности и обеспечения экологической безопасности. Основное технологическое оборудование для реконструкции МСЗ № 2 в соответствии с контрактом поставила французская фирма CNIM . В объем поставки вошли три технологические линии, состоящие из мусоросжигательных котлов, комплектной системы газоочистки, системы контроля и управления технологическим процессом, а также системы постоянного экологического мониторинга. Увеличение количества технологических линий с двух до трех при сохранении их единичной производительности (8,3 т ТБО в час) позволило обеспечить надежную и стабильную работу завода и увеличить его производительность до 150 тыс. т ТБО в год.

Многоступенчатая система газоочистки, установленная после реконструкции, полностью удовлетворяет требованиям европейских и российских нормативов и позволяет значительно сократить выбросы вредных веществ. Причем следует отметить, что на заводе после внедрения отечественной технологии очистки получены лучшие в мире результаты по содержанию оксидов азота в дымовых газах.

Контроль и управление технологическим процессом, начиная с обезвреживания отходов, очистки дымовых газов и заканчивая экологическим мониторингом, автоматизированы. Таким образом, вероятность ошибки оператора практически сведена к нулю. Благодаря утилизации вырабатываемого пара полностью обеспечены потребности завода в тепловой и электрической энергии, а излишки вырабатываемой электроэнергии передаются в городские электрические сети.

Реконструкция завода позволила практически полностью решить проблему с утилизацией ТБО, образующихся в Северо-Восточном административном округе г. Москвы, сократить объем захоронения этих отходов на полигонах, а также количество перевозящих их мусоровозов и расход потребляемого ими горючего и в результате улучшить экологическую обстановку в Москве.

Музоровозы, перевозящие ТБО на МСЗ № 2, по прибытии на завод взвешивают на весах и проверяют на отсутствие (наличие) радиации. ТБО разгружают в бункер-накопитель объемом 39 тыс. м3 , находящийся в приемном отделении завода. Затем с помощью двух мостовых грейферных кранов отходы распределяют по бункеру-накопителю, перемешивают, удаляют из них крупногабаритные предметы, а также загружают в приемные воронки котлов. После загрузки ТБО в воронку котла питатель подает их на колосниковую решетку. Через щели между колосниками поступает подогретый до температуры 170 °С первичный воздух, который необходим как для горения ТБО, так и для охлаждения колосников.

Шлак, образующийся в результате сгорания ТБО на колосниковой решетке, подается на ленточном транспортере в бункер-накопитель. По ходу движения из шлака отделяется черный металл, который идет потом на переработку. А такого металла получается немало - около 1,5 тыс. т в год! Из бункера-накопителя шлак в соответствии с разрешением ГУПР Министерства природных ресурсов по г. Москве увозят на полигон захоронения ТБО, принадлежащий ГУП «Экотехпром».

В настоящее время на заводе завершается строительство цеха по переработке золошлаковых отходов с использованием отечественной технологии. После запуска этого цеха технология обезвреживания ТБО станет безотходной.

В результате утилизации тепла уходящих газов, образующихся при сжигании ТБО, от одного котла получают перегретый пар со следующими характеристиками: давление - 15 атм, t - 240 °С, объем - 15 т/ч, который направляется на турбоэлектрогене-раторы. На заводе их всего три, каждый мощностью 1,2 МВт. Треть вырабатываемой электрической энергии идет на собственные нужды завода, а остальной объем передается в сети Мосэнерго. Пар с давлением 6 атм направляется на нужды завода, остальной пар - в аэроконденсаторы, где конденсируется и также используется в производственном цикле завода.

Как известно, при сжигании ТБО образуется ряд вредных веществ: оксиды азота (N 0 x), оксиды серы (S 0 x) , оксиды углерода (СО), хлориды и фториды водорода (HCI , HF), диоксины и фураны. Поэтому в состав технологического оборудования мусоросжигательных заводов должны быть включены системы пылегазоу-лавливания, обеспечивающие снижение содержания вредных веществ в дымовых газах до требуемых норм. МСЗ № 2 - первое в России предприятие, на котором существует многоступенчатая система газоочистки, соответствующая требованиям европейских стандартов по выбросам вредных веществ с дымовыми газами, принятым для установок сжигания ТБО.

Мусоросжигательный котел помимо утилизации тепла выполняет функции первой ступени очистки дымовых газов. Известно, что концентрация образующихся при сжигании ТБО диоксинов и фуранов в значительной степени снижается, если дымовые газы находятся в зоне с температурой > 850 °С не менее 2 секунд. В этих целях в полурадиационной части котла за счет оптимизации режима горения ТБО поддерживается температура 850-950 "С и обеспечивается необходимое время пребывания дымовых газов. Технологическое оборудование для очистки дымовых газов в мусоросжигательных котлах завода (за исключением М0 x), было поставлено в комплекте с основным оборудованием французской фирмой CNIM . Для очистки газов от М0 x используется отечественная технология, разработанная и запатентованная Российским государственным университетом нефти и газа им. И.М. Губкина.

МСЗ № 2 расположен в черте города, в зоне жилой застройки, поэтому Департамент природопользования и охраны окружающей среды Правительства Москвы установил лимит по выбросам, соответствующий концентрации М0 x в дымовых газах - 50-70 мг/м³ . А это значительно ниже европейских норм.

Как показали результаты исследований и промышленного внедрения процессов некаталитического восстановления NO (CHKB), выполненных в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, в мусоросжигательных котлах при использовании этого способа очистки возможно снижение содержания N0 до 70-90 %. Процесс СНКВ протекает при температуре 900-1 000 °С, не требует применения катализатора, не зависит от содержания оксидов серы и степени запыленности газов. Для достижения максимальной степени восстановления N0 необходимо не менее 0,5 с. В качестве восстановителя оксидов азота могут использоваться различные аминосодержащие соединения, например аммиак или карбамид.

Для технологической схемы очистки для МСЗ № 2 ГУП «Экотехпром» был выбран экологически безопасный карбамид. Восстановление N0 в этом случае происходит в соответствии с уравнением реакции: 4 NO + 2 CO (NH²)² + 0² = 4 N² + 2С0² + 4Н² 0.

Твердый карбамид из хранилища с помощью винтового питателя поступает в емкость для приготовления раствора, куда одновременно подается химически очищенная вода. Приготовленный 40%-ный раствор карбамида автоматически по сигналу датчика уровнемера перекачивается в рабочие емкости, затем насосами-дозаторами подается в смесители, где смешивается с паром. Полученная восстановительная смесь через специальную распределительную систему вводится в расчетную зону топоч ной камеры мусоросжигательных котлов. Следует сказать, что процесс восстановления N0 карбамидом в случае перерасхода восстановителя, неэффективного смешения его с дымовыми газами или снижения температуры в зоне ввода восстановителя ниже оптимальных значений может сопровождаться проскоком непрореагировавшего аммиака (NH³).

Содержание NH³ в очищенных газах регламентируется и в соответствии с международными нормами не должно превышать 10 мг/нм³ . Для контроля содержания N0 и МН³ в дымовых газах используются автоматические газоанализаторы GM 31 фирмы Sick Maihak GmbH (Германия). Эти приборы основаны на оптоэлектронном принципе измерений, позволяющем одновременно определять содержание каждого компонента в режиме реального времени непосредственно в газовом потоке. Контроль и регулирование процесса очистки дымовых газов от оксидов азота осуществляются с помощью автоматизированной системы управления

Система очистки работает на отечественном оборудовании, в качестве восстановителя используют гранулированный карбамид (ГОСТ 2081-92).

При температуре порядка 850 °С степень очистки составляет около 60 %, с увеличением температуры до 900 °С она возрастает до 70 % и достигает максимальных значений на уровне 80-85 % при температуре 970-990 °С. Концентрация аммиака в очищенных газах при температуре выше 900 °С, характерной для штатного режима работы мусоросжигательных котлов, не превышает 10 мг/нм³ и составляет, как правило, 3-5 мг/нм³ .

Опыт эксплуатации системы очистки показал, что она полностью справляется с поставленной задачей и обеспечивает поддержание концентрации N0 в дымовых газах на уровне 60-90 мг/нм³ (для сравнения: европейские нормативы по содержанию оксидов азота в дымовых газах мусоросжигательных котлов составляют 200 мг/нм³).

Внедрение отечественной технологии очистки на МСЗ № 2 позволило сэкономить за счет замещения импортной технологии около 3,5 млн долл.

Очистка дымовых газов от других загрязнителей осуществляется следующим образом. За счет попеременного изменения направления движения дымовых газов в котле на 180° (вниз - вверх) частично выделяется летучая зола, которая поступает в систему золоудаления. Из котла дымовые газы направляются на следующую ступень газоочистки - в реактор, предназначенный для очистки газов от кислых компонентов: S 0² , HCI , HF . По ходу движения дымовых газов к реактору в них вводится мелкодисперсный активированный уголь для связывания диоксинов, фуранов и солей тяжелых металлов. В реакторе в результате взаимодействия известкового молока с кислыми компонентами происходит процесс их нейтрализации.

После реактора дымовые газы поступают в рукавный фильтр «им-пульсно-струйного» типа, где происходит улавливание летучей золы, пыли и продуктов газоочистки (кальциевых солей, образующихся при контакте дымовых газов с известковым молоком), а также активированного угля с адсорбированными на нем компонентами. В дымовых газах после рукавного фильтра остается менее 10 мг/нм³ пыли.

После очистки в рукавном фильтре дымовые газы удаляются через дымовую трубу высотой 100 м. В этой трубе установлен газоанализатор, предназначенный для непрерывного контроля содержания вредных веществ в дымовых газах (HCI , СО, 0² , пыль, S 0²). Содержание диоксинов и HF периодически замеряется центром аналитического контроля Департамента природопользования и охраны окружающей среды Правительства Москвы. Содержание HCI на выходе из дымовой трубы составляет менее 10 мг/нм³ , диоксинов и HF - не более 0,1 нг/нм³ и 1 мг/нм³ "соответственно и также не превышает европейских нормативов.

Таким образом, организация процесса сжигания ТБО и решение вопросов экологической безопасности на МСЗ № 2 позволили обеспечить самые жесткие требования по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу.