Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (Тимонин А.С. - Инженерно-экологический справочник), страница 214

Основное оборудовапие для переработки пгвердых отходов зов; необходимость применения дорогостоящих жаростойких материалов для изготовления полого вала и скребковых мешалок, подвергающихся воздействию высоких температур и коррозионной среды; необходимость частой замены скребковых зубьев вследствие прогорания их в местах погружения в горящий слой осадков и механической поломки; высокие капитальные и эксплуатационные затраты.

Реакторы с псевдоожиженлым слоем Для огневого обезвреживания жидких, твердых и пастообразных отходов применяют реакторы с псевдоожиженным слоем. Основой для разработки конструкций реакторов этого типа явились соответствующие аппараты, применяемые в химической технологии. Принцип работы реакторов с псевдоожиженным слоем состоит в подаче горючих газов (воздуха) через слой инертного материала (песок с размером частиц 1 — 5 мм), поддерживаемого колосниковой решеткой. При критической скорости потока газа инертный слой переходит во взвешенное состояние, напоминающее кипящую жидкость.

Поступивший в реактор отход интенсивно перемешивается с инертным слоем, при этом существенно интенсифицируется теплообмен. Псевдоожижение слоя материала может быть осуществлено в реакторах различных конструкций с горизонтальными перфорированными перегородками, предназначенными для поддержания матсриала до и после псевдоожижения, а также для равномерного распределения ожижающего агента по сечению ап- парата (рис. 4.19). Реактор с псевдоожиженным слоем для сжигания осадков изготовляют диаметром от 2,7 до 9 м.

Осадки подают в реактор либо над слоем инертного носителя (песка), либо непосредственно в слой. Обычно осадки бытовых сточных вод подают в слой носителя. Процессы в псевдоожиженном слое проводят при температурах, не приводящих к расплавлению или спеканию реагирующих материалов. В псевдоожиженном слое можно сжигать битуминозные сланцы, бурые угли с высоким содержанием золы, углесодержащие остатки после сгорания и т. п. Интенсивное перемешивание частиц при сжигании Рис.4.19. Схема реактора с псевдоожижениым слоем: 1 — воздух для псевдоожижения; 2 — твердый продукт", 3 — слой инертного носителя (песок) в твердой фазе; 4 — гранина псевдоожиженного слоя; 5 — корпус; б — унос золы; 7 — поток загружаемых отходов; 8 — загрузка отходов; У вЂ” отходящие газы; 1Π— сепаратор; П вЂ” возврат пыли; 12 — решетка 1009 Глава 4.

Оборудование для термических методов переработки отходов топлива в таких реакторах обеспечивает высокую теплопередачу между слоем и поверхностями нагрева, погруженными в слой, что приводит к уменьшению габаритов котлоагрегата. Для связывания оксидов серы в псевдоожижснный слой добавляют известняк или доломит, в результате чего образуется нейтральный сульфат кальция. На рис. 4.20 и 4.21 приведены схемы установок с реакторами псевдоожиженного слоя фирмы «1 пгя1». Целесообразность сжигания осадков сточных вод методом псевдоожижения следует определять с учетом его достоинств и недостатков, К основным достоинствам метода относятся: интенсивное перемешивание твердой фазы, приводящее практически к полному выравниванию температур, концентрации и других параметров по объему псевдоожиженного слоя; благопри- Рис. 4.20. Схема установки фирмы «1лпр» с реактором псевдоожиженного слоя 1010 Рис.

4.21. Схема реактора с псевдоожиженным слоем и предварительной подсушкой шламов фирмы «1цгд1»: 1 — топка; 2 — кипяший слои; 3 — камера горения; 4 — зоны распределения шлама; 5— узел подачи и выгрузки инертного носителя; 6 — контур циркуляции дымовых газов; 7— подогреватель воздуха; 8 — камера дожигания;  — воздух; Д. г. — дымовые газы; Т— топливо ятные гидродинамические условия, определяемые повышенной относительной скоростью газа; развитая поверхность частиц осадков, обеспечивающая достаточно высокую удельную производительность слоя; небольшое гидравлическое сопротивление слоя; возможность использования довольно крупных частиц осадков; отсутствие движущихся и вращающихся частеи; сравнительно простое устройство реактора и возможность автоматизации процесса обезвреживания.

К наиболее существенным недостаткам метода псевдоожижения осадков относятся: неравномерность Часть 1Х. Ословлое оборудование для лереработки твердьп отходов времени пребывания в слое обрабатываемых частиц твердой фазы (например, в равной степени возможны проскок частиц и их нахождение в слое дольше среднестатистического времени пребывания); возможность слипания и спекания твердых частиц; необходимость установки мощных пылеулавливающих устройств на выходе дымовых газов из слоя, особенно при разнообразном гранулометрическом составе твердой фазы; необходимость во многих случаях подогрева ожижающего агента и установки рекуператоров из легированных сталей; ограниченность рабочих скоростей ожижающего агента пределами, соответствующими началу псевдоожижения твердой фазы и ее уносу из слоя.

Циклонные и комбинированные реакторы Наиболее эффективными универсальными реакторами для огневого обезвреживания промышленных отходов являются циклонные реакторы. Их достоинства обусловлены, главным образом, аэродинамическими особенностями (вихревой структурой газового потока), обеспечивающими высокую интенсивность и устойчивость процесса сжигания топлива с очень малыми тепловыми потерями при минимальных избытках воздуха, а также наиболее благоприятные условия тепло- и массообмена между газовой средой и каплями (частицами) отхода вследствие больших относительных скоростей и высокой степени турбулентности.

Все это позволяет создавать малогабаритные реакторы с удельными нагрузками, в десятки раз превышающими нагруз- ки барабанных, многоподовых, шахтных и других печей. Небольшие габариты циклонных реакторов и эффективная центробежная сепарация позволяют использовать водоохлаждаемую гарниссажную футеровку взамен кирпичной. Это дает возможность, вопервых, обезвреживать сильно минерализованные отходы с улавливанием подавляющего количества (80 — 90 %) минеральных веществ и выпуском их из реактора в виде расплава и, во-вторых, длительное время эксплуатировать реактор без существенного увеличения теплопотерь в окружающую среду.

В реакторе, представленном на рис. 4.22, по существу, совмещены циклонный и слоевой принципы организации огнетехнического процесса. Рис. 4.22. Циклонный реактор фирмы «исав» (Великобритания) лля сжигания пастообразных осадков сточных вод: 1 — вращающийся под; 2 — отвсрстис для выпуска шлака; 3 — отклоняющее устройство; 4 — ввод осадков; 5 — ввод топлива и воздуха 1011 Глава 4. Оборудование для терл~ических методов переработки отходов Использование циклонных реакторов, разработанных для ликвидации сточных вод, при обезвреживании жидких шламов, суспензий, пульп возможно в случае замены механических форсуночных устройств пневматическими (в том числе акустическими) или ротационными распылителями, характеризующимися достаточно большими проходными сечениями. Циклонный реактор в этом случае может быть вертикального или горизонтального типа. Американскими фирмами «Сепега1 Е1ес!пс Со.» и «Ооп-011чег 1пс.» разработаны циклонные реакторы для сжигания диспергированных твердых отходов и пастообразных осадков сточных вод.

Поток смеси распыленных отходов с воздухом подводится в горизонтальный циклонный реактор (рис. 4.23), где органические вещества сгорают, а минеральные примеси выносятся дымовыми газами и частично улавливаются в циклонном сепараторе. Рис. 4.23. Схема горизонтального циклонного реактора фирмы «Оепсга! Е!сс!г!с Со.» (США) для сжигания твердых пыле- видных отходов: ! — камера сгорания; 2 — кожух; 3 — огнеупорные материалы; 4 — штуцер подвода материала; 5 — горелка; 6 — воздушная кальдера; 7 — трубопровод; 8 — вентилятор; 9 — дымовая труба 10!2 Рис. 4.24.

Схема циклонного реактора для огневого обезвреживания пастообразных осадков: 1 — питатель-распылитель: 2 — камера сгорания; 3 — пережим; 4 — газоход; 5 — горелка дополнительного топлива; Т вЂ” топливо; В— воздух; Д.

г. — дымовые газы Для снижения габаритов реактора НПО «Техэнергохимпром» разработало реактор для сжигания осадков во встречных соударяющихся струях газовзвсси. Диспергированные осадки с помощью питателей-распылителей вводят по оси циклонного реактора 2 (рис. 4.24) двумя прямолинейными потоками навстречу друг другу. Каждый из , встречных потоков по ходу в реакторе подсушивается, прогревается и проходит в зону столкновения потоков полностью подготовленным для сжигания. В этой зоне (примерно в сечении пережима) частицы осадков обладают минимальной кинетической энергией вследствие потерь ее при движении частиц вдоль печи и в результате столкновения частиц противоположных потоков. В зону столкновения потоков тангенциально к окружности реактора с помощью горелок 5 поступает топливовоздушная смесь и здесь сгорает.

Вихревой поток продуктов сгорания топлива подхватывает горящие частицы пастообразных осадков и уносит их, переме- Часть УХ Ословлое оборудование дяя лереработки твердых олподов щая от периферии реактора к зонам подачи. Продукты сгорания выбрасываются из реактора по тангенциальным каналам. Наиболес крупные частицы, кинетическая энергия которых достаточна, чтобы они прошли без задержки зону столкновения, также попадают в вихревой поток продуктов сгорания, перемещаются с ним в зону ввода противоположного потока осадков и сгорают.

4.3. Плазменные установки Плазменный метод применяют для обезвреживания жидких и газообразных отходов двумя путями: плазмохимической ликвидацией особо опасных высокотоксичных отходов; плазмохимической переработкой отходов с целью получения товарных продуктов. Особо токсичные, канцерогенные и другие опасные отходы, на которые установлены жесткие нормы ПДК в воздухе, воде и почве, могут подвергаться обезвреживанию в плазмс. При температурах выше 4000 'С за счет энергии электрической дуги в плазмотроне молекулы кислорода и отходов расщепляются на атомы, радикалы, электроны и положительные ионы.

При остывании в плазме протекают реакции с образованием простых соединений СО„Н,О, НС1, НГ, Р40„и др. Степень разложения полихлорбифенилов, метилбромида, фенилртутьацегата, хлор- и фосфорсодержащих пестицидов, полиароматических красителей достигает 99,9998 %. Испытания, включающие деструкцию смесей СС1, с метилэтилкетоном и водой и деструкцию трансформаторного масла, содсржащего 13 — 18 % полихлорированных бифенилов и столько же трихлорбензола, показали, что эффективность уничтожения хлорсодержащих компонентов превысила 99,99995 %.