Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (1044950), страница 109
Текст из файла (страница 109)
Утилизация твердых бытовых отходов Загрузка Реактор Камера Высоко- Котел- отходоВ пиролиза температурного утилизатор Система газоочистки ТБО, сточ Е ~О о ч о о Центральное ~в С» о отопление Черные ЦВетные Стекло, абра- Гранулирометаллы металлы зи4 керамика Ванныб шлак Рис. 9.14. Схема переработки отходов по технологии фирмы «Яетепз К%0ь кого газа и пиролитического твердого остатка (смесь углерода и минеральных компонентов); выделение из пиролитического остатка металлов и минеральных компонентов (камни, стекло и пр.) грохочением (отбирают фракцию более 5 мм, выход которой равен 12 — 13 %); отделение черных и цветных металлов от минеральных компонентов; измельчение углеродистого остат- В получаемом на выходе из пиролитического барабана материале все органические составляющие исходных ТБО превращены в углеродистый остаток, который отделяют от минеральной части грохочением.
Поскольку температура в пиролизной печи (450'С) существенно меньше, чем в печи сжигания (850 С), в первой из них многие компоненты ТБО (черные и цветные металлы, стекло и пр.) не претерпевают никаких изменений, а лишь очищаются от орга- ка на угольной мельнице до крупности менее 100 мкм; совместное сжигание при небольшом избытке воздуха угольной пыли и пиролитического газа при температуре 1300 С с образованием расплава шлака (выход шлака !2 — 13%); утилизацию тепла дымовых газов в котле-утилизаторе и выработку электроэнергии в турбогенераторе (350 — 450 кВт ч/т).
нических загрязнений, что упрощает их выделение и утилизацию. Отделение минеральной составляющей отходов перед процессом сжигания существенно повышает экологическую безопасность метода, так как в дымовые газы и золу переходит существенно меньшее количество вредных веществ (прежде всего, тяжелых металлов), Основными достоинствами характеризуемого метода являются его автогенность (процесс не требует под- Часть ГХП. Технологические решения тз утилизации твердых отхадав Газоочистка Газификация Загрузка Пиролиз Рис. 9.15. Схема переработки отходов по технологии фирмы «Хое11» вода энергии) и получение экологически безвредного шлака (используется в качестве щебня).
Основные недостатки метода составляют дробление всей массы исходных ТБО и грохочение углеродистого продукта пиролиза, представляющего собой сажистый, сильно пыляший материал, загрязняющий отделяемые минеральные компоненты (последние переходят в класс +5 мм). Следует отметить также, что использование барабанной печи с лопастями представляется не самым удачным вариантом для пиролиза ТБО, так как в результате плавления содержащихся в отходах пластмасс такие конструкции склонны к забиванию.
Повышения надежности технологии, вероятно, можно добиться, перерабатывая лишь горючую фракцию ТБО, которая по сравнению с исход- ными ТБО более стабильна по составу, имеет более высокую теплотворную способность и меньшее содержание балластной минеральной части.
В этом случае, по-видимому, можно будет отказаться от операции грохочения пиролитического остатка, которая сопровождается образованием большого количества трудно улавливаемой угольной пыли, и использовать более эффективную технологическую схему переработки. Пи олиз-гази ика я и чепце синте -газа и и с вместн й т мооб- б тке пи огаза и сева и ованног гле и т го остатка с исполъзова- ЩЩ,ДЯДЕ., Головная часть технологической схемы данного метода, разработанного фирмой «ИоеН» (рис. 9.15), во многом аналогична схеме, рассмотренной выше в предыдушем разделе, и Глава У. Утилизация твердых бытовых отходов включает пиролиз дробленых ТБО в барабанной печи при 550'С (в отличие от названной предыдущей технологии используется полая барабанная печь), сепарацию черных и цветных металлов из твердых продуктов пиролиза, тонкое измельчение не содержащего металлов материала.
Продукт последней операции под большим давлением инжектируют в верхнюю часть реактора газификации, куда вводят также технический кислород и раздельно подают остальные продукты пиролиза: охлажденный пирогаз, отцеленный от пиролизных масел и воды, и жидкие продукты пиролиза (масла, вода) со следами пыли. Процесс газификации, т.е.
частичное окисление в пламени техническим кислородом, осуществляют в цилиндрической реакционной камере, контуры которой ограничены охлажцаемыми водой трубчатыми стенками. При разложении органических веществ в реакторе образуется газ, соцержаший СО и Н„и свободный от высокомолекулярныхуглеводородов. Температуру реакции устанавливают таким образом, чтобы обеспечить плавление минеральных веществ, содержащихся в исходном материале. Расплав стекает по охлажцаемым стенкам реактора в виде пленки шлака. Жидкий шлак и синтез-газ выводят из зоны реакции через разгрузочное отверстие. В любой гочке реактора температура газа выше гемпературы шлака.
В зоне охлаждения, находящейся ниже реакционной камеры, газ и шлак совместно охлаждают холодной водой, впрыскиваемой через форсунки. Газ выводят из зоны охлаждения с температурой 150 — 210 'С в зависимости от давления. Шлак отверждают $70 и в форме гранул удаляют через шлюзовой затвор.
Предварительно очищенный в зоне охлаждения газ подвергают дополнительной очистке от соединений серы. Сера, попадающая в процесс в составе исходного сырья, находится в форме сероводорода, который может быть относительно просто отделен и переведен в элементную серу, передаваемую для реализации потребителям. Сточные воды из зоны охлаждения содержат практически все твердые примеси, содержащиеся в неочищенном газе; хлориды щелочных металлов и аммония, следы сероводорода. Эту воду можно удалить или вернуть в процесс после извлечения из нее растворенных газов и твердых частиц.
Конденсат, получаемый при охлаждении синтез-газа, впрыскивают в зону охлаждения. Синтез-газ может быть либо направлен в процесс синтеза метанола или этанола (из-за нестабильного морфологического состава ТБО такой способ утилизации малоэффективен), либо на сжигание в энергоустановках. Затраты на получение кислорода при реализации этой технологии компенсируются существенным упрощением отделения очистки дымовых газов (получаемый в процессе синтез-газ требует простой схемы очистки) и возможностью энергетического использования синтез-газа.
ннтез-г п с вмест ой те мооб- а тке пн ог за е стого ос- атка н мине альной к нн пользованием обога енн го кисло дом отья. По технологии, разработанной фирмой «ТЬеппозе1ес1э и охарактеризованной на рис. 9.16, исход- Часть )7П. Технологические решения по утилизации твердых отходов Газоочистка Металл Шлак Рис. 9.16. Схема переработки отходов по технологии фирмы «Треплом!ес)» 471 ные ТБО последовательно подвергаются дроблению, прессованию и пиролизу при температуре 600 'С в печи туннельного типа длиной 15 м. Из пиролизной печи твердый углеродистый остаток вместе с минеральными компонентами, включая металлы, направляют в реактор газификации вертикального типа. В качестве газифицирующего агента используют кислород.
Газификация с образованием оксида углерода происходит в нижней части реактора при контакте углеродистого остатка с кислородом. Температура при этом повышается до 2000 С, и образовавшийся расплав поступает в шлаковую ванну, где раз- л евое и и к ме ное сжигание пе и ьно п г т вленных отхо ов совместно с и и о ным топ ивом в топках не гетических кот ов Начиная с середины 70-х годов, за рубежом находит применение метод совместного сжигания ТБО и энергетического топлива. Применение такой технологии обеспечивает эффектив- деляется на два слоя — металлический и собственно шлаковый. Образующийся синтез-газ выводят из верхней части реактора при 1200 С, охлаждают и подвергают очистке.
Очищенный синтез-газ сжигают с утилизацией энергии. Основными недостатками процесса «Тйеппозе1ес)» считают дробление всей массы исходных ТБО и отсутствие их предварительной сортировки, загрязнение синтез-газа летучими тяжелыми металлами (свинец, кадмий, ртуть, олово) и связанное с этим усложнение газоочистки, проблематичность утилизации металлического расплава. нос обезвреживание отходов„позволяет экономить до 20% энергетического топлива и создать условия для стабильной выработки тепла. Кроме того, исключается необходимость создания новых специальных дорогостоящих агрегатов для сжигания отходов. Достаточно произвести реконструкцию уже работаюших парогене- Глава 9.
Утилизация твердых бытовых отходов раторов или внести изменения в конструкцию серийных агрегатов. Предполагают, что слоевое или камерное сжигание специально подготовленных отходов в топках энергетических котлоагрегатов или в цементных печах в ближайшее десятилетие получит широкое применение. В США и Великобритании с 70-х годов проводят работы по выработке из отходов топлива «Кегцзе Веп~ед Рце!» (КОЕ), которое можно длительное время хранить и транспортировать на относительно большие расстояния.
Однако теплотехнические свойства топлива, получаемого этими странами, различны. В США стремятся получить высококачественное топливо (далее — продукт), что связано с высокими капиталовложениями, а Великобритания создает простые дешевые способы получения продукта низкого и среднего качества, В то время как в США экономичными являются установки производительностью от 1000 т/сутки перерабатываемых отходов и выше, в Великобритании это значение снижено до 200— 300 т/сутки. В технологическом процессе получения продукта подавляющее большинство схем на первом этапе подготовки включает дробление отходов и последующую сепарацию черных металлов. Некоторые системы ограничиваются этими двумя операциями. В гаком случае продукт содержит значительный процент балластных Фракций и его складирование и транспоргировка не оправданы.
Однако, как правило, при изготовлении продукга не ограничиваются измельчением и сепарацией, а применяют аппарагы для разделения (различные сита, воздушные, баллистические и другие виды сепаратов) и агрегаты для уплотнения, позволяющие гранулировать и брикетировать сырье. Полученное таким способом топливо удобно складировать и транспортировать. Выбор способа получения продукта в значительной степени зависит от вида отходов, их состава, а также последующего способа использования синтетического продукта.
Естественно, что по мере усложнения процесса получения продукта возрастают капиталовложения и эксплуатационные расходы. Способы получения продукта отличаются, во-первых, качеством топлива и, во-вторых, удельным количеством топлива на тонну отходов. Продукт можно использовать в качестве основного или дополнительного топлива. Во втором случае в камеру сгорания его можно подавать вместе с основным топливом (например, углем). Многие котельные установки, оборудованные устройствами для удаления шлака и летучей золы, нуждаются лишь в небольших модификациях для работы на продукте. При проектировании совместного сжигания необходимо провести ряд сравнений угля и продукта. Следует учитывать свойства топлива: теплоту сгорания, химический состав, включая Х, Б, Р и С1, состав золы, шлака и температуры их плавления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
