Высокотемпературное сжигание отходов
ООО “Институт Стальпроект” предлагает экологически чистую технологию переработки отходов. Стратегическим направлением в решении проблемы отходов является рециклинг.
Однако в настоящее время большинство отходов либо нецелесообразно повторно использовать по экономическим соображениям, либо не созданы соответствующие технологии. Поэтому значительную часть отходов захоранивают или уничтожают. Захоронение является более дешевым способом, однако оно по существу не решает проблему, а переносит ее решение на будущее. Наиболее радикальным способом уничтожения отходов является их сжигание. Существуют десятки способов сжигания отходов, однако наибольшее распространение имеет способ сжигания отходов в слое на колосниковых решетках. Этот способ осуществляется при температуре 800-1100оС. Продуктами сжигания является твердая зола (летучая и нелетучая) и дымовые газы. Относительно низкая температура сжигания приводит к тому, что этот способ имеет существенные экологические недостатки. В последние годы изменились представления о безопасности этого направления. Относительно низкие температуры сжигания не позволяют полностью разложить сложные органические соединения, которые остаются в твердых и газообразных продуктах сжигания. Самими опасными из этих соединений являются диоксины. В золе содержится большое количество тяжелых металлов, часть которых находится в виде растворимых в воде соединений. Объем дымовых газов велик, что увеличивает затраты на их очистку. При сжигании отходов на колосниковых решетках образуется значительное количество вторичных отходов, которые нельзя полезно использовать.
Повышение зкологических требований привело к необходимости дополнительных приемов для снижения экологического ущерба. По отношению к золе применяются химические и термические способы обезвреживания. Дымовые газы подвергают сложной многоступенчатой механической и химической очистке. Сегодня существуюет оборудование, которое позволяет обеспечить самые строгие требования по выбросам, однако при его использовании производство по сжиганию отходов превращается в сложное химическое предприятие. Сложность оборудования и технологического процесса снижает надежность его работы и увеличивает стоимость оборудования.
Радикально решить задачу повышения безопасности сжигания отходов можно путем существенного увеличения температурного уровня процесса свыше 1300оС, при этом органические вещества надежно разлагаются, а вместо золы получается инертный расплавленный материал.
Мы предлагаем технологию высокотемпературного сжигания отходов, обеспечивающую высокие экологические показатели. Процесс осуществляется следующим образом:
В печи образуют шлаковую ванну, которую интенсивно перемешивают кислородосодержащим дутьем. Температура шлаковой ванны составляет 1400-1600оС. Отходы сверху непрерывно загружают на поверхность интенсивно перемешиваемого расплава. Под действием потоков шлака отходы замешиваются в объем ванны, где происходит их окисление кислородом дутья. Минеральные компоненты отходов растворяются в шлаке и непрерывно пополняют ее объем. Выделяющиеся из ванны газы дожигаются над ее поверхностью кислородом, который подается выше уровня шлаковой ванны. Температура газов в зоне дожигания составляет 1500 -1700оС. После дожигания в печи газы направляются в котел, где производится пар энергетических параметров и затем на газоочистку. По мере накопления шлак через сифон выводится из печи и направляется на переработку. Если в отходах содержится железо или его оксиды, на подине печи формируется ванна металла по составу близкого к чугуну, который также выводится из печи по мере накопления.
Такой способ переработки отходов имеет следующие преимущества:
— Вместо загрязненной золы производится гомогенный шлак, не содержащий органических соединений, в том числе диоксинов и фуранов. Состав шлака может корректироваться присадками для придания ему нужных свойств. Шлак пригоден для производства строительных материалов непосредственно из жидкого шлака-минерального волокна, каменного литья, щебня.
— Количество пыли невелико и составляет около 1% от массы перерабатываемых отходов. Половина этой пыли возвращается обратно в печь (пыль с 1-й ступени газоочистки), вторая половина должна выводиться из производства или захорониваться, либо направляться на переработку.
— Количество дымовых газов за счет применения обогащенного кислородом дутья составляет 1500-1600 нм3/т отходов, что в 3,0-3,5 раза меньше, чем при использовании для сжигания воздуха.
— За счет ступенчатого сжигания содержание оксидов азота до газоочистки составляет около 70 мг3/нм3.
— Примерно половина содержащихся в отходах серы, хлора и фтора связываются в твердые соединения, которые улавливаются аппаратами газоочистки без использования химических методов.
— Температура в зоне дожигания и время пребывания в ней газов обеспечивают полное разложение и сгорание органических соединений.
Пилотная установка по переработке отходов в шлаковом расплаве была построена в Южной Корее в рамках исследовательской программы министерства экологии Кореи и фирмы “Samsung Heavy Industries”. ООО “Институт Стальпроект” спроектировал печь, выдал задания на вспомогательное оборудование, разработал технологию процесса, принял участие в пуско-наладочных работах. Корейская сторона спроектировала вспомогательное оборудование и построила пилотную установку.
Аппаратная схема пилотной установки
Производительность пилотной установки до 1т отходов в час. Отходы из бункеров дозируются на конвейер, по которому загружаются в печь. Металл и шлак выводятся из печи по мере накопления. Дымовые газы направляются в камеру дожигания, затем в котел, циклон, через дымосос в трубу Вентури и мокрый скруббер. В качестве дополнительного топлива использовался природный газ, уголь, и измельченные изношенные автомобильные покрышки. В ходе испытаний были отработаны все основные элементы технологии. Проверены и усовершенствованы приемы управления процессом. Подтверждена возможность переработки в шлаковом расплаве отходов различной калорийности и состава, как по отдельности, так и в различных сочетаниях. Подтверждены экологические преимущества процесса.
Короткий фильм дает наглядное представление о конструкции установки и элементах технологии высокотемпературного сжигания отходов.