Пиролизная инсинерация

В отличие от обычных инсинераторов в этих установках происходит пи-ролиз как в плазменных конвертерах. Техническое существо этого решения заключается в нагреве исходных отходов в термическом конвертере до тем­ператур от 650 до 990°С без доступа воздуха (кислорода и азота).

Высокий уровень температур, отсутствие свободного кислорода и азота (балласт) в конверторе полностью исключает процессы горения и создает идеальные условия интенсивного протекания чистого процесса пиролиза -термического разложения органической части ТБО на газообразный продукт (горючий газ - пирогаз) и твердый мелкозернистый углеродистый остаток -пикарбон.

Образовавшийся газ поступает в следующую камеру - узел термического окисления (горения как такового). Состав газа таков - угарный газ, углекис­лый газ, водородосодержащие соединения типа НС1, HF, H2S, и др. и некото­рое количество азота.

В узле термического окисления поддерживается температура от 870 до 1200°С и происходит сжигание горючего газа. Малое содержание негорючего балласта обеспечивает газу высокое качество как топливу или технологиче­скому газу, в его составе не содержится окисных соединений типа SOX, NOX и др., а также нет условий образования таких канцерогенов как диоксин, фу-ран, бензапирен и др.

Сжигание пирогаза обеспечивает и частичный нагрев пироконвертора, что приводит к очень небольшому расходу дополнительного топлива - дизельно­го топлива, газа.

Фирма «ATI INCINERATEURS MULLER» (Франция) производит пиролизные инсинераторы «Мюллер». Настоящие установки созданы для уничтожения любого вида сгораемых отходов:

-опасных медицинских классов «Б», «В» и «Г» всех видов

-опасных биологических отходов ветеринарии, животноводства, птице­
водства, мясоперерабатывающей и пищевой промышленности, скотобоен

-отходов фармацевтической промышленности

-стойких органических загрязнителей

-непригодных и запрещенных сельскохозяйственных ядохимикатов

-отходов производств (твердых, включая пластики, содержащие хлориро­
ванные углеводороды; жидких, в т. ч. и высокотоксичных, содержащих неф­
тепродукты)

-осадков сточных вод после различных очистных сооружений

-газообразных «хвостов» ТБО и т. п.

Инсинераторы «Мюллер» имеют широкий модельный ряд разной мощно­сти: от 5 кг/час до 2 т/час. Кроме инсинераторов фирма-производитель вы­пускает также крематории.

Применяемые в конструкции инсинераторов запатентованные ноу-хау по­зволяют достигать высокой степени сжигания отходов и, что особенно важно, дожигания образующихся газов. Инсинераторы снабжены разными уров­нями газоочистки и соответствуют требованиям Директивы ЕС 76/2000.

Рисунок 8 - Установка «Мюллер» СР. 50 (50 кг/час), смонтированная в 20-футовом контейнере

С 2005 года ООО «Ньюстер» является официальным партнером в России и странах СНГ компании «ATI INCINERATEURS MULLER s.a.s.», мирового лидера в производстве оборудования для термического уничтожения опас­ных органических отходов.

Фирма «Pennram» (Санкт-Петербург). Превосходящие экологические показатели инсинераторов «Pennram» достигаются посредством уникальной технологии высокотемпературного пиролиза. Как следствие процесс высоко­температурного пиролиза обеспечивает соответствие выбросов загрязнителей с дымовыми газами Директиве 2000/76/ЕС.

Для сравнения многие установки прямого сжигания, используемые в Рос­сии, для обеспечения приемлемых показателей по составу выхлопных газов требуют ежедневно тонны воды и сотни литров щелочной смеси, которые на­сыщаются продуктами горения, а затем сливаются в канализацию.

Кроме того, при примерно одинаковой стоимости установки альтернатив­ных производителей затрачивают в несколько раз больше топлива (природ­ного газа), чем инсинераторы «Pennram». Себестоимость уничтожения 1 кг отходов для «Pennram» в 2-3 раза дешевле, чем для других методов утилиза­ции отходов.

Основные особенности пиролизных инсинераторов Pennram:

-отсутствие дыма и запаха при эксплуатации установки;

-сокращение исходной массы отходов на 95-99.5%;

-нейтральность золы, возможность ее дальнейшей утилизации;

-100% обеззараживание отходов от патогенных микроорганизмов;

-100% обеззараживание токсичных органических соединений;

-максимальная экономия топлива;

-минимальные эксплутационные затраты;

-соответствие мировым стандартам уничтожения медицинских отходов;

-заводская гарантия 2-3 года;

- срок эксплуатации без капитального ремонта более 20 лет.

Принцип работы завода «Pennram» заключается в изготовлении инсинера-торов под конкретный заказ исходя из количества, типа отходов, их особен­ностей, требований к чистоте золы и выхлопа, используемого топлива и т. п.

В зависимости от требований заказчика на инсинератор может быть установлено различное дополнительное оборудование: система автоматической загрузки мусора, система очистки камеры инсинератора от золы, гидравлический подъемник мусорного контейнера, бак для дизельного топлива и т. п.

Пенрам-400 состоит из первичной камеры, способной принять 180 кг отходов в час, вторичной камеры, устройства накопления и подачи отходов, трубы с воздушными фильтрами и системы управления и контроля.

Первичная камера оснащена газовыми или дизельными горелками, способными сжечь до 25 куб. м газа или 20 л дизельного топлива в час. В этой камере при дефиците кислорода и температуре 600-700°С происходит пиролитическое разложение отходов. Твердый остаток пиролиза - зола в Пенрам-400 удаляется либо вручную, либо специальным устройством.

Рисунок 9 - Пенрам-400 (до 1200 кг/ч)

В случае ручной выгрузки время работы Пенрам-400 ограничено объемом приемной камеры и обычно составляет 12-16 часов, после чего необходимо 2-3 часа на выгрузку золы. В случае автоматического удаления золы инси­нератор может работать круглосуточно.

Во вторичной камере происходит термическое дожигание пиролизных га­зов из первичной камеры. Время пребывания газов в камере 1 с, температура дожига 1000°С. Во вторичной камере также есть горелка способная сжечь до 50 куб. м газа или 40 л дизельного топлива в час.

Потребление топлива зависит от состава и влажности отходов.

Размеры Пенрам-400 - 5,6x3,3x12,6 м (12,6 - высота трубы). Вес 12 тонн.

Пенрам-400 относится к большим установкам. Существуют также малые и средние установки, которые применяют при различных учреждениях, хозяйствах и т. д., и модульные установки мощностью до 2500 кг/ч (Пенрам-2500). Для размещения ПУ Пенрам-2500 требуется около 300 м площади. Установ­ки одной модели могут значительно различаться по внешнему виду.

Фирма также изготавливает установки для переработки жидких отходов и крематории, действующие по тому же принципу.

ООО НПО "ЭКОТЕХСПЛАВ" (Переславль-Залесский, Россия) по разработке сотрудников ОАО "ЭНИН им. Г.М. Кржижановского", изготавли­вает установку "ЭЧУТО 150.03", предназначенную для экологически чистого уничтожения твердых отходов, содержащих органику.

"ЭКОТЕХСПЛАВ" является разработчиком, сейчас установки производит московское ООО «ВП-сервис».

Технология утилизации предусматривает последовательно осуществляе­мые пиролиз (газификацию) несортированных отходов и дожиг коксового остатка в камере термического разложения (КТР) с внешним обогревом. Вы­деляющаяся парогазовая смесь (ПГС) поступает из КТР в двухконтурную го­релку топочной камеры установки, ее горючие компоненты сгорают, а обра­зующиеся дымовые газы, отдав тепло на нагрев КТР, пройдя каталитический картридж, теплообменник и скруббер, выбрасываются в атмосферу. Полу­кокс дожигается внутри КТР в режиме, регулируемом количеством подавае­мого воздуха, а образующиеся дымовые газы проходят тот же путь через то­почную камеру и систему дымоходов. Выгрузка балласта производится по мере его накопления.

В установке могут уничтожаться разнообразные сочетания материалов, с содержанием органики не менее 15%. Допускается присутствие в исходных отходах до 50% жидких материалов.

Предельно допустимая влажность загружаемой массы, позволяющая вы­держать проектное время цикла, - 90%.

Установки могут работать как в непрерывном, так и в периодическом ре­жиме. Загрузка отходов полуавтоматическая.

Приоритетное направление использования - утилизация постепенно на­капливающихся отходов в медицинских учреждениях. Биоотходы должны подвергаться обеззараживанию в установках СВЧ.

Рисунок 10 - Установка «ЭЧУТО 150.03»

Установки размещаются под навесом или в ангаре легкого типа.

Возможно изготовление установок в блок-модульном исполнении.

Исследования, проведенные организациями Минздрава РФ, подтвердили экологическую чистоту отходящих газов и образующегося коксозольного ос­татка.

Содержание вредных веществ в атмосфере от выбросов установки, не превышает значений предельно допустимых концентраций - ЦЦК м.р. (СО < 5,0; SO2 < 0,5; NO2 < 0,085 мг/м3; диоксины + фураны < 0,5 пг/м3).

Первая установка была апробирована в локомотивном депо Улан-Удэ. По­ступила она туда в марте 2005 года. В мае 2006 года «ЭЧУТО» вышла из строя. В акте о выводе ее из эксплуатации указаны причины: «поведен весь объем камеры термического разложения, изготовленной из листового железа толщиной 2 мм, нарушена плотность сварочных швов, частично прогорел металл».

Таким образом, установка «ЭЧУТО» не доработана и не отвечает необхо­димым требованиям эксплуатации. Распространения на российском рынке, несмотря на малую конкуренцию, она не получила.

Сжигание на колосниках

Сжигание на колосниках в слоевой топке считается самой распространен­ной технологией. По этому методу работают большинство зарубежных мусо­росжигательных заводов и все, построенные до настоящего времени в Рос­сии.

Огневой метод является самым давним способом высокотемпературного воздействия. Данный процесс реализуется обычно в двухкамерных печах, в одной из камер которой сжигаются отходы на специальной колосниковой решетке, а в другой производится дожигание образующихся газообразных горючих компонентов. Образующиеся твердые остатки в зависимости от их состава должны поступать на соответствующую дальнейшую стадию обра­щения (захоронение и др.). Установка должна обеспечивать безопасность очаговых остатков, необходимую очистку уходящих газов, возможность пе­реработки влажных (жидких) отходов.

Для сжигания отходов разработаны различные конструкции установок, сжигающих твердые отходы на колосниковой решетке.

Независимо от конструкции топки мусоросжигательная установка должна обеспечить: хорошее перемешивание частей мусора для усреднения состава и выравнивания горения; перемещение составляющих мусора и его отдельных порций для обеспечения процесса воспламенения и доступа воздуха в слой; поддержание достаточно высоких температур, гарантирующих воспламене­ние и устойчивое горение мусора; дожигание газообразных и твердых про­дуктов неполного сгорания мусора.

МСУ, как законченная система общей технологической линии термиче­ского обезвреживания ТБО, состоит из: а) система подачи топлива (ТБО), б) механическая (или специальная) топка с обслуживающими механизмами, в)

котел-утилизатор, г) система подготовки воды, д) система подачи воздуха (воздухонагревателя), е) система удаления золы и шлака, ж) система очистки уходящих газов.

Принцип действия установки следующий. Из бункера-накопителя отхо­ды грейфером подаются в бункер печи и сбрасываются в приемный валок ко­лосниковой решетки. По мере продвижения по решетке отходы подсушива­ются, воспламеняются, горят и выгорают. Первичный воздух для горения по­дается под валки в специальный короб-течку, через которую удаляется про­валивающийся шлак. Разогрев топочного пространства до 800°С обеспечива­ется растопочными горелками. Для пуска мусоросжигательных установок используют газ или жидкое топливо. Для более полного выгорания летучих составляющих ТБО на боковых стенках топки предусматривается подача вторичного дутьевого воздуха. Вторичный воздух подается в рабочее про­странство печи над слоем отходов. Дымовые газы из зоны горения движутся по направлению к месту загрузки, подсушивая отходы.

Для установок, работающих на несортированных ТБО, основной метод сжигания - слоевой. В дальнейшем будем рассматривать МСУ, работающую на несортированных или частично подготовленных к сжиганию ТБО, что со­ответствует ситуации с российским мусором.

Для сжигания влажных ТБО часть первичного воздуха должна нагревать­ся до 250-300°С. Воздух с такой температурой можно получать от внешнего специального устройства или газового воздухоподогревателя. При сжигании ТБО с теплотой сгорания более 6,6 МДж/кг температура первичного воздуха может быть в диапазоне 100-120°С. Проблема состоит в том, что при теплоте сгорания ТБО менее 6000 кДж/кг не обеспечивается необходимое время (не менее 2,5 сек.) воздействия на продукты сгорания температуры более 850 °С, что является обязательным условием при термической переработке ТБО.

Известно, что увеличить температуру в топке и тем самым продлить время воздействия высоких температур на топочные газы можно путем повышения температуры первичного воздуха, необходимого для горения. Подогрев воз­духа на мусоросжигательных заводах осуществляют, как правило, в паровых или водяных калориферах, так как использование принятых в энергетике ре­генеративных и трубчатых воздухоподогревателей недопустимо из-за интен­сивной низкотемпературной коррозии. Внедрение воздухоподогревателя по­зволяет довести производительность каждой технологической линии до про­ектного значения при соблюдении экологических требований к термической переработке отходов.

Мусоросжигательные установки, являясь одним из звеньев системы пред­приятий по охране окружающей среды от ТБО, не должны быть источником повторного загрязнения среды. Особо надежной должна быть система очист­ки уходящих газов.

Число очистных подсистем в системе очистки уходящих газов определя­ется множеством факторов: составом ТБО, местом расположения МСЗ, кли­матическими условиями района, конструкцией установки и режимом ее ра­боты. В дымовых газах МСЗ могут содержаться мельчайшие недогоревшие горючие частицы мусора (недожог), окись углерода, окись серы, сероводо­род, органические соединения - альдегиды, фенолы, эфиры, кислоты, угле­водороды (в том числе полициклические углеводороды ароматического ря­да), а иногда и хлористый водород. Всем этим определяются повышенные требования к оборудованию мусоросжигательных заводов, особенно к аппа­ратам по очистке дымовых газов.

Дата добавления: 2014-11-20