7_Литосфера

3.Сжигание

ТКО – гетерогенная смесь, в которой присутствуют почти все химические элементы в виде различных соединений (углерод по массе – 30%, водород по массе – 4%). Теплотворная способность ТКО в промышленных странах – 1900-2400 ккал/кг.

Сжигание ТКО – окислительный процесс.

Главными продуктами сгорания углерода и водорода являются соответственно

СО2 и Н2О.

Необходимо учитывать, что при сжигании происходит выброс потенциально опасных элементов, характеризующихся высокой токсичностью, летучестью и содержанием, например, соединения галогенов (фтор, хлор, бром), азот, сера,

тяжелых металлов (медь, цинк, свинец, кадмий, олово, ртуть).

В зависимости от температуры процесса все методы термической переработки ТКО можно разделить:

•процессы при t t плавления шлака

•процессы при t t плавления шлака

Два пути образования диоксинов и фуранов при термической переработке ТКО:

•первичное образование в процессе сжигания ТКО при температуре 300-600°С;

•вторичное образование на стадии охлаждения дымовых газов, содержащих HCl, соединения меди (и железа) и углеродсодержащие частицы при температуре 250450°С (реакция гетерогенного оксихлорирования частиц углерода).

Температура начала распада диоксинов – 700°С , нижний температурный предел образования диоксинов – 250-350°С.

Чтобы обеспечить снижение содержания диоксинов и фуранов до требуемых норм при сжигании на стадии газоочистки (0,1 нг/м3) должны быть реализованы так называемые первичные мероприятия, в частности, «правило двух секунд» –

геометрия печи должна обеспечить продолжительность пребывания газов не менее 2 сек в зоне печи с температурой не менее 850°С (при концентрации кислорода не менее 6).

Сжигание при t t плавления шлака

•слоевое сжигание, требующее принудительного перемешивания и перемещения материала (на подвижных колосниковых (переталкивающих) или валковых решетках и во вращающихся барабанных печах);

•сжигание в кипящем слое (стационарном, вихревом или циркулирующем);

•газификация топлива из отходов (сжигание-газификация в плотном слое кускового материала, реализуемое без принудительного перемешивания и перемещения материала).

Впромышленной практике в настоящее время широко применяют два метода термической переработки ТБО:

•слоевое сжигание на колосниковых решетках при температуре 900-1000°С;

•сжигание в кипящем слое при температуре 850-950°С (этот режим

сжигания является экологически и технологически обоснованным).

На подавляющем большинстве заводов в различных странах мира используется технология слоевого сжигания с использованием в основном переталкивающих решеток.

Технологическая схема мусоросжигательного завода

1 – подъездная эстакада; 2 – бункер-накопитель мусора; 3 – грейферные краны; 4

– котлоагрегат; 5 – загрузочная воронка; 6 – гидравлический толкатель; 7 – валковая решётка; 8 – дутьевые вентиляторы; 9 – газовые горелки; 10 – шлакоудалитель; 11 – бункер шлака; 12 – электрофильтр; 13 - транспортёры золоудаления; 14 – дымосос; 15 – дымовая труба.

Сжигание на колосниковых решетках

1 – загрузочная воронка, 2 – колосниковая решетка; 3 – питатель; 4 – вентилятор первичного воздуха; 5 – шлаковыталкиватель; 6 – паровой котел.

Сжигание на валковых решетках

Перемещение отходов с помощью вращающихся валков (d до 1,5м, l=6м, n=6,7) Слоевое сжигание ТБО на валковых решетках применяется в промышленной практике

решетками, заимствованными из практики сжигания угля, материал перемещается с помощью вращающихся валков (барабанов).

Недостатки:

•неудовлетворительная работа и отрицательное экологическое влияние вследствие плохой стабилизации процесса сжигания;

•большой выход недожога;

•плохое качество шлака;

•значительная потеря черных металлов;

•сложность организации эффективной газоочистки при нестабильном горении отходов и др.

Сжигание в барабанных печах

Чаще используются для сжигания специальных отходов, например, больничных.

Печь представляет собой стальной барабан, футерованный огнеупорными материалами, скорость вращения печи от 0,05 до 2 об/мин.

1 – корпус печи; 2 – загрузочное устройство; 3 – горелка; 4 – двухсекционная разгрузочная камера; 5,6 – золовая и газовая секции; 7 – газоход; 8 – мигалки для удаления золы; T – топливо; В – воздух.

Сжигание в кипящем слое

Сжигание в кипящем слое осуществляют за счет создания двухфазной псевдогомогенной системы «твердое — газ» путем превращения слоя отходов в псевдожидкость под действием динамического напора восходящего потока газа, достаточного для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии. Слой напоминает кипящую жидкость, а его поведение подчиняется законам гидростатики.

Сжигание при t t плавления шлака

Недостатки традиционных методов термической переработки:

•5000-6000 м3 отходящих газов;

•около 25 % по массе или менее 10% по объему шлаков.

Для расплава шлака необходимо обеспечить температуру выше температуры плавления шлаков, что требует либо использования кислорода, либо подвода дополнительной энергии.

Преимущества :

•получение безвредного шлака (за счет перевода его в расплав);

•сокращение объема дымовых газов за счет сжигания в кислороде, и в частности уменьшение количества оксидов азота, образующихся при высоких температурах за счет снижения концентрации азота в дутьевом воздухе.