Схема установки для сжигания твердых отходов в барабанной печи

Обновлено: 03.05.2024

39.4. Установки с барабанными вращающимися печами

Барабанные вращающиеся печи изготовляются серийно и широко применяются в различных отраслях промышленности. Наибольшее распространение барабанные печи получили при обжиге цементного клинкера и керамзита. За рубежом барабанные печи используют в основном для сжигания осадков в смеси с городским мусором.

На рис. 39.3 показана схема установки барабанной вращающейся печи (экспериментальный проект Союзводоканалпроекта). Барабан устанавливается с уклоном 2—4° в сторону выносной топки. Последняя имеет цилиндрическую форму, футерована шамотным кирпичом и оборудована газомазутными горелками. Топка откатная (на рельсах), что позволяет ремонтировать барабан и заменять футеровку. Обезвоженный осадок загружается с противоположного от топки конца барабана.

По мере продвижения через зону сушки и зону сгорания в барабане осадок подсушивается, а затем сгорает с выделением тепла. Горячая зола высыпается через отверстие в топочной камере и поступает в воздушный охладитель, откуда пневмотранспортером подается в приемный бункер и далее вывозится на золоотвал.

Рис. 39.3. Схема сжигания осадков во вращающейся печи
1 — топка откатная; 2 — печь вращающаяся; 3 — насадка лопастная; 4 — насадка приемно-винтовая; 5 — камера дожигания; 6 — питатель шнековый; 7 — транспортер ленточный; 8 — бункер загрузки осадка; 9 — пылеуловитель мокрый; 10 — дымосос; 11 — труба дымовая; 12 — золовая емкость; 13 — насос перекачки золовой воды; 14 — вентилятор пневмотранспорта; 15 — бункер выгрузки золы; 16 — разгрузитель циклонный; 17 — воздуходувки; 18 — аэроохладитель; 19 — питатель шлюзовый; 20 — вентилятор дутьевой; 21 — газорегуляторная установка; 22 — газопровод; 23 — водопровод; 24 — золопровод; 25 — канализационный трубопровод; 26 — воздухопровод

Если зола используется как присадка к реагенту, то она транспортируется в цех механического обезвоживания осадка. Нагретый воздух после охлаждения золы до 100° С поступает в топочную камеру для использования при горении. С отходящими газами выносятся мелкая пыль, а также летучие органические вещества, выделяющиеся в зоне сушки.

Дожигание летучих веществ и дезодорацию газов при необходимости можно осуществлять в специальном отсеке загрузочной камеры. Унос золы с отходящими газами невелик и составляет не более 10%, поэтому газы могут очищаться как в групповых циклонах, так и в пылеуловителях ПВМ конструкции ЦНИИПромзданий.

В зоне сушки температура отходящих газов 200—220° С, влажность осадка при этом снижается с 65—80 до 30—40%. В зоне сжигания, длина которой обычно не превышает 8—12 м, температура достигает 900—1000° С. Расчет размеров барабана производится в соответствии с ОСТ 2601. 450-71 «Метод теплового расчета барабанных сушилок» (разработан Ленниихиммашем). Барабан в зоне сжигания футеруется огнеупорным кирпичом, который на 4—6 м заходит в зону сушки. Последняя оборудована специальными насадками, служащими для дробления и перемешивания осадка в процессе сушки. Типы и размеры насадок определяются также по ОСТ 2601. 437-71. Толщину футеровки из шамотного кирпича обычно принимают 230 мм.

К достоинствам барабанных печей относятся малый вынос тепла и небольшая запыленность отходящих газов; возможность обрабатывать осадки с высокой зольностью и большой влажностью; возможность установки вращающейся части печей на открытом воздухе (топочная часть и камера загрузки размещаются обычно в помещениях); наличие серийного заводского их изготовления. Недостатками барабанных печей являются громоздкость, большая масса, высокие капитальные затраты, относительная сложность эксплуатации.

Экология СПРАВОЧНИК

Твердые отходы (бумажные мешки, ветошь, деревянная тара и другие отходы, пропитанные органическими веществами) сжигают в печи, изображенной на рис. 4.10. Это двухкамерная печь с перевальной стенкой; в первой камере осуществляется сжигание твердых отходов в слое на неподвижной колосниковой решетке, во второй — дожигание газообразных горючих компонентов. Печь футерована шамотным кирпичом и заключена в металлический каркас. Отходы загружают в печь через бункер, расположенный над ней. Бункер снабжен заслонкой типа мигалки, которая автоматически закрывает его после загрузки. Печь оборудована горелкой для сжигания дополнительного топлива. Агрегатная нагрузка печи — до 100 кг/ч.[ . ]

На рис. 4.11 представлена схема печи с неподвижной ступенчатой колосниковой решеткой для сжигания твердых отходов. Отходы из бункера / через шахту 2 попадают на наклонную или ступенчатую колосниковую решетку 8. Слой отходов 9 под действием собственного веса медленно сползает по решетке к месту выгрузки золы. Органические составляющие отходов сгорают частично в слое, а частично над слоем 5, куда дополнительно подается вторичный воздух через сопло 3. Основное количество воздуха 7 поступает под решетку. Несгоревшие органические вещества вместе с дымовыми газами проходят огнеупорную насадку 4, предназначенную для турбулизации газового потока, и дожигаются в камере 6. Золу удаляют из печи вручную. Агрегатная нагрузка печи — до 300 кг/ч.[ . ]

Слоевые топочные устройства с колосниковой решеткой нашли ограниченное применение для сжигания осадков сточных вод, в основном в смеси с твердыми бытовыми отходами или твердым топливом. На рис. 4.13 представлена схема топки с на-клонно-переталкивающей колосниковой решеткой для сжигания обезвоженных осадков. Содержание в отходах компонентов в пластическом состоянии и легкоплавких минеральных веществ приводит к замазыванию и зашлаковыванию колосников.[ . ]

Барабанные вращающиеся печи широко применяют за рубежом для огневого обезвреживания твердых отходов и обезвоженных осадков сточных вод.[ . ]

Температуру в барабанной печи в зависимости от вида отходов поддерживают в интервале 900—1400 °С за счет сжигания горючих жидких отходов (отработанных масел, растворителей и др. или дополнительного топлива.[ . ]

На рис. 4.14 приведена схема установки с барабанной печью для сжигания твердых отходов химических производств, разработанная Ро-стовским-на-Дону институтом Гос-пластпроект.[ . ]

При обезвреживании донного осадка нефтяных шламов печь показала удовлетворительные результаты. Донный осадок из шламона-копителей НПЗ содержал 4 % (масс.) нефтепродуктов, 20 % (масс.) воды, 76 % (масс.) механических примесей. Агрегатная нагрузка печи внутренним диаметром 1 м и длиной вращающегося барабана 6 м составила 300 кг/ч. Скорость вращения барабана 5 мин1, время пребывания шлама в печи достигало 7 мин. Температуру газов в барабанной печи поддерживали на уровне 850— 950 °С путем подачи 20 кг/ч дополнительного топлива.[ . ]

Твердый остаток, выгруженный из печи, не содержал органических примесей и состоял в основном из Si02 (около 78 %), 12 % А1203, 9 % СаО.[ . ]

В Сибирском филиале НПО «Тех-энергохимпром» разработаны вращающиеся барабанные печи для сжигания твердых отходов с агрегатной нагрузкой от 200 до 4000 кг/ч, оснащенные вихревыми дожигателями. Дожигатель — это цилиндрическая камера с пережимом, имеющая тангенциальные каналы для ввода отходящих из барабанной печи газов и воздуха. В дожигателе предусмотрены горелочные устройства для сжигания дополнительного топлива с целью поддержания необходимой температуры процесса.[ . ]

Экология СПРАВОЧНИК

Твердые отходы из бункера 1 мостовым краном с грейфьрным захватом подаются в питатель 2 и через него на решетку 7 для подсушки. С решетки 7 ПТО попадает для сгорания на решетку 8. Сгорание органических веществ частично происходит на решетке 7 и окончательно вращающемся барабане 9. Скорость вращения барабана регулируется электроприводом от 4 до 8 об/ч. Шлак через люк 10 выводится из топки.[ . ]

Печи конструкции фирмы «Волунд» применяются для сжигания твердых отходов во Франции (Париж, Лион) [7], Дании (Худдерс-филд, Догенхам, Кройдон), Италии (Милан), США (Атланта, Майами, Чикаго).[ . ]

Для сжигания твердых продуктов, образующихся при производстве фотоматериалов, фирмой «Кодак» (США) в 1957 г. применена вращающаяся барабанная печь длиной 21 м, диаметром 3 м и скоростью вращения барабана 120 об!ч [26, 27]. Твердые частицы, улетающие с дымовыми газами, дожигаются в вертикальной башне, после чего продукты дожигания через орошаемый водой скруббер выбрасываются в атмосферу.[ . ]

На рис. 18 показана схема печи, применяемой для сжигания осадков, которые получаются при добавке коагулянтов к сточным водам производства искусственного волокна [29].[ . ]

С целью улучшения поступления влажного осадка или суспензии во вращающуюся барабанную печь 1 предложена подача в бункер 4 сжатого воздуха по трубе 5 и вибрация питательной трубы 2.[ . ]

Сжигание промышленных отходов в барабанной печи

Барабанные печи – основной вид теплоэнергетического оборудования, которое применяется для централизованного сжигания твердых и пастообразных ПО. Этими печами оснащены практически все станции обезвреживания ПО, построенные в странах Западной Европы за последние годы. Основным узлом барабанной печи (рис. 2) является горизонтальный цилиндрический корпус 1, покрытый огнеупорной футеровкой 2 и опирающийся бандажами 6 на ролики 7. Барабан наклонен под небольшим углом в сторону выгрузки шлака и в процессе работы вращается со скоростью 0,8—2 мин -1 , получая движение от привода 10 через зубчатый венец 9. Во избежание продольного смещения барабана предусмотрены ролики 8.

Твердые и пастообразные отходы подаются в корпус печи с ее торца в направлении стрелок А. В случае необходимости дополнительное топливо или жидкие горючие отходы (растворители) распыливаются через форсунку (стрелка Д), повышая температуру внутри печи. В зоне 12 поступивший материал, перемешиваясь при вращении печи, подсушивается, частично газифицируется и перемещается в зону горения 13. Излучение от пламени в этой зоне раскаляет футеровку печи и способствует выгоранию органической части отходов и подсушке вновь поступившего материала. Образовавшийся в зоне 24 шлак перемещается к противоположному торцу печи в направлении стрелки В, где падает в устройство для мокрого или сухого гашения золы и шлака.

Рис. 2. Схема барабанной печи А - загрузка отходов; С - дымовые газы; В - выгрузка золы (шлака);

Д - дополнительное топливо; Е - воздух; Г - тепловое излучение; 1 -корпус барабанной печи; 2 - футеровка; 3 - разгрузочный торец; 4 -присоединительные сегменты; 5 - вентилятор; 6 - бандажи; 7 - ролики опорные; 8 - ролики боковые; 9 - зубчатый венец; 10 - привод;11 - зона испарения воды; 12 - отходы; 13 -- зона горения; 14 - зола (шлак)

Таб. 2. Достоинства и недостатки сжигания ПО в Барабанной печи печи.

Не обеспечивает полной очистки

Для очистки отходящих газов предусматриваются скрубберы или электрофильтры.

Следовательно, необходимы, дополнит устройства. .

1.4 Сжигание промышленных отходов Американская установка надслоевого горения

В США создана крупногабаритная установка для надслоевого сжигания горючих отходов с принудительной подачей воздуха в зону горения (рис. 3). Прямоугольная камера сгорания 3 печи, футерованная огнеупорным кирпичом, имеет зазоры 4 для охлаждения ее воздухом. Днище 2 камеры сгорания, выполненное также из огнеупорного кирпича, наклонено к горизонтали и лежит на песчаном основании 1. В углубленной части камеры расположена клапанная коробка 11, имеющая в верхней части ряд отверстий 10. Насос 12 через трубопровод 13 соединяется с резервуаром жидких отходов. Вентилятор 9 напорным воздуховодом 7 соединен с коллектором 6, расположенным вдоль стены камеры сгорания и заканчивающимся соплом 5 .

В процессе работы установки отходы подаются насосом в камеру сгорания, где образуется слой, почти целиком закрывающий днище печи. С помощью легковоспламеняющейся жидкости (бензин, керосин и т.п.) поверхность отходов поджигается. В то же время включается вентилятор 9; воздух начинает поступать в сопла коллектора и доставляет кислород в зону горения, футерованные стенки камеры сгорания постепенно раскаляются и становятся источником излучения, способствующим испарению летучих компонентов сжигаемых отходов. При правильном регулировании подачи горючих отходов и воздуха сгорание отходов может быть достаточно полным.

Установки такого типа относительно просты, не требуют сложной предварительной обработки отходов и могут применяться в местах их централизованного сжигания. К недостаткам установок следует отнести громоздкость, а также неуправляемость процессом при вскипании воды под слоем отходов.

Рис. 3. Американская установка надслоевого горения: 1 - песчаное основание; 2 - днище камеры сгорания; 3 - камера сгорания; 4 - воздушный зазор; 5 - сопло; 6 - коллектор; 7 - напорный воздуховод; 8 - слой жидких отходов; 9 - вентилятор; 10 - отверстия, клапанной коробки; 11 - клапанная коробка; 12 - насос; 13 - трубопровод

Таб. 3. Достоинства и недостатки сжигания ПО в Американской установке надслоевого горения.

Технология сжигания твердых бытовых отходов

Переработка и утилизация отходов является одной из самых актуальных и требующих особого внимания проблем не только в нашей стране, но и во всем мире. В основном это касается крупных, а также стремительно развивающихся густонаселенных городов, где накапливается огромное количество твердых бытовых отходов (ТБО). Каждый год в нашей стране скапливается 140 миллионов кубометров ТБО, из которых лишь 3 % подвергаются переработке, что является недопустимым. Остальная часть отходов вывозится на специальные полигоны, предназначенные для захоронения, или же на свалки. Отличительной чертой ТБО является то, что они содержит высокий процент горючей составляющей, содержащейся в таких компонентах как резина, бумага, шлаки, дерево и т. д. В связи с этим люди стали задумываться об использовании отходов в качестве источника энергии. Данная идея является решением двух самых распространенных проблем нашего времени: получение энергии и утилизации отходов. Конечно же, сжигание ТБО имеет не только преимущества, но и существенные негативные последствия, сложности в осуществлении. Принцип работы мусоросжигательных заводов, достоинства и недостатки сжигания ТБО, методики сжигания, известность и распространенность метода в современном мире — именно этим вопросам уделяется особое внимание.

С целью избавления от твердых бытовых отходов существуют несколько широко распространенных способов утилизации ТБО:

Захоронение на специальных полигонах;
Переработка для получения недорогого сырья;
Сжигание.

Каждый способ имеет свои отличительные технологические черты и свой набор достоинств и недостатков в реализации и эксплуатации. Сжигание является первостепенным методом, который будет рассматриваться далее.

Сжигание отходов считается самым простым, известным, технически налаженным и, что самое главное, традиционным способом уничтожения ТБО, который применяется человечеством долгое время. Огромное количество промышленных отходов также подвергается утилизации путем сжигания. В Европейских странах сжигается около 25 % объема образующихся горючих отходов. В России сжигается около 2,3 % бытового мусора.

Для строительства мусоросжигательного завода (МСЗ) требуется существенные капитальные вложения (в 8–10 раз дороже, чем строительство современных ТЭЦ равноценной мощности), в связи с чем необходимо детальное технико-экономическое обоснование схемы сбыта получаемой тепловой энергии для окончательного выбора метода сжигания. Таким образом, наличие гарантированных потребителей электрической или тепловой энергии, наличие шлакоотвала или потребителей шлака в качестве вторичного сырья не далее, чем 10 км от МСЗ, численность обслуживаемого заводом населения не менее 350 тыс. чел. являются самыми оптимальными и достаточными условиями для строительства МСЗ с дальнейшим использованием тепловой и электрической энергии [1].

Одним из способов переработки отходов является популярный и применяемый на практике метод пиролиза. Сущность метода заключается в том, что в камере без доступа воздуха происходит нагрев заранее подготовленного сырья до определенной температуры (300–600 о С). Образующиеся при данном нагреве газы направляются в теплообменник, в котором при пониженной температуре происходит их частичная конденсация в жидкое печное топливо. Некондиционированные летучие газы направляются в специальный дожигатель.

В термохимических реакциях участвуют все составляющие элементы твердого топлива, за счет чего в отходящих газах отсутствуют смолы, углерод, а также тяжелые металлы. Котельная, которая функционирует на твердом топливе, не нуждается в таких установках как дымососы и других устройствах, которые нуждаются в регулярном обслуживании и существенных затратах электроэнергии. Необходимо и достаточно проводить профилактические работы всего лишь один раз в два месяца, причем работы допускается проводить при работающем устройстве. Более того, профилактические работы могут быть выполнены обычным кочегаром. Установка пиролизных печей непосредственно на территории городов может стать решением для ряда проблем в области не только энергетики, но и чистоты соответствующих городов. Методика пиролизного сжигания ТБО хорошо известна (с начала двадцатого века в России) и не таит в себе никаких секретов и тайн. Существует большое количество конструктивных решений данного вопроса. Самые эффективные и экономически целесообразные из данного множества — печи средней и малой мощности. В качестве примера приводится одна из печей для пиролиза, которая представляет собой цельносварную конструкцию из стали. Такая печь состоит из двух камер сгорания: нижней камеры сжигания ТБО и, соответственно, верхней камеры дожига генераторных газов. В камере дожига имеет место высокоэффективный катализатор, основной задачей которого является обеспечение процесса разрушения и обезвреживания отходящих газов сгорания топлива.

Работа печи пиролизного типа происходит следующим образом:

Через дверь происходит загрузка топлива (ТБО) в камеру генерации, где происходит горение при температуре 400–600 о С,
Газы, выделяющиеся в результате горения, попадают через инжекторное устройство в специальную камеру дожигания, куда через воздухозаборник направляется воздух в регулируемом количестве, а через дымоход и дымоотвод выходит отработанный газ, содержание примесей которого ниже предельно допустимых концентраций в 7 раз.

Через устройство наддува регулируется подача воздуха, причем для каждого вида ТБО подача воздуха различная [2].

Сравнивая метод пиролиза с обыкновенным сжиганием отходов можно выделить его существенные преимущества. Пиролиз позволяет утилизировать различные отходы, которые трудно поддаются утилизации. К ним относятся пластмасса, автопокрышки, отстойные вещества и т. д. Загрязнения окружающей среды при использовании пиролиза сведены к минимуму, поскольку в конечном итоге отсутствуют биологически активные вещества и скопление пиролизных отходов не оказывают пагубного влияния. Пепел, образующийся в результате переработки, обладает высокой плотностью, что является причиной уменьшения объема отходов, подвергающихся подземному размещению. Процесс восстановления тяжелых металлов при рассматриваемом методе также отсутствует. Оборудование, необходимое для реализации пиролиза, имеет сравнительно небольшую мощность. К тому же, простота хранения и транспортировки получаемых в конечном итоге продуктов обусловливают его популярность в сравнении с другими способами, так как требуется небольшие капитальные вложения.

Плазменная технология утилизации ТБО позволяет создать в зоне термического разложения температуру свыше 1300 ºС, что вполне достаточно для безопасной и надежной утилизации отходов, но экономическая составляющая очень высока. Так, на 1 кг отходов приходится 2–3 кВт затрат электроэнергии и это без учета амортизации и стоимости сервисного обслуживания наукоемкой установки. В плане утилизации отходов плазменная технология идеальна, чего нельзя сказать о реализации и эксплуатации. Данная технология существует в единичных разработках [3].

Сжигание ТБО также осуществляется в барабанных вращающихся печах. Несмотря на то, что данный метод сжигания известен своей эффективностью, данная разновидность печей применяется крайне редко для сжигания заранее неподготовленных ТБО. Особое распространение барабанные вращающиеся печи получили в сжигании жидких и пастообразных промышленных отходов, обладающих абразивным действием, а также специфичных отходов, таких как больничные. Установка барабанных печей осуществляется следующим образом: печь ставится с небольшим наклоном в направлении движения отходов. Печь вращается со скоростью от 0,05 до 2 об/мин. Со стороны загрузки подают отходы, воздух и топливо, а шлак и золу выгружают с противоположного конца печи. В первой части печи отходы подсушивают, обычно при температуре 400 °С, после чего происходят их газификация и последующее сжигание при температуре 900–1000 °С.

Барабанные печи в процессе эксплуатации имеют отличительные особенности. Сжигая отходы в данных разновидностях печей существует возможность достижения более высокой температуры горения, хотя на деле такая возможность не является целесообразной, поскольку это влияет на долговечность работы печи в целом. В результате высокотемпературного сжигания усиленно происходит процесс износа и без того тонкой футеровки в печах этого типа. Существует необходимость замены раз в полгода внутренней футеровки печи, что является очень трудоёмкой, сложной и дорогой операцией. Стоимость такой замены составляет примерно 10 % от себестоимости печи. Для увеличения срока службы печи иногда вместо футеровки применяется водяное охлаждение стенки барабана или осуществляется охлаждение футеровки печи. Производительность барабанных печей в среднем составляет до 10 т/час (чаще 1–5 т/час) [4].

Утилизация токсичных ТБО требует особого внимания при выборе способа сжигания данного вида отходов. К токсичным бытовым отходам относятся использованные шприцы инфекционных отделений больниц, перевязочные материалы и так далее. Для этой задачи необходимы высокотемпературные печи. Высокотемпературные печи представляют собой малые плазменные (электродуговые) печи. Их способность поддерживать температуру в несколько тысяч градусов позволяет обезвредить инфицированные отходы в плазме. В качестве плазмообразующего газа чаще всего используется водяной пар. Благодаря энергии электрической дуги при температуре 4000 °С отходы распадаются на мелкие составляющие: атомы, радикалы, положительные ионы, электроны. Когда плазма остывает, начинают происходить реакции с образованием простых нетоксичных газов — СО2, Н2О. Степень разложения составляет около 99,9 %. Одна из самых лучших печей данной серии имеет производительность 15 тонн/год.

Сжигание ТБО является одним из самых распространенных и эффективных методов утилизации отходов. Преимуществами данного метода являются:

1) Возможность возвращения для повторного использования образующегося тепла. Теплота сгорания ТБО является полезным явлением, которое необходимо использовать с толком. Теплотворная способность ТБО может достигать 7500–8400 кДж/кг. Такой результат соответствует показателям бурого угля и других низкосортных видов топлива. Рассматривая ТБО в данном контексте, их можно представить как нетрадиционный вид топлива. Вырабатываемая тепловая энергия за счет сжигания ТБО используется на нужды централизованного теплоснабжения или для электрификации населенных пунктов.

2) Надежное осуществление обезвреживания отходов.

3) Снижение риска загрязнения отходами не только почв, но и грунтовых вод.

4) Сокращение объема отходов более чем в 10 раз, массы — в 3 раза. В результате сжигания ТБО количество отходов на порядок уменьшается. Данный метод позволяет существенно уменьшить количество хранимого на полигонах мусора, и также существенно увеличить уровень энергоресурсов.

Само собой, сжигание ТБО нельзя назвать идеальным методом утилизации отходов. Рассматриваемый метод имеет низкий уровень экологичности, что в свою очередь оказывает пагубное влияние на окружающую среду. К недостаткам метода сжигания относятся:

1) Опасность загрязнения атмосферы вредными выбросами. Дымовые газы, образующиеся при сжигании ТБО, содержат в своем составе такие вредные вещества как оксиды серы и азота, оксид углерода, хлористый и фтористый водород, летучую золу, тяжелые металлы. При неполном окислении пищевых отходов, жиров, масел образуются существенное количество вредных веществ (органические кислоты, канцерогенные вещества, озон и др.) в незначительных количествах.

При сжигании бытового мусора, содержащего синтетические полимерные материалы, образуются диоксины и фураны, и это является самой существенной проблемой при сжигании ТБО. Диоксины являются самыми токсичными из синтезированных человеком веществ.

МСЗ, наряду с химическими предприятиями, являются главными поставщиками диоксинов в окружающую среду. Особенно эта проблема актуальная для несортированного мусора, когда в камеру сгорания вместе с влажными пищевыми отходами подаются также пакеты, резина, пластик, лакокрасочные материалы, древесные материалы, пропитанные синтетическими смолами и тд.

2) Высокий процент выхода золы и шлаков при сжигании мусора. При сжигании ТБО зола и шлак образуются в количестве 28–44 % от сухой массы отходов. Если сжигание производится без заранее произведенной сортировки, то золы образуется на 3 % больше, а шлака — на 20 % больше по сравнению со сжиганием предварительно отсортированных отходов. В целом шлака образуется около 1 т на каждые 3–4 т сжигаемого мусора;

3) Уничтожение ценных компонентов отходов;

4) Сложность и дороговизна импортного оборудования, ограниченное число запчастей;

5) Рост убытков при эксплуатации МСЗ из-за высоких эксплуатационных затрат.

Все указанные недостатки не позволяют широко использовать метод сжигания для уничтожения ТБО. Метод сжигания на заводах по устаревшей технологии, без совершенных систем очистки (которые из-за высокой стоимости не внедряются), наносит существенный вред не только здоровью человека, но и всем компонентам экосистем, чего допускать нельзя. Многие МСЗ по требованию общественности прекращают свою деятельность. Все они убыточны, гораздо экологически опаснее зарубежных, физически и морально устарели. Разумеется, с развитием современных технологий недостатки метода сжигания ТБО можно существенно минимизировать, но затраты, соответственно, будут увеличиваться. В связи с этим будет уменьшаться популярность данного метода.

Фактическая стоимость сжигания ТБО в разных случаях может существенно различаться. Объекты сжигания твердых бытовых отходов бывают разных размеров и могут иметь различное оборудование: от низкотехнологичных установок для массового сжигания до более новых технологий, таких как газификация, плазменная дуга и пиролиз. Учитывая диапазон технологий, затраты могут сильно различаться. Такие переменные как требуемой предварительной сортировки, технологии испытаний на выбросы и мониторинг, управление золой и процесс сжигания (технология) также влияют на стоимость проекта [7].

Очевидно, что метод сжигания ТБО является одним из самых эффективных и целесообразных методов в области утилизации отходов, требующий развития не только в нашей стране, но и во всем мире. Конечно же, найдутся люди, которые считают сжигание твердых бытовых отходов не самым безопасным и целесообразным методом из большого количества вариантов, существующих на данный момент. Не стоит отрицать, что в результате реализации такого способа утилизации ТБО на окружающую среду оказывается значительный вред, что отражается и на здоровье человека в частности. Но и наука, как и промышленность, развивается усиленными темпами с каждым днем. Поскольку мы планируем будущее, в котором энергосбережение и защита окружающей среды имеют решающее значение, то стоит иметь ввиду, что современные технологии предлагают всевозможные пути решения проблем, возникающих на стадиях планирования, реализации и эксплуатации. Но, как часто это бывает, некоторые решения требуют немалых денежных затрат. Кто-то видит в этом минус, а кто-то воспринимает как важный и необходимый шаг, направленный на частичное устранение экологических проблем. Сегодня хранение ТБО на полигонах считается устаревшим и особенно опасным для окружающей среды. К тому же, количество ТБО на полигонах со временем только увеличивается, что недопустимо. Поэтому сжигание ТБО является приоритетным направлением в области ликвидации отходов, в результате которого еще и вырабатывается полезная энергию, которая окупится в ближайшем будущем. Данный фактор на сегодняшний день можно считать определяющим.

Основные термины (генерируются автоматически): отход, окружающая среда, сжигание, метод сжигания, печ, бытовой мусор, особое внимание, пагубное влияние, Россия, твердое топливо.

Барабанные вращающиеся печи для переработки и сжигания ТБО

Барабанные вращающиеся печи для сжигания исходных (неподготовленных) ТБО применяют очень редко; чаще эти печи используют для сжигания жидких и пастообразных промышленных отходов, обладающих низким абразивным действием.

На рис. 5.127 представлен общий вид завода, на котором реализовано слоевое сжигание отходов в барабанной вращающейся печи.

Рис. 5.127 Слоевое сжигание отходов во вращающейся барабанной печи

1 — загрузочная воронка, 2 — толкатель, 3 — вращающаяся барабанная печь, 4 — дожигательная камера, 5 — система гилако- и золоудаления, б — конвейер летучей золы, 7 — котел-утилизатор отходящего тепла, 8 — электрофильтр, 9 — дымосос, 10 — система газоочистки, 11 — труба

Барабанные печи устанавливаются с небольшим наклоном в направлении движения отходов. Скорость вращения печи- от 0,05 до 2 об./мин. Со стороны загрузки подаются отходы, воздух и топливо; шлак и зола выгружаются с противоположного конца печи. В первой части печи отходы подсушиваются (400°С), далее происходит газификация и сжигание (обычно при 900-1000°С).

При сжигании отходов в барабанных печах в принципе можно достичь более высоких температур горения, но высокотемпературное сжигание ТБО приводит к быстрому износу достаточно тонкой футеровки в печах этого типа (раз в полгода требуется замена внутренней футеровки печи - операция трудоемкая, сложная и дорогая, ее стоимость составляет около 10% от стоимости самой печи). Для повышения долговечности печи иногда вместо футеровки применяют водяное охлаждение стенки барабана (например, по технологии фирмы «IHI», Япония), либо применяют охлаждение футерованной печи (фирма «Outokumpu», Финляндия).

Производительность барабанных печей - до 10 т/час (чаще 1-5 т/час).

В России для широкого практического применения предложена технология «Пироксэл» (разработана АО «ВНИИЭТО»), испытанная на опытной установке в Москве и названная пиролизно-металлургической переработкой.

Технология «Пироксэл» предполагает трехстадийную термическую обработку отходов:

сушка (до содержания влаги 20%);
сжигание (либо пиролиз+сжигание) при температуре 900°С;
электрошлаковая обработка остатков сжигания при 1400- 1500°С.

Первые две стадии осуществляются во вращающихся барабанах (рис. 5.128). В зону сушки подаются горячие дымовые газы после реа- гентной очистки, а в зону горения - подогретый до 400°С дутьевой воздух. Образующийся шлак и дымовые газы поступают в электроплавильную печь (в данной главе не рассматривается).

Рис. 5.128 Схема переработки отходов по технологии «Пироксэл»

1 - загрузочное устройство; 2, 4 - барабанные печи; 3 - промежуточная камера; 5 - электропечь для плавки шпака; 6 - камера дожигания отходящих газов; 7,8 — реагентная очистка газов; 9 —реагентная станция; 10 — котел-утилизатор; 11 — рукавный фильтр; 12 — труба; 13 - дымосос; 14 — подача первичного дутья

Анализируя возможности широкого промышленного применения технологии «Пироксэл», можно отметить, что:

не обоснована и не доказана правильность системного объединения в одну технологическую линию слоевого сжигания ТБО в барабанных печах и плавки шлаков в электропечи (с точки зрения достижения максимальной эффективности технологии, безаварийности и бесперебойности работы при заданной производительности, получения шлакового расплава заданного качества);
использование для слоевого сжигания барабанных печей противоречит мировой промышленной практике (как отмечено, для сжигания ТБО эти печи применяют очень редко, главным образом из-за быстрого износа достаточно тонкой внутренней футеровки вследствие сильного абразивного действия компонентов ТБО).

Очевидные недостатки технологии:

практически полная потеря металлов (выделяемый в электропечи в виде донной фазы металлосодержащий продукт неизвестного состава в форме тонкого скрапа не имеет рынков сбыта);
отсутствие предварительной сортировки исходных ТБО, в результате все металлы попадают в электропечь, что обусловливает повышенный переход в газовую фазу при 1500°С таких опасных металлов, как цинк, кадмий, ртуть, свинец, олово и др.;
высокие эксплуатационные расходы.

Барабанные вращающиеся печи не могут заменить традиционные печи с переталкивающими решетками. Технология «Пироксэл», по существу, представляет собой случайную комбинацию слоевого сжигания ТБО в барабанных печах и переплавки шлаков в электропечи и для термической переработки малопригодна.

В практике мусоросжигания барабанные печи ранее использовали в качестве дожигательных барабанов после колосниковых решеток (такие барабаны используются более чем на 70 заводах по сжиганию ТБО). В частности, дожигательный барабан был установлен на Спецзаводе № 3 (Москва), введенном в эксплуатацию в 1984 г. (технологическое оборудование для четырех параллельных линий поставлено фирмой «Volund», Дания; в 2005 году завод демонтирован).

Вращающаяся барабанная печь установлена за каскадом наклонно-переталкивающих колосниковых решеток и предназначена для дожигания несгоревшей части ТБО (рис. 5.129). Наличие барабанной печи способствует также дроблению образующегося при сжигании ТБО шлака. Шлак из барабанной печи с помощью системы шлакоудаления подается на пластинчатый конвейер и направляется в шлаковое отделение.

Практика применения барабанных печей в качестве дожигательных барабанов на мусоросжигательных заводах считается устаревшей, и подобная технология не закладывается в проекты новых заводов.

Рис. 5.129 Схема спецзавода №3 (г. Москва)

1 - приемное отделение, 2 - приемный бункер, 3 - топка с переталкивающими решетками, 4 - барабанная печь (дожигание ТБО), 5 - котел-утилизатор, б - электрофильтр

Читайте также:

Схема установки для сжигания твердых отходов в барабанной печи

39.4. Установки с барабанными вращающимися печами

Экология СПРАВОЧНИК

Экология СПРАВОЧНИК

Сжигание промышленных отходов в барабанной печи

Технология сжигания твердых бытовых отходов

Похожие статьи

Отходы — глобальная экологическая проблема. Современные.

Способы сортировки полимерных отходов | Статья в журнале.

Бытовые отходы как экологическая угроза | Статья в журнале.

Рециклинг отходов пластмасс | Статья в журнале.

Повышение уровня экологической безопасности полигонов.

Отношение студентов различных стран к переработке электронных.

Оптимизация защиты атмосферного воздуха в районах.

Извлечение энергии из пластмассовых отходов | Молодой ученый

Значимость мусороперегрузочных станций в организации.

Похожие статьи

Отходы — глобальная экологическая проблема. Современные.

Способы сортировки полимерных отходов | Статья в журнале.

Бытовые отходы как экологическая угроза | Статья в журнале.

Рециклинг отходов пластмасс | Статья в журнале.

Повышение уровня экологической безопасности полигонов.

Отношение студентов различных стран к переработке электронных.

Оптимизация защиты атмосферного воздуха в районах.

Извлечение энергии из пластмассовых отходов | Молодой ученый

Значимость мусороперегрузочных станций в организации.

Барабанные вращающиеся печи для переработки и сжигания ТБО