Пиролиз ТБО

В последнее время получил распространение новый метод тер­мической переработки отходов — пиролиз, обеспечивающий высоко­эффективное обезвреживание отходов, их энерготехнологическое ис­пользование в качестве топлива и сырья для химической промыш­ленности при одновременном сокращении выбросов, загрязняющих окружающую природную среду. При пиролизе отходов протекают следующие связанные между собой процессы: сушка, сухая пере­гонка (собственно пиролиз), газификация и горение коксового остатка, взаимодействие образовавшихся газообразных продуктов.

Для процессов пирогенетического разложения отходов характер­но стехиометрическое уравнение, подобное уравнениям химических реакций: отходы +°С->газ+смолы+водный раствор+углеродистый твердый остаток (кокс). Соотношение количеств получаемых газо­образных, жидких и твердых продуктов, а также их состав зависят от условий пиролиза и состава исходного продукта. В результате газификации углерод твердого остатка под воздействием окислителя (воздуха, кислорода или водяных паров) превращается в газооб­разное топливо. Оставшийся после этого твердый остаток содержит лишь минеральную часть отходов.

При воздушном, кислородном или паровом дутье происходят окислительно-восстановительные реакции.

В соответствии с температурным уровнем процесса пиролизные установки подразделяются на низкотемпературные (450...500 °С), ха­рактеризующиеся минимальным выходом газа, максимальным коли­чеством смол, масел и твердых остатков; среднетемпературные (до 800 °С), при которых увеличивается выход газа, а количество смол и масел уменьшается; высокотемпературные (свыше 800°С), отли­чающиеся максимальным выходом газов и минимальным — смолообразных продуктов.

Высокотемпературный пиролиз обеспечивает интенсивное пре­образование исходного продукта; скорость реакции возрастает с увеличением температуры по экспоненте, в то время как тепловые потери возрастают линейно; расширяется промежуток теплового воз­действия на отходы; происходит более полный выход летучих про­дуктов; сокращаются объем и количество остатка после окончания процесса. Наряду с бытовыми эти установки позволяют перерабаты­вать производственные отходы.

При пиролизе стараются избегать области температур в интер­вале 1050-1400 °С, поскольку при этом начинается размягчение и плавление шлаков, что может привести к неполадкам в системе шлакоудаления.

В 1981 г. разработан проект нестандартного оборудования высо­котемпературной пиролизной установки производительностью 800 кг/ч перерабатываемых ТБО (рис. 6.20).

Основным узлом пиролизной установки является реактор, пред­ставляющий собой шахтную печь со встроенной внутри него швель-шахтой, а также система эвакуации газов, позволяющая избежать смешивания пиролизных и дымовых газов. Отходы загружают в верхнюю часть реактора с тремя затворами шиберного типа. Под действием собственного веса отходы опускаются через швельшахту в нижнюю часть реактора, куда подается подогретый до 800 °С воз­дух. Углеродистый остаток от пиролиза отходов сгорает, образуя температуру 1600 °С, достаточную для плавления негорючих состав­ляющих. Расплавленный шлак выводится в шлаковую ванну. Ды­мовые газы, омывая швельшахту, направляются в воздухоподогре­ватель, а затем, пройдя системы газоочистки, выходят в атмосферу. Пиролиз отходов осуществляется в швельшахте, полученные продук­ты отводятся через ее верхнюю часть в конденсатор. В конденсаторе из газа выделяются влага и смола. Часть газа отбирается для го­релок, расположенных в воздухоподогревателе и в нижней части ре­актора.

1 — приемная воронка; 2 — затвор; 3 — конденсатор жидких продуктов; 4— дроссельные заслонки; 5—вентилятор; б — газоанализатор; 7— дымосос; 8 — система газоочистки; 9— сопло подогретого воздуха; 10 — воздухоподогрева­тель; 11 — водяная ванна; 12 — швельшахта

По тракту дымовых газов за системой газоочистки установлен газоанализатор, воздействующий через систему регулирования на дроссельные заслонки, установленные на линии уходящих дымовых газов и горючего газа. При появлении в дымовых газах 'продуктов неполного сгорания открывается дроссельная заслонка в линии го­рючего газа и прикрывается заслонка в линии уходящих газов. Та­ким образом, в линию пиролитического газа попадает минимум бал­ластных продуктов полного сгорания уходящих дымовых газов, ко­торые направляются в дымоход. Благодаря такой схеме теплота сгорания получаемого пиролизного газа в основном зависит только от состава и свойств обрабатываемых отходов.

Первая опытная низкотемпературная пиролизная установка, предназначенная для переработки некомпостируемых частей Ленин­градского завода МПБО производительностью 30 тыс. т/год, была пущена в 1982 г. Она запроектирована институтами Гипрокоммунстрой и ЛенНИИГипрохим на основе технологического регламента, разработанного ВНИИНефтехимпром.

В комплекс установки входят три основных корпуса: подгото­вительный, приемный и дробильный. Подготовительный корпус име­ет размер 12X92 м и высоту 12,6 м. Приемный корпус состоит из приемного и загрузочного отделений и двухэтажной открытой пло­щадки, на которой расположены сушильный и пиролизный бараба­ны диаметром 2,8 и длиной 36 м каждый. Сушка осуществляется за счет сжигания природного газа, а пиролиз — за счет сжигания газа или тяжелой смолы, получаемых п процессе пиролиза.

Приемное и разгрузочное отделения размещены в помещении размером 12x24 м и высотой 28,5 м. Дробильный корпус имеет длину 42, ширину 12 и 18 м и высоту 10,8 м.

Некомпостируемые бытовые отходы (НБО) поступают на уста­новку с контрольного грохота МПБО по ленточному конвейеру с шириной ленты 1000 мм, расположенному в закрытой галерее длиной 47,2 м. В подготовительном корпусе над ленточным конвейе­ром установлен электромагнитный железоотделитель (ЭПР-120). Отбираемые из потока НБО консервные банки и другой черный ме­талл попадают в специальный бункер, откуда направляются в два пакетировочных пресса (БА-1330).

Получаемые в прессах пакеты металла (цикл прессования — 1,5 мин) массой 60...80 кг по двум конвейерам выкатываются на площадку, где с помощью подвешенной к крану электромагнитной шайбы (М-225) складируются и грузятся в автомашины для отправки во Вторчермет.

В подготовительном корпусе установлен также сепаратор для отбора из ИБО цветных металлов. Далее ленточным конвейером сырье подается в бункер НБО приемного корпуса, имеющий разме­ры 8,4х8 и 7х4 м. При коэффициенте заполнения 0,7 в нем может храниться суточный запас сырья, т. е. около 200 м³. Бункер имеет два приемных поста, куда разгружаются самосвалы, привозящие твердые органические промышленные отходы.

Из бункера отходы выбирают грейферным краном грузоподъем­ностью 5 т и ковшом вместимостью 1,6 м³. Кран подает отходы в промежуточный бункер, днищем которого служит ленточный пи­татель шириной 1,5 и длиной 4 м. Питатель движется с минималь­ной скоростью 0,4 м/мин, обеспечивая производительность установ­ки 4 т/ч.

Полученные в результате пиролиза материалы (пирокарбон, газ и нефтеобразные продукты) используют в отраслях народного хозяйства.

Номенклатура основного технологического оборудования МСЗ приведена в табл. 6.18, а структура ремонтного цикла и периодич­ность ремонта оборудования — в табл. 6.19.