Сжигание отходов и мусора (ТБО) в кипящем слое

Сжигание в кипящем слое осуществляется на основе создания двухфазной псевдогомогенной системы «твердое-газ» при превраще­нии слоя отходов в «псевдожидкость» под действием восходящего пото­ка газа, достаточного для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии. Слой напоминает кипящую жидкость, и его поведение под­чиняется законам гидростатики.

Технология сжигания ТБО в кипящем слое впервые реализована в начале 80-х годов в Японии. К середине 90-х годов этот метод получил достаточно широкое распространение: например, в Японии на его долю приходится около 25% ТБО, подвергаемых термической переработке. Считается, что сжигание в кипящем слое по эколого-экономическим па­раметрам в ряде случаев превосходит традиционное слоевое сжигание. Развитие этого метода в Японии прогнозируется и в будущем, в том числе и за счет модернизации устаревших заводов.

Печи для сжигания ТБО в кипящем слое обеспечивают наилучший режим теплопередачи и перемешивания обрабатываемого материала и по этим характеристикам превосходят котлоагрегаты с переталкиваю­щими решетками; кроме того, аппараты кипящего слоя не имеют дви­жущихся частей или механизмов. Однако необходимость обеспечения режима псевдоожижения обрабатываемого материала накладывает ог­раничение на его гранулометрический и морфологический состав, а также на теплотворную способность; в ряде случаев процесс сжигания в кипящем слое (особенно в циркулирующем кипящем слое) оказывает­ся более дорогим, чем слоевое сжигание.

Ведущие фирмы в области сжигания в кипящем слое — «Lurgi AG» (Германия), «ЕЬага» (Япония), «Foster Wheeler» (США). Технология японской фирмы «ЕЬага» реализована на нескольких десятках японских заводов; в европейских странах эта технология распространена под названием «Rowitec»; аналогичная система известна под названием «Pyroflow» (фирма «Ahlstrom», Финляндия). Сжигание в кипящем слое заложено в проекты заводов по комплексной переработке ТБО «Руднево» (Москва) и «Тимохово» (Московская область).

Производительность печей для сжигания ТБО в кипящем слое - от 3 до 25 т/час. Преобладающая температура сжигания - 850-920°С.

В связи с более низкой (на 50-100°С) температурой сжигания ТБО в кипящем слое по сравнению со слоевым сжиганием заметно снижается возможность образования оксидов азота за счет окисле­ния азота воздуха, в результате чего снижаются выбросы NO_x с от­ходящими газами. Кроме того, при сжигании в кипящем слое зна­чительно легче связать кислотные соединения серы и хлора путем добавки в топочное пространство соединений кальция (например, известняка).

В зависимости от характера псевдоожижения различают три модификации кипящего слоя:

• стационарный кипящий слой;
• вихревой кипящий слой;
• циркулирующий кипящий слой.

Роль теплоносителя в системах кипящего слоя обычно выполняет тон­козернистый песок, поверхность частиц которого создает большую по срав­нению с традиционным колосниковым сжиганием поверхность нагрева.

После разогревания песка с помощью запальной горелки до 750- 800°С начинают подачу отходов в кипящий слой, где они смешиваются с песком и в процессе движения истираются. В результате хорошей теп­лопроводности песка отходы начинают быстро и равномерно гореть. Выделяющееся при этом тепло обеспечивает поддержание песка в горя­чем состоянии, что позволяет работать в автогенном режиме без подво­да дополнительного топлива для поддержания режима горения.