Сжигание отходов (ТБО) в слое шлакового расплава

Шлак, выпускаемый из печи в сифон (непрерывно или периодичес­ки), рекомендуется подавать в жидком виде на переработку в строитель­ные материалы. Теоретически в донной фазе должен получаться ме­талл, однако практически в ходе опытных испытаний его получить не удалось (очевидно, по объективным причинам: относительное содержа­ние металлов в ТБО невелико, и они могут теряться в шлаковом распла­ве механически, либо окисляться и снова переходить в шлаковую фазу и пр.). Для повышения выхода металла в донной фазе печи предложено добавлять к ТБО металлосодержащие промышленные отходы.

В случае пониженной теплотворной способности ТБО в качестве до­полнительного источника тепла можно использовать уголь или природ­ный газ. Производительность печи по твердым отходам - около 15 т/час.

Процесс Ванюкова применительно к ТБО испытан в печи с площадью пода около 3 кв. м, установленной на опытном заводе института «Гинцветмет» в г. Рязань (РОЭМЗ); загрузка ТБО в печь осуществлялась вручную (отходы предварительно затаривались в сетки).

Основные потенциальные преимущества процесса Ванюкова (при­менительно к ТБО) по сравнению с традиционным слоевым сжиганием ТБО - существенное снижение количества отходящих газов (за счет ис­пользования обогащенного кислородом дутья) и получение безвредно­го шлакового расплава.

Процесс Ванюкова и шлаковая ванна разработаны и нашли приме­нение в цветной металлургии для плавки медных концентратов. Меха­нический перенос этого процесса для широкомасштабной термической переработки ТБО не оправдан по четырем причинам:

• несопоставимость задач, решаемых при промышленной переработке руд и ТБО (в первом случае задача связана с получением металла с максимально возможным его извлечением, во втором - с обез­вреживанием отходов, уменьшением их количества, материальной и энергетической утилизацией, в то же время тепловой КПД печи Ваню­кова из-за высокой температуры отводимых газов - 1400-1600°С - очень низок);
• несопоставимость состава и свойств медных концентратов и ТБО (в первом случае в переработку поступает минеральное сырье, во втором — преимущественно органическое, т.к. ТБО на 70-80% представ­лены органическими компонентами; при нагревании минеральные ве­щества переходят в жидкую фазу, органические - в газообразную);
• отсутствие широкомасштабных испытаний процесса примени­тельно к ТБО (не отработаны: узлы загрузки и разгрузки, автоматизация процесса, учитывающая колебания состава сырья, состава и объема отхо­дящих газов и др.; не отработана и не доказана автогенностъ процесса применительно к термообработке отходов как гетерогенной смеси многих компонентов, отличающихся составом, крупностью и теплотворной спо­собностью: колебания в составе ТБО несопоставимы с колебаниями в со­ставе порошкообразных концентратов при их плавке в печи Ванюкова — за счет тщательного усреднения колебания в составе концентратов не превы­шают 0,5%, исходные ТБО усреднению практически не поддаются);
• высокая стоимость процесса и оборудования.

По эксплуатационно-техническим показателям процесс Ванюкова уступает другим технологиям:

• запуск печи достаточно сложен и занимает 7-8 суток (разрабо­танный ИПХФ РАН в Черноголовке реактор газификации запускается за 2-3 часа);
• низкая кампания печи (не более одного года);
• полная и закономерная потеря металлов в шлаке при пере­работке реальных ТБО;
• сложность создания безынерционной системы автоматического регулирования процесса и, соответственно, сложность поддержания заданной температуры без дополнительного расхода энергии;
• низкий тепловой КПД печи Ванюкова;
• сильное пылеобразование.

Каких-либо преимуществ в отношении решения проблемы диокси­нов печь Ванюкова не имеет, так как процесс образования этих соеди­нений является обратимым. В 1987 г. было показано, что повышение температуры при сжигании ТБО до 1500°С и изменение времени пре­бывания газов в печи от 2 до 6 секунд не приводит в конечном итоге к ликвидации дибензодиоксинов и дибензофуранов в отходящих газах, так как они вновь образуются при понижении температуры.

Таким образом, предложение использовать для промышленной тер­мической переработки ТБО металлургический процесс Ванюкова не обосновано технологически, экологически и экономически, а также не доказано практически. Совершенно очевидно, что в схемах комплексной переработки ТБО, предусматривающих направление на термичес­кую переработку обогащенной (преимущественно горючей) фракции отходов печь Ванюкова неприменима в принципе (при содержании в от­ходах 5-10% минеральных компонентов нет никакого смысла поддер­живать в постоянном напряжении шлаковый расплав массой около 100 т). Вместе с тем вполне вероятно, что процесс Ванюкова можно ис­пользовать для переработки подходящих металлсодержащих промыш­ленных отходов.

Что касается совместной переработки ТБО с промышленными от­ходами, то такая задача не актуальна и не обоснована (мощностей для переработки ТБО не хватает, системы сбора и транспортировки отходов различны); в большинстве случаев смешивание отходов недопустимо.