Раздел 6. Перспективные технологии в сфере утилизации и обезвреживания отходов термическими способами

Раздел 6. Перспективные технологии в сфере утилизации и обезвреживания отходов термическими способами

К перспективным технологиям в российских методических документах по НДТ предлагается относить технологии, которые находятся на стадии научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ или опытно-промышленного внедрения, позволяющие на стадии промышленного внедрения:

- обеспечить уровень защиты окружающей среды выше уровня защиты, определенного наилучшими доступными технологиями,

- при одинаковом уровне защиты обеспечить снижение производственных экономических затрат.

На основе анализа присланных анкет, в настоящее время можно определить следующие перспективные технологии утилизации/обезвреживания отходов термическими способами, которые могут рассматриваться как потенциальные НДТ.

6.1 Технология газификации твердых топлив и горючих отходов производства и потребления

Краткая характеристика:

Загрузка топлива осуществляется транспортером в верхнюю часть газогенератора, где поддерживается температура в пределах 100-200 °С, поступающее топливо нагревается восходящими потоками продукт-газа, испаряются остатки влаги, содержащейся в топливе. В свою очередь продукт газ охлаждается поступающим горючим, что значительно сокращает потери тепла. В средней части реактора происходит газификация топлива при температуре 1000-1200 °С, и кокс, образовавшийся при пиролизе органических веществ, реагирует с кислородом, водяным паром и двуокисью углерода образуя горючие газы - окись углерода и водород.

В нижней части зоны горения с температурой 1000-800 °С сгорают остатки органических веществ, а твердые остатки, содержащие неорганические вещества (золу), по мере опускания к дну реактора охлаждаются потоком окислителя до 80 °С.

Зола, выгружаемая из реактора, не содержит недогоревшего углерода и имеет низкую температуру, что облегчает обращение с ней. Она может быть использована в дорожном строительстве.

Особенностью газогенератора твердых топлив является выход газообразных продуктов с низкой температурой. Таким образом, тепло, выделяемое при горении, не выводится из реактора, а остается в зоне горения и используется для получения водорода из водяного пара, реагирующего с топливом в зоне горения.

В зависимости от вида топлива меняется состав синтез-газа. Например, при утилизации коры и опилок в нем появляются пиролизные смолы, которые несут определенную часть калорийности всего газа. При сжигании угля (высокозольного антрацита) пиролизные смолы практически отсутствуют.

Для защиты котла от налипания смол на поверхности нагрева разработано специальное горелочное устройство для сжигания газов, содержащих смолы.

Уровень реализации:

Промышленное внедрение на 1 объекте.

Сведения об эмиссиях:

Таблица 6.1 - Сведения о выбросах загрязняющих веществ в атмосферный воздух

Наименование загрязняющих веществ	Единицы измерения	Количество
Азота диоксид (NO 2)	мг/м 3	0,187
Азота оксид (NO)	мг/м 3	0,395
Серы диоксид (SO 2)	мг/м 3	0,45
Углерода оксид (CO)	мг/м 3	2,4
Углеводороды C 12-C 19	мг/м 3	0,72
Углерод (сажа)	мг/м 3	0,149
Взвешенные вещества	мг/м 3	1,41
Бензапирен	мг/м 3	< 0,001
Хлористый водород (HCl)	мг/м 3	0,18
Фтористый водород (HF)	мг/м 3	0,0178
Диоксины	нг/м 3	0,0184
Ртуть и ее соединения (Hg)	мг/м 3	< 0,0003
Cd + Tl	мг/м 3	0,0002 (0,0002 + н/д)
As + Pb + Co + Cr + Cu + Mn + Ni + Sb + V		< 0,10 + 0,05 + 0,022 + н/д + 0,15 + н/д + 0,12 + н/д + н/д

6.2 Технология сжигания иловых осадков коммунальных очистных сооружений в кипящем слое катализатора

Краткая характеристика

Влажные отходы после механического обезвоживания до влажности 70-75 масс. % подаются из усреднительного бункера, при помощи поршневых насосов подаются в псевдоожиженный слой катализатора, где при температуре 700-750 °С происходит их сушка и сжигание без использования дополнительного топлива.

Ключевым блоком установки термокаталитической утилизации осадка в кипящем слое является реактор с катализатором, который представляет собой сферические гранулы с размером частиц 1.4-2.0 мм. Через вентиль, предварительно разогретый в нагревателе воздух, подается в реактор для поддержания режима псевдоожижения частиц слоя (катализатора). После выхода установки на рабочий режим, воздухонагреватель отключается.

Патрубок ввода осадка в реактор снабжен штуцером для ввода воды, при необходимости увлажнения поступающего ила. В случае падения температуры в слое, в системе реализована возможность шнековой подачи дополнительного топлива (угля) из бункера топлива.

Дымовые газы, покидающие реактор, поступают в рекуператор, где нагревают воздух, подающийся в реактор. После рекуператора, отходящие газы попадают в экономайзер, где охлаждаются за счет нагрева воды. Расходы воды в экономайзере на охлаждение составляет 112000 кг/час. Вода в экономайзере циркулирует с теплообменником вода-вода для получения тепловой энергии. Охлажденные дымовые газы из экономайзера проходят через рукавный фильтр, в котором улавливаются твердые частицы золы. Зола собирается в бункер, а газы, через мокрый скруббер, попадают на сброс в дымовую трубу.

На рисунке 6.1 представлена схема технологической цепочки процесса термокаталитического сжигания иловых осадков сточных вод.

1 - усреднительный бункер; 2- насос для подачи воды; 3 - реактор; 4 - организующая решетка; 5 - бункер с твердым топливом; 6 - воздухонагреватель; 7 - насос для подачи воздуха; 8 - теплообменник рекуператор; 9 - теплообменник экономайзер; 10 - рукавный фильтр; 11 - бункер с золой; 12 - мокрый скруббер; 13 - дымовая труба

Рисунок 6.1 - Технологическая схема процесса сжигания иловых осадков в кипящем слое катализатора

Лабораторные исследования процесса сжигания иловых осадков в кипящем слое катализатора на опытных установках показали, что процесс горения протекает с высокой эффективностью (степень выгорания составила > 98 %) и экологической безопасностью. Количество образующихся в результате горения токсичных веществ (CO, NO _x, SO _x, диоксины) находится значительно ниже предельно допустимых значений. Образующаяся в результате зола относится к IV классу опасности [64].

Уровень реализации:

Промышленное внедрение на 1 объекте.

Сведения об эмиссиях:

Таблица 6.2 - Сведения о выбросах загрязняющих веществ в атмосферный воздух

Наименование загрязняющих веществ	Единицы измерения	Количество
Азота диоксид (NO 2)	мг/м 3	23
Азота оксид (NO)	мг/м 3
Серы диоксид (SO 2)	мг/м 3	12
Углерода оксид (CO)	мг/м 3	не обнаружено
Углеводороды предельные C 12-C 19	мг/м 3	н/д
Взвешенные вещества	мг/м 3	1,1 *
Бензапирен	мг/м 3	н/д
Хлористый водород (HCl)	мг/м 3	1,8
Фтористый водород (HF)	мг/м 3	н/д
Диоксины	нг/м 3	0,047 **
Ртуть и ее соединения (Hg)	мг/м 3	0,09
Cd + Tl	мг/м 3	н/д
As + Pb + Co + Cr + Cu + Mn + Ni + Sb + V	мг/м 3	н/д
* - по степени улавливания. ** - в пересчете на изомер 2, 3, 7, 8 по токсическому эквиваленту.