Раздел 5. Наилучшие доступные технологии в сфере обезвреживания отходов термическим способом

Раздел 5. Наилучшие доступные технологии в сфере обезвреживания отходов термическим способом

5.1 Общие положения

В настоящем разделе перечислен ряд общих положений, которые необходимо учитывать при определении НДТ обезвреживания отходов термическим способом.

Приводятся элементы оборудования и (или) установок или процедур обслуживания оборудования и (или) установок, позволяющие предотвратить или сократить воздействие на окружающую среду, а также технологий, позволяющих сократить потребление ресурсов (сырья, воды, энергии) или предотвратить образование отходов, которые могут быть определены как НДТ.

Принимая во внимание основные экологические проблемы в сфере обезвреживания отходов термическим способом (раздел 1.2), представлены положения, которые необходимо учитывать при внедрении НДТ.

Описания вариантов технологического процесса, альтернативных технологических процессов представлены в виде технологических схем, на базе которых реализуется термическое обезвреживание отходов, с учетом результатов сбора информации о применяемых на промышленных предприятиях технологических процессах, оборудовании, об источниках загрязнения окружающей среды, технологических, технических и организационных мероприятиях, направленных на снижение эмиссии загрязняющих веществ и повышение энергоэффективности и ресурсосбережения.

Указанные варианты технических и технологических решений представляются в соответствии с общей информацией о сфере обезвреживания отходов термическим способом (см. раздел 1), а также перечня применяемых технологий в сфере обезвреживания отходов термическим способом (см. раздел 2).

Технологические схемы и технические аспекты НДТ в сфере термического обезвреживания отходов подготовлены с учетом европейского опыта применения справочников НДТ ЕС "Waste Incineration" (WI) и "Waste Treatments Industries" (WTI).

Исходя из установленного вида отходов (см. таблицу 1.1), подвергаемых термическому обезвреживанию, принимается решение, связанное с определением оптимальных технологических и конструктивных характеристик используемых термических установок и оборудования.

Технологические процессы систематизировались с учетом видов обезвреживаемых отходов (см. раздел 1 и подраздел 3.1).

В настоящее время на установках, производственно-технологических комплексах и мусоросжигательных заводах используют различные технологии обезвреживания отходов, в основе которых чаще других используются следующие термические методы: сжигание, пиролиз, газификация.

Результаты систематизации технологий термического обезвреживания отходов после анкетирования приведены в таблице 1.2.

Наиболее распространенным методом является сжигание (огневой метод), используемый для обезвреживания и переработки жидких, твердых, пастообразных отходов. Блок-схема сжигания приводится на рисунке 5.1.

"Рисунок 5.1 - Общая схема сжигания отходов"

Метод сжигания применяется на современных предприятиях и считается наиболее универсальным, надежным и эффективным по сравнению с другими термическими методами обезвреживания отходов.

Блок-схема пиролиза приводится на рисунке 5.2.

"Рисунок 5.2 - Общая схема пиролиза отходов"

Пиролиз отходов имеет две разновидности:

а) окислительный пиролиз является одной из стадий газификации, представляет собой процесс термического разложения отходов при их частичном сжигании или непосредственном контакте с продуктами сгорания топлива;

б) сухой пиролиз (сухая перегонка) - метод термического обезвреживания отходов, обеспечивающий их высокоэффективное обезвреживние и использование в качестве топлива и (или) химического сырья. В зависимости от температуры различают три вида сухого пиролиза:

1) низкотемпературный пиролиз или полукоксование при температуре 450°C - 500°C;

2) среднетемпературный пиролиз или среднетемпературное полукоксование при температуре до 800°C;

3) высокотемпературный пиролиз или коксование (900°C - 1050°C).

Газификация отходов, используемая для переработки твердых и жидких отходов с получением горючего газа, смолы и шлака, представлена на рисунке 5.3.

"Рисунок 5.3 - Общая схема газификации отходов"

Комбинированные методы. Применяемые технологии редко могут быть сведены к одному виду физико-химических превращений. Как правило, имеют место комбинированные процессы, являющиеся сочетанием двух и более типов превращений, один из которых может быть преобладающим.

Как правило, используются комбинированные термические методы обезвреживания отходов, включающие процессы "пиролиз - сжигание" и "пиролиз - газификация" (см. рисунок 5.4).

"Рисунок 5.4 - Пример реализации комбинированной технологии"

Внедрение технологических схем и направлений их интеграции предусматривает использование общих узлов (система очистки отходящих газов, снабжение энергоресурсами и т.д.).

При обосновании системы аналитического контроля по основным стадиям технологических процессов использованы результаты оценки уровней воздействия и потребления в сфере обезвреживания отходов термическим способом (подраздел 3.1).

5.2 Перечень наилучших доступных технологий

5.2.1 Описание основного технологического оборудования, отнесенного к НДТ

При описаний технологий рассматриваются следующие этапы:

- прием поступающих на обезвреживание отходов;

- хранение (накопление) обезвреживаемых отходов;

- предварительная подготовка отходов (сырья);

- технологии, применяемые на этапе термического обезвреживания;

- энергоэффективность; теплоиспользование;

- технологии очистки газообразных продуктов сгорания (группируются по веществам);

- обезвреживание остатков, образующихся при очистке газообразных продуктов сгорания;

- удаление остатков, образующихся при очистке газообразных продуктов сгорания;

- мониторинг (производственный контроль) и регулирование выбросов;

- контроль и обработка сточных вод;

- обращение со шлаками и зольными остатками, образующимися в результате сжигания.

5.2.2 Прием поступающих отходов

Совокупность оборудования, входящего в состав технологической линии, имеет определенное функциональное назначение. Диапазоны конструкционных и технологических параметров определяют ограничения, предъявляемые к отходам (сырью).

К нежелательным характеристикам отходов (сырья) относятся:

- содержание ртути;

- частое изменение физическо-химических характеристик отходов (теплота сгорания, влагосодержание, плотность, размеры);

- превышение проектных норм по содержанию некоторых компонентов (хлора, брома, йода, серы, цинка).

Для обезвреживаемых отходов, имеющих нежелательные характеристики, основному технологическому процессу должны предшествовать дополнительные подготовительные процедуры (см. таблицу 5.1). Подобные мероприятия могут быть определены оператором установки на базе собственного опыта, в соответствии с техническим оснащением производственной площадки.

Таблица 5.1 - Процедуры проверки и отбора проб, применяемые для различных типов отходов [14]

Тип отходов	Процедуры	Комментарии
Смешанные ТКО	- Визуальная проверка в бункере; - выборочная проверка отдельных отходов; - взвешивание поставляемых отходов; - радиационный контроль	Необходимо уделять особо пристальное внимание в связи с рисками, которые могут возникнуть при обработке смешанных ТКО
Предварительно обработанные ТКО	- Визуальная проверка; - периодический отбор проб и проведение анализа для определения основных свойств/веществ
Опасные отходы	- Визуальная проверка; - контроль и сравнение данных по списку с поставленными отходами; - отбор проб/анализ всех транспортных средств для перевозки отходов; - выборочная проверка отходов, размещенных в бочки; - распаковка и проверка упакованных отходов; - оценка параметров сжигания; - проверка на смешение жидких от ходов перед хранением; - контроль точки воспламенения для отходов в бункере; - проверка поступающих отходов на элементный состав	Для этих отходов особенно важен детальный анализ. Для установок, принимающих отходы одного вида, могут проводиться процедуры по упрощенной схеме
Осадки сточных вод	- Периодический отбор проб и проведение анализа для определения основных свойств и веществ - проверка наличия твердых материалов (например, камней/металлов, пластмасс) перед стадиями перекачки, обезвоживания и сушки - контроль процесса для адаптации к изменениям осадков	Процедуры подбирают в зависимости от вида осадков сточных вод, например: свежего осадка, сброженного осадка, окисленного осадка и т.д.
Медицинские отходы	- Контроль и сравнение данных по списку с поставляемыми отходами - проверка на радиоактивность	Риск инфекционного заражения делает отбор проб нецелесообразным. Требуется контроль отходов на этапе образования

Предварительный входной контроль отходов и их идентификация включают в себя:

- оперативный визуальный контроль с учетом перечня отходов, запрещенных для сжигания в установке;

- радиационный контроль принимаемых отходов;

- лабораторный контроль и определение химического состава отходов.

5.2.3 Хранение (накопление) отходов

Целями хранения отходов являются:

- безопасное хранение отходов перед подачей их на обезвреживание;

- обеспечение накопления технологических партий;

- обеспечение непрерывности процессов подготовки (поэтому на производственных площадках должны быть обустроены места для хранения/накопления отходов перед их подготовкой на специальных установках, работающих в непрерывном режиме);

- облегчение процессов смешивания, составления смесей и переупаковки отходов;

- обеспечение возможности порционного добавления реагентов, необходимых для проведения типовых процессов обработки отходов.

5.2.4 Предварительная подготовка отходов

Большинство операций, связанных с подготовкой отходов, можно разделить на три группы:

- обработка;

- перегруппировка;

- предварительная подготовка.

После подготовки к обезвреживанию отходы должны накапливаться отдельно от неподготовленных отходов.

Вследствие гетерогенной природы отходов смешивание и приготовление смесей требуется в большинстве операций обезвреживания отходов, чтобы гарантировать гомогенное и стабильное исходное сырье из отходов.

Для твердых отходов стадия предварительной подготовки (см. таблицу 5.2) может составлять сортировку, шредирование, фракционирование, дробление, измельчение, грохочение, высокотемпературную сушку, кондиционирование, компаундирование, обезвоживание. Наибольшее распространение получило следующее оборудование, предназначенное для подачи твердых отходов в камеру сжигания: загрузочные устройства, конвейеры, тельферы, кран-балки, погрузчики, грейферы и т.п.

Таблица 5.2 - Общие способы подготовки отходов для обезвреживания

Способ	Цель	Пример
Очистка	Отделение не пригодных к обезвреживанию фракций отходов	Конденсаторы и трансформаторы с ПХ
Переупаковка (например, пакетирование)	Вследствие низкой плотности отходов в некоторых случаях требуется их уплотнение. Для уплотнения используются различные прессы	Размер и форма тюка обычно оптимизируются для транспортирования и повторного использования
Усреднение
Осаждение	Отделяются твердые компоненты в жидких отходах для дальнейшего обезвреживания	Подготовка топлива для горелок из углеводородсодержащих отходов
Грохочение	Используется для отделения крупных частиц. Используются вибрационное сито, статическое сито и барабанное сито	Подготовка топлива для горелок из углеводородсодержащих отходов

Жидкие отходы могут обрабатываться с помощью дробилок, мацераторов, измельчителей или другого оборудования, предназначенного для измельчения крупных механических включений перед подачей на форсунки; нагревательные элементы и т.п. Сюда же может быть включена стадия усреднения (циркуляционные насосы и трубопроводы); оборудование, предназначенное для подачи жидких отходов на форсунки и распыла (компримирующие модули, насосы, компрессоры, вентиляторы).

5.2.5 Технологии, применяемые на этапе термического обезвреживания

В отечественной практике известно использование слоевых топок, барабанных вращающихся, многоподовых, камерных, шахтных печей, топок котельных агрегатов, реакторов с псевдоожиженным слоем, пенно-барботажных, циклонных реакторов и различных интераций вышеперечисленного.

Обоснованно выбранная конструкция печей обеспечивает требуемую производительность, смешиваемость образующихся газов с кислородом, поддержание достаточно высокой температуры, что дает возможность полного завершения процесса термического обезвреживания отходов.

Оптимизация технологического процесса на этапе термического обезвреживания сводится к реализации технических, технологических и организационных решений, основной целью которых является удовлетворение нормам технологического процесса и минимизация воздействия на окружающую среду.

Оптимизация стехиометрии воздуха. В блок собственно термической (высокотемпературной, огневой) обработки отходов должно подводиться достаточное количество кислорода (в виде воздуха) для обеспечения того, чтобы реакции горения проходили до полного завершения.

Требуется обеспечивать расчетное количество воздуха в зависимости от:

- типа и характеристик отходов (теплота сгорания, влажность, гетерогенность);

- типа камеры сгорания (для кипящего слоя требуется большее общее количество воздуха вследствие возрастающего перемешивания отходов, что приводит к росту взаимодействия отходов с воздухом).

Оптимизация и распределение подачи первичного воздуха. Первичный воздух - это тот воздух, который подается в слой отходов или непосредственно над ним для обеспечения потребности в кислороде, необходимом для сжигания. Первичный воздух также помогает сушке, газификации и охлаждению некоторых элементов блоков технологического оборудования.

Во вращающихся печах, со ступенчатым и неподвижным подом, первичный воздух вводится обычно выше слоя обезвреживаемых отходов. В некоторых конструкциях печей со ступенчатым подом первичный воздух может частично вводиться ниже слоя отходов.

В системах с кипящим слоем первичный воздух вводится непосредственно в псевдоожиженный материал и служит также для ожижения самого слоя, для чего продувается через сопла со дна камеры сгорания в слой.

Равновесие между первичным и вторичным воздухом будет зависеть от характеристик отходов и от того, какая используется технология сжигания. Оптимизация этого равновесия является необходимой для протекания технологического процесса и выбросов. В общем, при повышенной теплоте сгорания отходов удается снижать потребляемый расход воздуха.

Инжекция вторичного воздуха, оптимизация и распределение. В процессе просушивания сырья, сжигания, пиролиза и газификации горючие компоненты отходов преобразуются в газообразную форму. Эти газы являются смесью многих летучих компонентов, которые должны дополнительно окисляться, для чего и используется дополнительный воздух (вторичный).

Энергоэффективность технологии сжигания можно повысить с помощью подогрева воздуха. В некоторых случаях вторичный воздух может обеспечить также и охлаждение дымовых газов.

Места отверстий для инжектирования, направления и количества можно исследовать и оптимизировать для различных геометрий печей, используя, например, моделирование потока.

Разброс температур на выходе из горелочных устройств может внести значительный вклад в образование . Типичные температуры находятся в диапазоне от 1300°C до 1400°C. Использование сопел специальной конструкции и рециркуляции дымовых газов может снизить температуру сопел в зоне горения, что приведет к снижению образования .

Достигаемый экологический эффект заключается в следующем:

- низкие и устойчивые выбросы веществ, связанных со сжиганием;

- улучшение окисления продуктов сжигания, образовавшихся в течение ранних стадий сжигания;

- снижение уноса продуктов неполного сжигания и летучей золы в стадиях очистки дымовых газов.

Рециркуляция дымовых газов. Превышение инжекции вторичного воздуха ведет к снижению энергоэффективности установки в целом, так как количество дымовых газов увеличивается. Это ведет к дополнительным затратам, связанным с монтажом и эксплуатацией газоочистного оборудования.

За счет замены части вторичного воздуха дымовыми газами (после газоочистки), также можно сократить выбросы , так как количество азота в воздухе в зоне горения будет относительно меньшим и уменьшит коррозию оборудования.

Обогащение воздуха кислородом применяется для дожигания отходящих дымовых газов и т.д.

В зависимости от уровня подачи кислорода и качества газа, температура в камере сгорания обычно находится в диапазоне от 850°C до 1500°C, хотя в отдельных случаях температура доходит до 2000°C или выше. При температурах выше 1250°C плавится захваченная дымовыми газами летучая зола.

Быстрое и эффективное сжигание может привести к очень низким и контролируемым выбросам CO и других загрязняющих веществ.

Охлаждаемые вращающиеся печи. Данный тип конструкции имеет ряд преимуществ в области обращения с отходами, так как требования к составу и свойствам сырья менее жесткие. Однако к существенным недостаткам относится быстрая порча огнеупорной футеровки, так как в классической конструкции она находится в постоянном движении, сопровождающемся частыми сменами температур.

Выравнивание температурных нагрузок обеспечивается использованием жидкостного охлаждения. В некоторых случаях это позволяет использовать оборудование при более высоких температурах.

Система охлаждения вращающейся печи состоит из двух контуров охлаждения. Первичный контур жидкостного охлаждения поставляет первичную охлаждающую воду в верхнюю часть вращающейся печи и равномерно распределяет ее для обеспечения эффекта равномерного охлаждения всего корпуса печи. Затем холодный теплоноситель собирается в четырех водосборных бассейнах (калориферах). Жидкость циркулирует через фильтр и теплообменник с помощью циркуляционного насоса. Испарение компенсируется с помощью подпиточной жидкости, в которую может вводиться буферный раствор с NaOH для предотвращения коррозии.

Вторичный контур снимает тепло из первичного контура с помощью теплообменников (калориферов) и передает воду для использования. Если нет необходимости в утилизации энергии, можно использовать многосекционную воздухоохлаждающую систему для снятия тепла из системы. Для того чтобы исключить замерзание, смесь воды с гликолем циркулирует через теплообменники "жидкость - воздух".

Благоприятно сказывается выравнивание температуры на стенках печи, осуществляемое подводом дымовых газов к трубному межконторному пространству.

Увеличение времени выдержки отходов в камере сжигания. Степень полноты сгорания органической части отходов можно повысить с помощью: печей, в которых отходы эффективно переворачиваются и перемешиваются; предварительной подготовки отходов и использования затем кипящего слоя (при отсутствии особых требований и ограничений); более длительного времени пребывания в зонах полного сгорания печи; конструкции печи для отражения теплоты лучеиспускания и повышения полноты сгорания; оптимизации распределения и подачи первичного воздуха; добавки других отходов/топлив для содействия эффективному сжиганию и, как следствие, снижению содержания уровней органического углерода в золошлаке; измельчения; повторного термического обезвреживания.

К основным преимуществам внедрения перечисленных решений относятся: увеличение термической деструкции отходов; улучшение возможностей для использования остатков; утилизация полной энергетической ценности отходов.

Повышение турбулентности в камере дожига. Примеры конструкций камер дожига с повышенной турбулентностью включают: циклонные камеры, циклонно-вихревые топки, использование перегородок или входов для усложнения траектории движения газов, тангенциальное расположение горелок, установку и размещение систем инжекции вторичного воздуха.

Турбулентный режим позволяет снизить потребление вторичного воздуха и, следовательно, снизить объемы дымовых газов и образование , увеличить дожигание дымовых газов с одновременным снижением уровней летучих органических соединений и CO.

Оптимизация времени, температуры, турбулентности газов в зоне сжигания и концентрации кислорода. Для достижения эффективного дожигания отходящих дымовых газов, образующихся в течение процесса сжигания, необходимо стремиться к оптимизации соответствующих критериев (см. таблицу 5.3).

Таблица 5.3 - Некоторые технические требования, предъявляемые к сжиганию отходов [14]

Параметр	Технические требования	Цель
Минимальная температура сжигания в течение времени пребывания газа	По крайней мере 850°C или по крайней мере 1100°C для опасных отходов с более чем 1% галогенированных органических веществ (как Cl)	Достаточные температуры для возможности окисления
Минимальное время пребывания газа	2 с после последнего инжектирования воздуха для сжигания	Достаточное время пребывания при достаточно высокой температуре при наличии достаточного количества кислорода для реагирования и окисления
Турбулентность	Достаточная для обеспечения эффективного смешения газа и реакции горения	Смешение газа для возможности реакций, проходящих по всему потоку газа
Концентрация кислорода (избыток)	Больше чем 6%	Должно быть поставлено достаточное количество кислорода для возможности окисления

Для достижения эффективного дожигания газов, образующихся во время процесса горения отходов, газы должны быть перемешаны с требуемым количеством кислорода, при достаточно высокой температуре и в течение длительного времени, достаточного для полного их сгорания.

Целью установления этих критериев является обеспечение проектирования и эксплуатации установок по обезвреживанию отходов, таким образом, чтобы гарантировалось окисление газов и полное разрушение органических веществ, чтобы снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Использование автоматически работающих вспомогательных горелок. Обеспечение достаточной температуры на всех этапах эксплуатации установки следует обеспечивать с помощью вспомогательных горелочных устройств. Они используются, когда температура падает ниже рассчитываемых значений минимальной температуры.

Пуск без вспомогательных горелок возможен, однако более спокойный пуск со сниженным образованием сажи и лучшим контролем температуры достигается при их использовании. Пуск без вспомогательных горелок может привести к повышенному риску коррозии технологических блоков вследствие наличия хлора в отходах.

5.2.6 Энергоэффективность. Теплоиспользование

Увеличения энергоэффективности термического обезвреживания отходов можно достичь путем использования тепла: для внешнего потребления - с получением горячей воды, отопления производственных помещений, выработкой электроэнергии, а также путем использования на собственные технологические нужды - для получения пара, горячего воздуха, обогрева и сушки отходов.

Ресурсосбережение также является основой снижения материало- и энергоемкости проектируемых установок без ущерба для ее качественных параметров и увеличения абсолютных значений производительности.

Использование энергии от установки для сжигания отходов главным образом связано с теплотой сгорания отходов. Однако подвод дополнительных энергоносителей необходим для поддержания устойчивого технологического процесса. При этом, относительно небольшое повышение энергоэффективности может обеспечить значительную экономию топлива.

Переход с жидкого топлива (дизельное топливо, мазут) на природный газ, применение многотопливных и многосопельных горелочных устройств, установка паровых форсунок или более современной конструкции может также обеспечивать повышение энергоэффективности.

Оптимизация КПД установок состоит в том, чтобы оптимизировать весь процесс термического обезвреживания. Это включает в себя уменьшение потерь и ограничение процесса потребления.

При определении оптимальной энергетической эффективности следует учитывать следующие факторы:

- местоположение и климат;

- спрос для рекуперации энергии;

- сезонную изменчивость спроса на пар/электроэнергию;

- надежность в поступлении топлива/электроснабжения;

- региональную рыночную стоимость тепла и электроэнергии;

- состав, физико-химические характеристики и их колебания при поступлении отходов.

Установки следует оснащать измерительными приборами/анализаторами для выполнения задач технического обслуживания и технической поддержки.

Основными источниками значительного потребления энергии в процессе термического обезвреживания отходов являются вентиляторы; оборудование для транспортирования, загрузки отходов (например, насосы, краны, грейферы, шнековые питатели); воздухоохлаждаемые конденсаторы и т.п.

С целью обеспечения существенного энергосбережения, связанного с оптимизированным управлением технологическим процессом, уменьшением износа механического основного и вспомогательного оборудования и снижением уровня шумового воздействия при колебаниях нагрузки могут быть использованы частотно-регулируемые приводы.

Во многих случаях, когда требуются изменения в технологии очистки дымовых газов, чем ниже предельные значения выбросов, тем больше энергии потребляет система газоочистки. Поэтому важно, чтобы воздействие на окружающую среду от увеличения потребления энергии соотносилось с выгодами от снижения воздействия эмиссий.

Для охлаждения используются три основных системы:

а) водяное охлаждение с помощью конвекции (градирни). В этой системе используется поверхностная вода, которая снова сбрасывается в водоем, после того как она нагрелась на несколько градусов. Для этой системы охлаждения требуется много воды, и это приводит к большой тепловой нагрузке для местной экосистемы. Такой способ используется, если имеются полноводные реки или на побережье;

б) испарительное водяное охлаждение. Вода используется для охлаждения конденсатора. Она не сбрасывается, но подвергается рециклингу после прохода испари тельной охлаждающей башни, где она охлаждается за счет испарения небольшой части воды. Небольшой поток воды должен сбрасываться для поддержания качества воды в системе. Имеется три основные технические варианта испарительного охлаждения:

1) охлаждающие башни с воздушным дутьем, когда воздух, требующийся для испарения воды, подается с помощью вентилятора, с соответствующим потреблением электроэнергии;

2) охлаждающие башни с естественной конвекцией, когда принудительный воздушный поток вызывается (небольшим) ростом температуры воздуха (крупные бетонные охлаждающие башни высотой 100 м);

3) гибридные охлаждающие башни с возможностью снижения величины шлейфа выбросов водяного пара.

Уровень шума систем с принудительным дутьем высокий, а уровень шума в конвекционной системе средний;

в) воздушное охлаждение. Здесь пар конденсируется в теплообменнике типичной конструкции с воздухом. В этих конденсаторах используются большие количества электроэнергии, так как требуется движение воздуха под действием крупных вентиляторов, которые являются источниками шума. Также требуется регулярная зачистка поверхности конденсатора.

КПД теплообменных аппаратов зависит от температуры воды, температуры и влажности воздуха. После конвективного охлаждения водой рационально ставить испарительное охлаждение и воздушное охлаждение.

Одним из самых эффективных способов повышения энергоэффективности установок является регенерация тепла топочных газов и его использование для подогрева воздуха для горения. Эффективный подогрев воздуха также следует применять в сочетании со своевременным техническим обслуживанием основного оборудования, чтобы поддерживать максимальную передачу тепла.

Выбор альтернативных решений подогревателей должен учитывать тип применяемого топлива и вероятные уровни воздействия на окружающую среду.

Оптимизация конструкции котла-утилизатора. Утилизируемое тепло - это энергия, которая передается от дымовых газов пару (или горячей воде). Остающаяся энергия дымовых газов на выходе из котла обычно теряется. Поэтому, для того чтобы максимально утилизировать энергию, необходимо снизить температуру дымовых газов на выходе из котла-утилизатора.

Котел-утилизатор должен иметь достаточную поверхность теплообмена, но также и хорошо сконструированную геометрию. Это можно достигнуть в вертикальном, горизонтальном или комбинированном (вертикально-горизонтальном) исполнениях котла-утилизатора. Ниже приведены примеры конструкции:

- скорость газа должна быть низкой и распределяться равномерно (для предотвращения застоя, который может вызвать обрастание или забивание) по всему котлу-утилизатору;

- для поддержания низких скоростей газа проходы должны быть широкими в поперечном сечении, а их геометрия должна быть "аэродинамической";

- первый проход котла-утилизатора должен: не содержать теплообменных поверхностей и иметь достаточные размеры (в особенности высоту), для того чтобы появилась возможность снижения температуры дымовых газов ниже 650°C - 700°C. Однако не должно быть охлаждения с помощью топочных экранов;

- первые трубные пучки не должны устанавливаться в местах, где может налипать летучая зола, т.е. там, где температура слишком высокая;

- зазоры между трубными пучками должны быть достаточно широкими для предотвращения обрастания межтрубного пространства;

- циркуляция воды и пара в межтрубном пространстве и конвективных элементах должна быть оптимальной, для того чтобы предотвратить неравномерный съем тепла, неэффективное охлаждение дымовых газов и т.д.;

- горизонтальный котел-утилизатор должен конструироваться так, чтобы можно было изменить траекторию движения дымовых газов, приводящую к стратификации температуры и неэффективному теплообмену;

- должны быть предусмотрены специальные устройства для очистки котла-утилизатора от обрастания;

- оптимизация системы конвективного теплообмена (противоток, параллельный поток и т.д.), для того чтобы оптимизировать поверхность теплообмена в соответствии с температурой на трубках и предотвратить коррозию аппарата.

Конструкция со сниженным обрастанием котла-утилизатора уменьшает пребывание пыли в высокотемпературных зонах, которые могут вызвать риск забивания трубных пучков и сбой в работе установки обезвреживания отходов.

Снижение температуры дымовых газов после котла-утилизатора ограничивается точкой росы отходящих газов. Также следует учитывать температурный режим в блоках газоочистки, например:

- в случае процессов с полусухой газоочисткой минимальная температура на входе определяется тем фактом, что инжекция воды снижает температуру газов. Обычно она должна составлять 190°C - 200°C;

- процесс с использованием сухой газоочистки может проводиться при температурах 130°C - 300°C. Минимальная требуемая температура для процесса сухой сорбции с вводом в поток дымовых газов бикарбоната натрия составляет 170°C. Это объясняется необходимостью увеличения удельной поверхности бикарбоната натрия и, следовательно, его преобразованием в более эффективный сорбционный реагент. Могут использоваться и другие реагенты, определяющие температуру процесса;

- мокрые системы газоочистки не имеют четкого температурного диапазона. Однако, чем ниже температура газа на входе в скруббер, тем ниже потребление воды скруббером.

Использование скрубберов с конденсацией дымовых газов связано с применением орошаемого скруббера, который конденсирует водяные пары из дымовых газов систем мокрой, полусухой и сухой газоочистки. Обычно этот процесс используется в конце системы газоочистки.

Охлаждение обеспечивается с помощью теплообменных процессов (например, с помощью теплового насоса).

Использование тепловых насосов для повышения утилизации тепла. Тепловые насосы являются средством объединения различных относительно низкотемпературных потоков для нагрева другого потока. Это позволяет, например, эксплуатировать скрубберы с конденсацией дымовых газов и иметь возможность генерации тепловой энергии.

Использование тепловых насосов для повышения утилизации тепла обеспечивает минимизацию общих эксплуатационных затрат на отопление и кондиционирование здания (сооружения).

Внедрение автоматизированных систем, предусматривающее многофакторные измерения и контроль технологических систем, работающих на топливе и воздухе для горения, являются определяющими для эффективного функционирования установок.

5.2.7 Технологии очистки газообразных продуктов сгорания

Имеется следующий (неисчерпывающий) перечень общих факторов, требующих рассмотрения при выборе систем очистки дымовых газов:

- тип отходов, их состав и однородность состава;

- тип процесса сжигания и производительность установки;

- расход и температура дымовых газов;

- характер неоднородности свойств дымовых газов;

- требуемые предельные значения выбросов загрязняющих веществ;

- температурный диапазон;

- ограничения по предельным значениям загрязненности при сбросе сточных вод;

- климатические условия;

- наличие необходимой площади для размещения газоочистного оборудования;

- анализ затрат, связанных с утилизацией отходов с систем газоочистки;

- совместимость между существующими элементами технологического процесса термического обезвреживания;

- возможность использования воды и химических реагентов;

- необходимость энергии (например, поставка тепловой энергии от скрубберов с конденсацией дымовых газов);

- оценка условий для подключения к существующим системам энергообеспечения;

- уровень шумового загрязнения.

5.2.7.1 Снижение выбросов пыли.

Предварительное обеспыливание снижает нагрузку по взвешенным веществам и механическим примесям на последующих стадиях системы газоочистки.

На установках для обезвреживания отходов могут использоваться следующие системы обеспыливания:

- циклоны и мультициклоны;

- электрофильтры;

- рукавные фильтры.

Электрофильтры и циклоны эффективны для предварительного обеспыливания и обеспечивают достижения самых низких уровней выбросов в сочетании с другими технологиями.

Мокрый электрофильтр - это отдельный тип электрофильтров. Он обычно не применяется на стадии предварительного обеспыливания из-за температурных требований. Однако его использование рационально связывать с доочисткой после системы газоочистки.

Рукавные фильтры являются эффективным средством для удаления пыли. Кроме этого, также могут инжектироваться специальные реагенты для создания реагентного слоя на поверхности тканого материала для увеличения эффективности улавливания тяжелых металлов, ПХДД/ПХДФ; защиты от коррозии.

Обычно используемыми реагентами являются известь и активированный уголь. Наличие активированного угля снижает нагрузку по ПХДД/ПХДФ на последующих стадиях очистки дымовых газов. В случае мокрых систем это помогает в удалении ртути и оседании диоксинов на материалах корпуса и основных элементов скруббера.

Для этой технологии самыми значительными воздействиями между средами являются:

- потребление энергии рукавными фильтрами выше, чем другими системами вследствие больших потерь давления;

- образование летучей золы при очистке газов;

- концентрации ПХДД/ПХДФ в дымовых газах могут возрасти в течение пребывания в электрофильтре, особенно при работе в температурном диапазоне от 200°C до 450°C.

Применение систем доочистки дымовых газов используется для заключительного снижения выбросов пыли после применения других элементов газоочистки и перед выбросом газов из дымовой трубы в атмосферу. Основными применяемыми системами являются:

- рукавные фильтры;

- мокрый электрофильтр;

- электродинамические скрубберы Вентури;

- фильтрующие модули с накоплением пыли;

- мокрые скрубберы с ионизацией газовой среды.

Использование системы мокрой очистки дымовых газов также является доочисткой после других систем, предназначенных для очистки от кислых газов и т.д.

Кроме снижения выбросов пыли, возможно добиться эффекта снижения выбросов следующих веществ:

- тяжелых металлов, так как их концентрации в выбросах обычно связаны с эффективностью удаления пыли;

- ртути и ПХДД/ПХДФ, когда сорбенты добавляются в рукавные фильтры;

- кислых газов, когда добавляются щелочные реагенты для защиты рукавных фильтров.

Способ двойного фильтрования связан с использованием двух рукавных фильтров, включенных последовательно в систему очистки дымовых газов.

Рукавные фильтры часто подразделяются на отделения, которые изолируются друг от друга для облегчения технического обслуживания. Для оптимальной работы важно иметь равномерное распределение дымовых газов. Выбор материалов для рукавных фильтров должен основываться на характеристиках ткани для фильтрации газа и включать в себя учет максимальной рабочей температуры и устойчивость к кислотам, щелочам и изгибу (при очистке фильтров).

5.2.7.2 Снижение выбросов кислых газов

Мокрые скрубберы обычно отличаются по крайней мере двумя эффективными стадиями, во-первых, при низких значениях pH удаляются главным образом HCl и HF; на второй стадии происходит дозировка извести или гидроксида натрия и работа происходит при pH от 6 до 8 главным образом для удаления . Скруббер иногда можно описывать как устройство, работающее в режиме трех или более стадий - дополнительные стадии обычно подразделяются по первой стадии с низкими значениями pH для специальных целей.

Мокрые системы пылегазоочистки обеспечивают дополнительное снижение выбросов следующих веществ:

- пыли;

- ПХДД/ПХДФ (если используется пропитанный углеродом сорбирующий материал, то возможно снижение на 70% по всему скрубберу, в противном случае степень удаления будет пренебрежимо малой; активированный уголь или активированный кокс могут быть добавлены в скруббер для более высокой эффективности их удаления);

- (если используется первая стадия с низким значением pH (порядка 1) и в отходах имеются концентрации HCl, предусмотренные для подкисления этой стадии, тогда может иметь место удаление , но на металлическую ртуть воздействие обычно не оказывается).

Определенные перспективы следует ожидать от использования системы полусухой очистки.

Полусухие системы газоочистки обеспечивают высокую эффективность удаления нерастворимых кислых газов. Низкие предельные значения выбросов могут быть обеспечены с помощью регулирования дозы вводимого реагента и выбранного места в системе, при этом чаще за счет возрастающего потребления реагентов и уровней образования остатков.

Полусухие системы используются с рукавными фильтрами для удаления загрязняющих веществ и продуктов их реакции. Для улавливания из дымовых газов ртути и ПХДД/ПХДФ, кроме щелочных, также могут быть добавлены другие реагенты. Чаще всего эта система используется как одностадийный реактор/фильтр для совместного снижения выбросов:

- пыли - фильтруется с помощью рукавного фильтра;

- ПХДД/ПХДФ - улавливаются, если инжектируется активированный уголь, а также щелочной реагент;

- ртути - улавливается, если инжектируется активированный уголь, а также щелочной реагент.

К недостаткам настоящего метода относится увеличение уровней образования остатков, которые требуют дополнительного обезвреживания.

Системы полусухой очистки конструктивно исполнены в виде оросительной колонны и рукавного фильтра.

Рециркуляция реагентов имеет следующие преимущества по сравнению с другими системами газоочистки:

- пониженное потребление реагентов (по сравнению с сухой и полусухой системами);

- пониженное образование твердых остатков (содержат меньше непрореагировавшего реагента);

- пониженное потребление воды и отсутствие образования стока (по сравнению с мокрыми системами).

Впрыск реагента и скорость захвата молекул загрязняющих веществ требуют оптимизации для предотвращения нагрузки по сорбенту и возможного проскока вещества (например, ртути и ПХДД/ПХДФ, абсорбируемых на угле).

Требуется проведение мониторинга и регулирование уровня влажности для поддержания эффективности абсорбции кислых газов.

Системы сухой очистки дымовых газов. Известь (например, гашеная известь, известь с высокой удельной поверхностью) и бикарбонат натрия обычно используются в качестве щелочных реагентов. Добавка активированного угля предусматривается для улавливания с помощью абсорбции ртути и ПХДД/ПХДФ.

При впрыскивании мелко измельченного бикарбоната натрия в горячие газы (выше 140°C) он превращается в карбонат натрия с высокой удельной поверхностью и становится эффективным реагентом для абсорбции кислых газов.

Подбор щелочного реагента. В системах газоочистки используются различные щелочные реагенты (и их сочетания). Каждый вариант обладает преимуществами и недостатками. Подбор реагентов является комплексной технологической задачей.

Во всех типах систем очистки дымовых газов используется известь, однако чаще всего - в системах мокрой и полусухой очистки. Это как гашеная известь в сухих системах, так и гидратированная известь в полусухих системах, а также известь с высокой удельной поверхностью. Бикарбонат натрия применяется для некоторых, главным образом сухих, систем. Гидроксид натрия и известняк применяются только для влажных систем газоочистки.

В некоторых случаях реализуются смешанные системы очистки дымовых газов.

Прямая добавка щелочных реагентов к отходам используется для снижения нагрузки на элементы установки термического обезвреживания отходов благодаря тому, что щелочные реагенты взаимодействуют с кислыми газами по мере их образования в печи. Адсорбция в печи при высоких температурах намного более эффективна для , чем для HCl.

Использование щелочных реагентов будет изменять состав шлака, а также состав и электрическое сопротивление летучей золы.

5.2.7.3 Снижение выбросов оксидов азота

Селективное каталитическое восстановление (СКВ). При сжигании отходов СКВ применяется после обеспыливания и очистки от кислых газов. При использовании данного способа обычно требуется подогрев дымовых газов после предыдущих стадий газоочистки (температура на выходе из газоочистки составляет 70°C для мокрых систем и 120°C - 180°C для большинства рукавных фильтров). Для достижения рабочих температур для системы СКВ необходима температура 230°C - 320°C.

Катализируемые реакции СКВ представлены ниже:

СКВ может также каталитически разрушать ПХДД/ПХДФ (эффективность деструкции составляет 98% - 99,9%).

Рабочая температура катализатора - 100°C - 220°C.

Пониженные температуры систем СКВ менее эффективны для деструкции ПХДД/ПХДФ, что может потребовать дополнительных расходов катализатора.

Селективное некаталитическое восстановление (СНКВ). В процессе СНКВ аммиак () или мочевина впрыскиваются в печь для снижения выбросов .

наиболее эффективно реагирует с в диапазоне температур от 850°C до 950°C. При использовании мочевины эффективными являются температуры до 1050°C. Если температура выше указанной, в результате конкурирующей окислительной реакции образуются нежелательные . Если температура ниже необходимых диапазонов или время пребывания для реакции между и недостаточное, эффективность восстановления снижается и могут возрасти выбросы избыточного аммиака (проскок аммиака).

Основными факторами, влияющими на функционирование систем очистки от , являются:

- смешение реагентов с отходящими газами;

- температура;

- время пребывания в температурном окне.

Этот способ применяется тогда, когда:

- разрешенное среднесуточное установленное значение выбросов находится в диапазоне от 100 до 200 ;

- нет возможностей для установки СКВ;

- имеются подходящие места для впрыска реагента (включая соблюдение требований к температуре).

При выборе реагента необходимо учитывать различные факторы, связанные с эксплуатационными показателями процесса и затратами на него, для обеспечения оптимального выбора для соответствующей установки (см. таблицу 5.4).

Результатом применения обоих реагентов является снижение выбросов . Выбор реагента, который лучше всего подходит для использования на установках термического обезвреживания отходов в печи, должен обеспечивать снижение выбросов с минимальным проскоком аммиака и образованием .

Таблица 5.4 - Преимущества и недостатки использования мочевины и аммиака для СНКВ

Реагент	Преимущества	Недостатки
Аммиак	- Возможность подавления высоких пиковых значений (при хорошей оптимизации); - более низкие выбросы (10 - 15 )	- Узкий температурный диапазон (850°C - 950°C), поэтому требуется тщательный контроль; - обращение и хранение опасного вещества; - повышенные затраты на тонну отходов; - проскок аммиака примерно 10 ; - запах аммиака при контакте потоков с влажной средой
Мочевина	- Шире диапазон эффективных температур (540°C - 1000°C), по этому температурный контроль менее критичен; - меньше опасность при хранении и обращении; - ниже затраты на тонну отходов	- меньший потенциал подавления пиковых значений (по сравнению с аммиаком при оптимизации); - выше выбросы (25 - 35 ); - проскок аммиака порядка 1
Примечание - Пониженные затраты на мочевину наиболее значимы для относительно небольших установок. Для более крупных установок повышенные затраты на хранение аммиака могут быть полностью скомпенсированы.

5.2.7.4 Снижение выбросов ПХДД/ПХДФ

Для большинства отходов невозможно достижение требуемых норм по выбросам ПХДД/ПХДФ только за счет оптимизации процесса сжигания.

Предотвращение вторичного образования ПХДД/ПХДФ в системе газоочистки. Снижение времени пребывания запыленного газа в температурной зоне от 450°C до 200°C снижает риски образования ПХДД/ПХДФ и подобных соединений.

Если стадии удаления пыли используются в этой температурной зоне, время пребывания летучей золы в этом диапазоне удлиняется, следовательно, формируется рисковая зона образования ПХДД/ПХДФ. Температура на входе в стадию обеспыливания поэтому должна быть ниже 200°C. Этого можно достичь с помощью:

- дополнительного охлаждения в котле-утилизаторе (конструктивно котел-утилизатор в диапазоне температур 450°C - 200°C должен быть выполнен так, чтобы ограничить пребывание пыли в нисходящем потоке);

- использованием оросительной колонны для снижения температуры на выходе котла-утилизатора до температуры ниже 200°C для последующих стадий очистки газа;

- полного охлаждения от температур сжигания до 70°C (на установках обезвреживания отходов с высоким содержанием ПХБ);

- теплообмена газ/газ (газ с входа на скруббер/газ с выхода скруббера).

Существует подход, в соответствии с которым стадия обеспыливания должна проводиться на высокотемпературных установках удаления пыли. После чего выполняют ударное охлаждение с использованием или преобразованием тепловой энергии.

Деструкция ПХДД/ПХДФ с использованием селективного каталитического восстановления (СКВ).

Важно отметить, что при сжигании отходов большая часть содержащихся в воздухе ПХДД/ПХДФ соединяется с пылью, с достижением равновесия ПХДД/ПХДФ в газовой фазе. Способы, которые используются для удаления пыли, должны поэтому удалять переносимые с пылью ПХДД/ПХДФ, в то время как СКВ (и другие каталитические методы) только разрушают небольшую их часть в газовой фазе. Сочетание удаления пыли и деструкция обычно приводят к минимальным общим выбросам ПХДД/ПХДФ в воздух.

Эффективность деструкции для газовой фазы ПХДД/ПХДФ составляет от 98% до 99,9%. СКВ применяется после начального обеспыливания.

Снижение концентрации ПХДД/ПХДФ с помощью блока СКВ будет зависеть от количества слоев катализатора.

Деструкция ПХДД/ПХДФ с использованием каталитических рукавных фильтров.

Эффективность деструкции ПХДД/ПХДФ, поступающих в каталитические рукавные фильтры, достигает более 99%. Фильтры также обеспечивают удаление пыли.

Общие выбросы диоксинов снижаются за счет деструкции и в меньшей степени за счет адсорбции (активированным углем).

Температурный диапазон для протекания каталитической реакции составляет от 180°C до 260°C.

Этот способ реализуется там, где:

- не имеется места для СКВ, а альтернативные средства для снижения выбросов уже установлены;

- альтернативные средства для снижения выбросов ртути уже установлены (каталитические фильтры не улавливают соединения ртути).

Деструкция ПХДД/ПХДФ с помощью повторного обжига абсорбентов. Основной принцип состоит в том, что остатки ПХДД/ПХДФ, собранные в системе газоочистки, могут быть подвергнуты деструкции с помощью сжигания их в установке для обезвреживания отходов, тем самым снижая общий выход с установки ПХДД/ПХДФ.

ПХДД/ПХДФ подвергаются деструкции в процессе обезвреживания. Однако имеется риск того, что произойдет рециркуляция металлической ртути (и, следовательно, выбросов), если на этапе очистки дымовых газов не предусмотрено специальных способов для ее удаления.

Адсорбция ПХДД/ПХДФ с помощью инжекции активированного угля или других реагентов. Активированный уголь впрыскивается однокомпонентно или в сочетании с известью или бикарбонатом натрия (щелочным реагентом). Впрыскиваемый щелочной реагент, продукты реакции и угольный адсорбент затем собираются в пылеосадителе. Адсорбция ПХДД/ПХДФ происходит в газовом потоке на слое реагента.

Адсорбированные ПХДД/ПХДФ сбрасываются с другими твердыми отходами из рукавного фильтра, электрофильтра или других устройств для сбора пыли в нисходящем потоке.

Минеральные адсорбенты (например, цеолит, смеси глинистых минералов, филлосиликат (слоистый кремниевый минерал) и доломит) также могут использоваться для адсорбции ПХДД/ПХДФ при температурах до 260°C без риска возгорания в рукавном фильтре.

На поверхности активированного кокса в некоторой степени происходит каталитическая деструкция ПХДД/ПХДФ.

Адсорбция ПХДД/ПХДФ в неподвижном слое. Используются мокрый и сухой неподвижный коксовый/угольный слой. Мокрая система имеет противоток.

Использование материалов, пропитанных углеродом, для адсорбции ПХДД/ПХДФ в мокрой газоочистке. ПХДД/ПХДФ активно адсорбируются на частицах углерода в материале. Поэтому выбросы снижаются и предотвращается эффект памяти выделения ПХДД/ПХДФ. Можно снизить выбросы при пуске.

Отработанный пропитанный материал может размещаться на полигонах или дополнительно обезвреживаться. В некоторых случаях он подвергается сжиганию в установках для обезвреживания отходов.

Способ применим к процессам, для которых уже используются системы с мокрыми скрубберами. Однако имеются данные о накоплении ПХДД/ПХДФ.

Использование угольной суспензии в мокрой газоочистке. Использование суспензии из активированного угля в мокром скруббере может способствовать снижению уровня выбросов диоксинов в потоке дымовых газов и предотвращению накапливания диоксинов в материале скруббера.

При околонейтральном диапазоне pH активированный уголь добавляется в систему с концентрацией до 50 г/л. После системы мокрой очистки должен быть предусмотрен фильтр-отстойник, в котором осаждается отработанный уголь, а вода рециркулируется.

ПХДД/ПХДФ переходят в жидкость, которой орошается дымовой газ в скруббере и осаждаются на активных центрах активированного угля в результате каталитической реакции. Активированный уголь обладает также адсорбционной способностью к ртути.

5.2.7.5 Снижение выбросов ртути

Мокрая газоочистка с низким pH и добавка аддитивов. Использование мокрых скрубберов для удаления кислых газов приводит к снижению pH в скруббере. Большая часть мокрых скрубберов выполняет очистку в две стадии. Первая используется главным образом для HCl, HF и некоторой части . На второй стадии pH поддерживается на уровне 6 - 8. Здесь происходит удаление .

Регулирование значения pH ниже 1 позволяет увеличить эффективность удаления ионной ртути в виде до 95%. является основным соединением ртути после сжигания отходов. Однако степень удаления металлической ртути составляет менее 10%.

Адсорбция металлической ртути может быть повышена максимум до 20% - 30%:

- с помощью добавки соединений серы к раствору в скруббере;

- с помощью добавки активированного угля к раствору в скруббере;

- с помощью добавки окислителей, например перекиси водорода, к раствору в скруббере. С помощью этого способа металлическая ртуть превращается в ионную форму в виде , что облегчает ее осаждение.

Общая эффективность удаления ртути (как металлической, так и ионной) составляет около 85%.

Достигаемые уровни выбросов после системы мокрой газоочистки составляют приблизительно 36 , с мокрым скруббером и фильтром из активированного угля - < 2  и при сочетании процесса впрыска и мокрого скруббера - 4 .

Впрыск активированного угля для адсорбции ртути. Адсорбция в потоке и использование фильтров (рукавный фильтр и фильтры с иммобилизованными реагентами).

Металлическая ртуть адсорбируется (обычно эффективность удаления около 95%), и выбросы в воздух оказываются ниже 30 . Ионная ртуть также удаляется с помощью хемосорбции, возникающей при содержании серы в дымовых газах, или при наличии некоторых типов активированного угля, пропитанного серой.

В случаях, когда твердый реагент подвергается повторному обжигу (для деструкции ПХДД/ПХДФ) в установке для сжигания, важно, чтобы:

- установка имела выход для ртути, который предотвращает появление внутреннего загрязняющего вещества (и случайный проскок с выбросом);

- альтернативный выход с достаточной степенью удаления загрязняющего вещества;

- при использовании мокрых скрубберов ртуть могла попадать в поток стока (затем она может осаждаться в твердых остатках при использовании очистки).

Различные типы активированного угля обладают различной адсорбционной способностью. Еще одной возможностью повышения удаления ртути является пропитка адсорбента серой.

Отделение ртути с использованием смоляного фильтра. После отделения пыли и первой мокрой кислотной промывки кислоты с тяжелыми металлами с ионной связью уносятся через ионообменный фильтр с ртутью. Ртуть отделяется в смоляном фильтре. Затем происходит нейтрализация кислоты с использованием известкового молока.

Инжекция хлорита для контроля элементарной ртути. Из-за того, что элементарная ртуть не растворяется в мокром кислотном скруббере, в ряде случаев трудно достичь значительного ее подавления.

Впрыск агента с сильной окислительной способностью должен превратить элементарную ртуть в окисленную ртуть и сделает возможной очистку в мокром скруббере. Чтобы не применять мокрый скруббер, агент с сильной окислительной способностью используется в режиме реакции с другими соединениями (например, с диоксидом серы), и он вводится непосредственно перед распылительными насадками первого кислотного скруббера. В этом скруббере pH поддерживается в диапазоне от 0,5 до 2.

Когда жидкость после распылительного сопла вступает в контакт с парами кислоты, содержащими хлористый водород, хлор трансформируется в диоксид хлора, который является активным соединением. Следует отметить, что в отличие от других окислителей, таких как гипохлорит (отбеливатель), хлорит или диоксид хлора не обладает способностью вводить атом хлора в ароматическое кольцо и поэтому не может изменять диоксиновый баланс.

Добавка перекиси водорода для мокрой газоочистки. Цель системы состоит в отделении Hg, HCl и из дымовых газов. В процессе вся элементарная ртуть окисляется до водорастворимой ртути.

Дымовые газы вступают в контакт с жидкостью скруббера, содержащей перекись водорода. Жидкость скруббера реагирует с дымовыми газами, и кислые сточные воды передаются для нейтрализации и осаждения ртути.

5.2.8 Обезвреживание остатков, образующихся при очистке газообразных продуктов сгорания

Цементирование остатков от очистки дымовых газов представляет собой процесс смешивания с минеральными или гидравлическими вяжущими (например, цемент, летучая зола угля и т.д.), реагентами для регулирования свойств материала (для снижения выщелачиваемости свинца используются реагенты на основе оксида кремния, а для снижения выщелачиваемости других металлов - реагенты на основе сульфидов) и достаточным количеством воды для обеспечения того, чтобы произошли реакции гидратации для связывания цемента.

Обычно остатки должны реагировать с водой и цементом с образованием гидроксидов металлов или карбонатов, которые хуже растворимы, чем соединения исходных металлов в матрице остатка.

Отвердевшие продукты размещаются на полигоне. Выщелачивание тяжелых металлов из продуктов в краткосрочной перспективе относительно низкое; однако высокий уровень pH системы на цементной основе может привести к значительному выщелачиванию амфотерных металлов (свинец и цинк).

Остекловывание и плавление остатков приводит к мобилизации летучих элементов, таких как ртуть, свинец и цинк в течение процесса обезвреживания; это используется в сочетании с другими параметрами для производства материала с низким содержанием тяжелых металлов.

Известны некоторые способы, используемые для нагрева остатков: системы электроплавки, системы, отапливаемые горелками, и плавка с дутьем. Они отличаются по способу передачи энергии, окислительному либо восстановительному состоянию в течение работы и по количеству образующихся газообразных продуктов сгорания. Для этого используются металлургические печи.

Способы, используемые для остекловывания и плавления остатков, похожи во многих отношениях. Основное различие главным образом состоит в процессе охлаждения, а также в использовании специальных добавок.

Экстрагирование кислотой. Летучая зола очищается кислыми стоками с первой (кислотной) стадии мокрого скруббера. Затем очищенные остатки промываются и обычно смешиваются со шлаком перед размещением на полигоне.

В процессе удаляется значительная часть общего количества тяжелых металлов из остатков (Cd85%; Zn85%; Pb, Cu33%; Hg95%). Выщелачиваемость остатка снижается в 100 - 1000 раз.

Обработка остатков от очистки дымовых газов, появляющихся в процессе очистки сухим бикарбонатом натрия, для использования в производстве кальцинированной соды. Остатки от очистки дымовых газов, появляющиеся в процессе очистки сухим бикарбонатом натрия, накапливаются в бункере до обезвреживания. Затем остатки растворяют при регулировании pH и при добавке реагентов. Образующаяся суспензия проходит через фильтр-пресс, в котором отделяются нерастворимые вещества: гидроксиды тяжелых металлов, активированный уголь и летучая зола. Таким образом, получается неочищенный рассол и отфильтрованный остаток.

Неочищенный рассол затем проходит через песочный фильтр и поступает в колонку с активированным углем, который абсорбирует органические соединения, которые могут находиться в рассоле. Следовые количества тяжелых металлов удаляются в двух колонках с ионообменными смолами, для того чтобы достичь класса качества природного рассола, который можно использовать в промышленном производстве кальцинированной соды.

Остаток фильтрования, который является единственным остающимся отходом, размещается на полигоне. Общее количество составляет не более 2 - 4 кг на тонну сжигаемых ТКО.

Очищенный рассол и остаток фильтрования являются единственными конечными продуктами. Промывная вода, реагенты ионообменных смол и т.д. полностью подвергаются промежуточной очистке и повторному использованию.

Обработка остатков от очистки дымовых газов, появляющихся в процессе очистки сухим бикарбонатом натрия, с использованием гидравлических вяжущих. Остатки от очистки дымовых газов, появляющихся в процессе очистки сухим бикарбонатом натрия, накапливаются в бункере до обезвреживания. Затем остатки смешиваются с гидравлическим вяжущим, а потом вводятся в водный раствор с некоторыми реагентами. Образующаяся при этом суспензия проходит через фильтр-пресс, где происходит отделение нерастворимых веществ (содержащих, в частности, большинство тяжелых металлов). Получающимися продуктами являются рассол и остаток от фильтрования.

Рассол затем подвергается очистке таким образом, чтобы его можно было повторно использовать при производстве кальцинированной соды.

Остаток от фильтрования, содержащий гидравлические вяжущие, отверждается в инертный материал для размещения на полигоне.

5.2.9 Удаление остатков, образующихся при очистке газообразных продуктов сгорания

Отделение стадии улавливания пыли от других стадий очистки дымовых газов имеет важное значение. Удаление пыли перед стадиями газоочистки (стадии удаления кислых газов и диоксинов), при использовании электрофильтров, циклонов или рукавных фильтров, без добавки реагентов позволяет рассмотреть переработку и последующее обезвреживание удаленной пыли.

Отделенная зола может быть возвращена на стадию сжигания для дальнейшей деструкции любых ПХДД/ПХДФ, что может привести к снижению общего выхода диоксинов с установки.

Предварительное обеспыливание может повысить надежность полусухой очистки дымовых газов и других систем газоочистки. Снижается унос твердых частиц в последующие стадии газоочистки (в особенности системы мокрой газоочистки), что может улучшить их функционирование и снизить затраты на этих стадиях.

5.2.10 Мониторинг (производственный контроль) и регулирование выбросов

Неоднородный состав поступающих на обезвреживание отходов требует постоянного производственного контроля в независимости от степени автоматизации системы. Контроль основывается на получении достоверной информации о процессе посредством использования контрольно-измерительных приборов. Необходимо иметь данные о: температуре в различных местах камеры сжигания, толщине слоя отходов на полу или в подподовой зоне, степени разрежения в зоне горения, температурном градиенте по поверхности печи, изменениях концентраций CO, , и (или) (в разных местах), длине и позиционировании фронта горения в печи, концентрации веществ в выбросах на дымовой трубе.

Важным способом контроля процесса является использование оптических или инфракрасных измерительных систем, ультразвуковых и визуальных камер.

Непрерывная корректировка коэффициента избытка воздуха может улучшить процесс сжигания и предотвратить образование ряда вредных веществ.

Инфракрасная камера является примером технологии, которая может быть использована для создания термографии слоя сжигаемых отходов. Используются также ультразвуковые и визуальные камеры. Распределение температур на решетке появляется на экране как изотермическое поле с постепенно изменяющимися окрашенными областями.

Для последующего контроля работы печи можно определить характеристические температуры индивидуальных зон и передать информацию в контроллер, управляющий работой печи, как входные параметры для переменных печи. С использованием нечеткой логики, некоторых переменных (например, температура, содержание CO, ) можно определить последовательность правил для поддержания процесса в заданных параметрах.

С помощью использования быстродействующего мониторинга HCl до и после блока газоочистки появляется возможность корректировать работу системы очистки дымовых газов, с тем чтобы количество используемого щелочного реагента было оптимизировано для заданного значения выбросов. Этот способ обычно применяется как дополнительный метод для регулирования пиковых концентраций, с созданием слоя реагента в рукавных фильтрах, обеспечивая также важный буферный эффект для флуктуаций реагента.

Время реакции контролирующего устройства должно быть быстрым для прохождения управляющего сигнала на оборудование и своевременного дозирования реагента для обеспечения эффективной реакции.

Контроль устойчивости к коррозии является важным аспектом, так как речь идет о чрезвычайно агрессивной среде. Проблемой может также быть обрастание внутренних материалов и элементов оборудования золой и другими компонентами отходящих газов, а также загрязнителями, содержащимися в холодном теплоносителе теплообменных аппаратов.

Изменение в дозировании для поддержания адсорбционной способности в системе очистки дымовых газов можно сделать:

- с помощью изменения расхода с использованием насосов с переменной скоростью или шнека-дозатора с переменной скоростью;

- с помощью изменения концентрации реагентов в полусухих системах, когда небольшие объемы смесителя повышают скорость изменения концентрации.

Важной задачей мониторинга и регулирования выбросов при сжигании отходов является ретроспективный анализ параметров технологического процесса (помимо прогнозного метода).

Для этого необходимо предусматривать запись и хранение результатов показаний контрольно-измерительных приборов и газоаналитических модулей (датчиков), лабораторного диагностирования.

5.2.11 Контроль и обработка сточных вод

Использование технической воды для обеспечения реализации технологий термического обезвреживания отходов требуется для работы газоочистки от кислых газов (использование мокрых скрубберов, скрубберов Вентури); удовлетворения требований пожарной безопасности при предотвращении возгорания отходов (обеспечение подвода воды к блоку загрузки сырья); теплообменных процессов (где используемая вода применяется в качестве холодного теплоносителя) и парогенерации (в основном для процессов пиролиза и газификации).

После применения соответствующих технологических блоков качество вод будет отличаться от исходных. Несмотря на то, что, как правило, вода используется в соответствующих блоках циклически, периодически требуется ее очистка.

Контроль сточных вод для производственного процесса состоит из фиксирования pH и концентрации механических примесей - для принятия решений в части возможности повторного и (или) дальнейшего их использования с дозированием химических реагентов.

Ориентировочные перечень загрязняющих веществ и уровни загрязнения сточных вод в сбросах с систем газоочистки установок термического обезвреживания отходов приведены в таблице 3.5.

Наиболее актуальным этот вопрос считается для очистки сточных вод, образующихся при обработке газообразных продуктов горения. В таких сточных водах могут содержаться тяжелые металлы, соли реакции нейтрализации, непрореагировавшие кислые и щелочные вещества, механические примеси и высокотоксичные соединения диоксиновой группы.

Состав загрязнителей отработанного абсорбционного раствора определяет перспективность использования мембранных технологий или технологий на основе обратного осмоса или термического выпаривания. Использование мембранных технологий, обратного осмоса и выпаривания, не смотря на высокую стоимость процессов, эффективно для очистки вод от растворенных солей, которые образуются в отработанном абсорбционном растворе после поглощения кислых газов.

Также нашло применение использование фильтров. Однако использование последних актуально при отсутствии блока пылеосаждения на этапе газоочистки. Это ведет к осаждению механических примесей в мокром скруббере и требует их концентрирования в виде шлама для предотвращения вторичного загрязнения газов, особенно при наличии тяжелых металлов.

Сжигание такого шлама (загрузка фильтра и собственно выделенных компонентов) является источником формирования рисковых зон. Так как, тяжелые металлы, ПХДД/ПХДФ снова будут переходить в среды повышенной миграционной активности.

Для получения информации об использовании технических решений для очистки сточных вод, образующихся в блоках газоочистки, следует пользоваться справочником НДТ "Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях".

5.2.12 Обработка и обезвреживание шлаков и зольных остатков, образующихся в результате сжигания

В течение процессов сжигания могут образовываться твердые отходы. Такие твердые отходы обычно называются "зола" или "шлак". Зола бывает двух типов: один называют "нелетучий остаток", обычно извлекаемый на поду камеры сжигания, другой, называемый "летучая зола", состоит из мелкодисперсных фракций и уносится с дымовыми газами. Этот последний тип обычно извлекается с помощью оборудования для очистки дымовых газов.

Зола от сжигания и остатки от очистки дымовых газов являются одним из основных потоков отходов, обрабатываемых с помощью процессов стабилизации и отверждения либо в установке для сжигания (например, в некоторых инсинераторах). Другими методами являются очистка и рециклинг некоторых компонентов (например, солей). Применяется также и метод переработки золы от сжигания путем плавления золы в плазме при очень высоких температурах, чтобы стекловать структуру.

Технические решения по обезвреживанию твердых остатков от сжигания отходов обычно определяются с помощью:

- содержания органических соединений в остатках;

- содержания тяжелых металлов в остатках;

- выщелачиваемости металлов, солей и тяжелых металлов в остатках;

- физической пригодности (например, размера и прочности частиц в остатках).

Улучшение дожигания шлака может быть достигнуто с помощью оптимизации параметров сжигания, для того чтобы произошло полное сжигание связанного углерода.

Повышение температуры сгорания вместе с температурой слоя топлива вызывает рост образования CaO в шлаке. Это вызывает рост значения pH шлака. Значение pH свежего шлака часто превышает 12.

Этот рост pH также может привести к росту растворимости амфотерных металлов, таких как свинец и цинк, которые находятся в высоком количестве в шлаке. Величина pH шлака может снизиться после стадии сжигания с помощью вызревания.

Отделение шлака от остатков очистки дымовых газов. Смешение остатков очистки дымовых газов со шлаком приводит к загрязнению шлака. Вследствие более высокого содержания металлов, выщелачиваемости металлов и содержания органического вещества в остатках системы газоочистки снижается качество шлака. Это ограничивает варианты для последующего использования шлака.

Разделение шлака и остатков системы газоочистки состоит в раздельном сборе, хранении и транспортировании обоих потоков остатков. Это связано, например, со специально выделенными бункерами для хранения и контейнерами, а также специальными способами обращения с мелкими фракциями и пыльными остатками системы газоочистки.

Отделение остатков системы газоочистки от шлака создает возможность его дальнейшего использования (например, с помощью сухой обработки или промывки водорастворимых солей, тяжелых металлов в экстракторе золы), например, для производства заменителей песка и гравия. Такое производство должно осуществляться на основании технической документации, получившей положительное заключение государственной экологической экспертизы на новые технику, технологию и/или новые вещества.

Сепарация металлов из шлака. Сепарация черных металлов осуществляется с использованием магнита. Шлак выгружается на движущийся транспортер или вибрационный конвейер, и все магнитные частицы притягиваются подвешенным магнитом. Такая сепарация черных металлов может быть выполнена на необработанном шлаке после того, как он покинул экстрактор золы. Для эффективной сепарации черных металлов требуется многостадийная обработка с промежуточной стадией дробления и просеивания.

Сепарация цветных металлов осуществляется с использованием сепаратора вихревых токов. Быстро вращающаяся катушка индуктивности наводит магнитное поле в частицах цветных металлов, что выталкивает их из потока. Способ является эффективным для частиц с размером от 4 до 30 мм и требует хорошего распределения материала на движущемся транспортере. Сепарация осуществляется после отделения черных металлов, дробления и просеивания.

Грохочение и дробление шлака. Различные операции по механической обработке шлака предназначены для подготовки материалов для дорожного строительства и земляных работ, которые обладают удовлетворительными геотехническими характеристиками. Некоторые операции могут проводиться в течение процесса подготовки:

- гранулометрическая сепарация с помощью грохочения;

- уменьшение размеров с помощью дробления крупных фракций или иных способов разрушения;

- сортировка в воздушном потоке для удаления легких несгоревших фракций.

В линии переработки может быть установлена дробилка для разбивания больших кусков (обычно на выходе из первого грохота). Часть установок оснащена дробилками, в некоторых используется специальное оборудование (механическая лопата, погрузчик, камнедробилка и т.д.) для дробления блоков.

Разбивание больших кусков имеет несколько преимуществ: уменьшается количество крупного надситочного продукта; повышается геотехническое качество.

Отделение легких несгоревших фракций или отделение в воздушном потоке обеспечивается с помощью продувки или аспирации.

Обработка шлака с использованием вызревания. После сепарации металлов шлак можно хранить на открытом воздухе или в специализированном крытом здании в течение нескольких недель. Хранение обычно осуществляется в отвалах на бетонном полу. Дренаж и сточная вода собираются для очистки. Отвалы могут быть увлажнены при необходимости с использованием спринклерного оросителя или рукавной системы, для того чтобы предотвратить образование пыли и выбросов и создания благоприятных условий для выщелачивания солей и карбонизации, если шлак недостаточно влажный.

На практике обычно устанавливается период старения от 6 до 20 нед (или он предписывается) для обработки шлака перед использованием в качестве строительного материала или в некоторых случаях перед размещением на полигоне.

Выщелачивание можно классифицировать следующим образом:

- снижение pH вследствие потребления из воздуха или биологической активности;

- создание бескислородных, восстановительных условий вследствие биоразложения остаточного органического вещества;

- местные восстановительные условия вследствие выделения водорода;

- гидратирование и другие изменения в минеральных фазах, вызывающие сцепление частиц.

Этот способ можно применять ко всем новым и существующим установкам, на которых образуется шлак.

Обработка шлака с использованием систем сухой очистки. Установки для сухого обогащения шлака сочетают способы сепарации черных металлов, уменьшения размеров и грохочения, сепарации цветных металлов и старения обработанного шлака.

Обработка шлака с использованием систем мокрой очистки. Использование систем мокрой очистки для обработки шлака позволяет получать шлак с минимальной выщелачиваемостью металлов и анионов (например, солей). Шлак после сжигания обрабатывается для уменьшения размеров, грохочения, промывки и сепарации металлов.

Основной особенностью этой обработки является мокрое разделение фракции 0 - 2 мм. Так как большая часть выщелачиваемых компонентов и органических соединений остается в мелкой фракции, это приводит к снижению выщелачиваемости остающейся фракции продукта (> 2 мм).

Обработка шлака с помощью термических систем в диапазоне от 1100°C до 2000°C или более высоких температур (для плазменных систем).

Плазменные системы используются для остекловывания и плавления различных потоков неорганических отходов, включая шлак и летучую золу (температуры, используемые для остекловывания с помощью плазменной дуги, обычно находятся в диапазоне от 1400°C до 1500°C), с поставляемой электроэнергией.

Плазменные печи работают с удельной мощностью от 0,25 до 0,5  и имеют производительность плавления 300 . Зона влияния процесса обычно небольшая.

Результатом этого способа является снижение объема (на 33% - 50%), очень низкий уровень выщелачивания и чрезвычайно стабильный остаток, который можно легко утилизировать как наполнитель.

Необходимость очистки отходящих газов с установки плавления золы определяет возможность интеграции настоящей установки с технологическим комплексом термического обезвреживания отходов в части общих очистных сооружений.

5.3 Варианты технологического процесса

5.3.1 Технологические процессы на базе методов сжигания

Использование слоевых топок для обезвреживания органических отходов должно сопровождаться предварительной подготовкой отходов перед загрузкой в печь.

Контролируемое высокотемпературное обезвреживание отходов в установках С6-2С, С7-1С, С7-2С, С16-1С, С20-1С, С20-2С, С20-3С (см. таблицу 5.5) (загрязненных отработанных сорбентов, отработанных фильтров, обтирочной ветоши, отходов древесины подходящих размеров, отходов бумажных изделий и других органических отходов подходящих размеров) и в С16-1С (см. таблицу 5.5) (биологических и медицинских отходов (классов А и Б) и вышеперечисленных) по технологической схеме (см. рисунок 5.5), может рассматриваться в качестве базовых НДТ.

"Рисунок 5.5 - Принципиальная схема слоевого сжигания отходов на базе технологических установок С6-2С, С7-1С, С7-2С, С16-1С, С20-1С, С20-2С, С20-3С (см. таблицу 5.5)"

Подобная технология имеет наибольшее промышленное внедрение (см. подраздел 3.1). Установки, которые предназначены для обезвреживания узкого диапазона определенных отходов (или подвергнутых высокому уровню предварительной подготовки, а следовательно, более гомогенных отходов), работают в более узком диапазоне предельных характеристик, чем те установки, которые принимают отходы с более переменными характеристиками. Следовательно, риски, связанные с приемкой отходов, влекут за собой ряд негативных воздействий на окружающую среду, минимизация которых может обеспечиваться за счет контроля процесса сжигания и регулирования параметров технологического процесса.

Удовлетворительные экономические показатели обеспечиваются низкими капитальными затратами. Использование блока управления, современных горелочных устройств с регулируемым подводом воздуха в зону сжигания; тщательный входной контроль подаваемых на сжигание отходов; достаточное время пребывания сырья в блоке термического обезвреживания обеспечивают удовлетворительные экологические характеристики. Соответствие показателям технологического процесса обеспечивается качеством энергоносителя, штатным режимом работы горелок и соблюдением норм по коэффициенту избытка воздуха для различных обезвреживаемых отходов, турбулизацией в камере дожигания за счет подачи воздуха.

Изготавливаемое оборудование может быть использовано по принципу легкотранспортируемых мобильных установок. Максимальная производительность ограничена периодическим режимом с ручной загрузкой отходов.

В качестве альтернативного процесса рационально рассмотреть технологию, реализуемую в соответствии с С24-1С. Здесь предусмотрено быстрое упаривание и улучшение сжигания при максимальном тепловом воздействии с использованием нисходящего пламени горелок, а также прямой передачи тепла из вторичной камеры вниз через огнеупорный материал. Имеются данные об обеспечении преимущества в отношении скорости процесса, расхода топлива и автоматизации.

Безопасность термического обезвреживания отходов с помощью слоевых (подовых) печей обеспечивается автоматизацией и контролем технологического процесса, отсутствием задымлений на местах работы обслуживающего персонала и возможностью очистки дымовых газов. Следует дооснащать установки тягодутьевым оборудованием и блоком многоступенчатой очистки и обезвреживания отходящих газов, газоаналитическим оборудованием для контроля выбросов в атмосферу в режиме онлайн по основным загрязняющим веществам.

Для имеющихся технических решений настоящие предпосылки реализации подового сжигания характерны для С2-1П, С2-2П, С2-3П, С15-1П, С15-2П, С26-1П (см. таблицу 5.5).

Сырье - медицинские отходы (классов А, Б, В, Г - частично), биологические отходы, нефтешламы, нефтезагрязненные грунты, промасленная ветошь, отработанные загрязненные сорбенты и фильтры, твердые коммунальные отходы.

Распространение промышленного внедрения такого метода является значительным (см. раздел 2). Однако наличие в поставках оборудования блоков 12 и 13 не является обязательным в рамках зоны ответственности производителей оборудования. Следовательно, настоящий вариант технологического процесса может быть удовлетворительно оценен по уровню негативного воздействия на окружающую среду - при его соответствии настоящей схеме (см. рисунок 5.6). Также имеется тягодутьевое оборудование, являющееся источником шумового загрязнения. Использование превентивных мероприятий в этой части во многом складывается из правильного монтажа оборудования и конструктивных особенностей блоков 10 и 15.

"Рисунок 5.6 - Технологическая схема слоевого (подового) сжигания отходов на базе технологических решений С2-1П, С2-2П, С2-3П, С15-1П, С15-2П, С26-1П (см. таблицу 5.5)"

При этом организация процесса термического обезвреживания отходов по настоящей технологии должна учитывать относительно низкую производительность этой конструкции печи и слоевого сжигания отходов в целом.

Загрузочное устройство выполняется в виде шнекового, ленточного транспортера, гидравлического толкателя.

Периодический ввод жидких шламов в подовые печи рассматривается как источник резервного энергоснабжения при обезвреживании отходов с высокой теплотворной способностью (нефтешламы, отработанные и загрязненные нефтепродукты и т.д.). Производительность по жидким отходам в таком случае ориентировочно в три раза меньше, чем по твердым отходам - базовому сырью.

Прогрессивные диапазоны технологических параметров, использование ресурсо-и энергосберегающих методов позволили использовать установку для обезвреживания специальных отходов.

Удовлетворительные экологические показатели по выбросам вредных веществ с отходящими газами обеспечиваются многоступенчатой газовой очисткой (от взвешенных веществ и вредных компонентов, улавливаемых щелочными и щелочноземельными реагентами); контролем поступающих отходов; контролем процесса горения отходов. Для обеспечения последнего в подобных установках используются исправные горелочные устройства, отвечающие современному уровню техники (с возможностью регулирования подачи энергоносителя и автоматическим поддержанием соответствующего коэффициента избытка воздуха; визуализацией параметров технологического процесса и их архивированием); смотровые окна.

Очистка газов от взвешенных примесей производится в пылеосадительных камерах, электрофильтрах, циклонах и в мокрых пылеуловителях (для экономической эффективности в отечественной практике последнее интегрируется с мокрыми скрубберами).

При использовании мокрых скрубберов абсорбционный раствор используется циклически. При этом к базовым технологическим решениям относятся локальные очистные установки, работающие по принципу фильтрации. Следует использовать внутриреакторную очистку, которая обеспечивается уровнем подвода очищаемых дымовых газов в скруббер и его гидравлическими характеристиками. При этом сгущаемый осадок транспортируется шнековым транспортером (С15-3В, С15-2П) (см. таблицу 5.5). Также имеется опыт механической фильтрации и отстаивания (С2-4В, С15# (см. таблицу 5.5).

В качестве доступного технического подхода следует рассматривать использование мембранных технологий очистки сточных вод, образующихся в мокрых скрубберах, реализация которых обуславливает удорожание процесса переработки отходов в целом и может рассматриваться для оснащения производственно-технических комплексов или мусоросжигательных заводов. Как правило, дооснащение этим блоком не влечет значительных затрат, а также значительно сокращает влияние на окружающую среду.

Сжигание отходов с помощью барабанных вращающихся печей - наиболее распространенный метод. Реализация технологий с помощью такой конструкции печи представлена С2-4В, С5-1В, С6-1В, С14-1В, С14-2В, С15-3В (см. таблицу 5.5 и рисунок 5.7). Их использование позволяет изменять режимы работы без существенного технического перевооружения и смены технологии, следовательно, использование этой конструкции дает возможность переработки более широкого спектра отходов. В их число входят твердые коммунальные и промышленные отходы, нефтяные шламы, обезвоженные осадки очистных сооружений, медицинские отходы, биологические отходы, -содержащие отходы и т.п. Многоцелевое назначение определяет более серьезные требования к обеспечению экологической безопасности. Для этих целей используется многоступенчатая газоочистка, в составе которой рационально использование адсорбционных реакторов, наиболее часто исполненных в виде рукавных фильтров (однако имеются и другие конструкции). В качестве адсорбентов тяжелых металлов и соединений группы диоксинов используется активированный уголь и цеолиты.

"Рисунок 5.7 - Принципиальная технологическая схема сжигания отходов во вращающейся барабанной печи на базе технологических решений С2-4В, С5-1В, С6-1В, С14-1В, С14-2В, С15-3В (см. таблицу 5.5)"

На рисунке 5.7, кроме принципиального состава блоков, имеется блок тонкой очистки с возможностью впрыска активных сорбентов.

Методы ресурсо- и энергосбережения могут сводиться к использованию жидких отходов в качестве альтернативного топлива на специальных форсунках и системами утилизации тепла, например, на обеспечение горячим водоснабжением и отоплением производственных и внутриплощадных нужд.

Многовариантная техническая проработка природоохранного оборудования в составе технологических решений С2 (см. таблицу 5.5) позволяет сделать вывод о лучших значениях по критериям уровня воздействия на окружающую среду.

Модификация конструкции печи в виде циклонного реактора (позиция 13 на рисунке 5.8) позволяет увеличить производительность по жидким отходам.

Циклонная камера сжигания оборудуется тангенциально расположенными горелками, работающими на газообразном или жидком топливе, форсунками подачи жидких отходов (в зависимости от комплектации), пылесборником (или камерой солеотложения).

Распространены технологические решения, где циклонный реактор используется в качестве камеры дожига (см. рисунок 5.7). Необходимость вихревого режима определяется требованиями к сжиганию высокотоксичных сред. Этот подход реализован на установке С27-1Ц (см. таблицу 5.5), прошедшей модернизацию по внедрению автоматического режима управления. Имеется информация, что это позволило сократить выбросы и уменьшить потери, уменьшить количество рабочих мест и сделать технологию более безопасной.

Циклонная топка обеспечивает более качественное сжигание и относительную минимизацию концентрации контролируемых загрязняющих веществ.

В качестве альтернативных технологических подходов следует отметить интегрированные решения, ориентированные на высокую производительность, минимизацию вредного воздействия на окружающую среду и основные принципы энерго- и ресурсосбережения: И23-2К, П23-3Н, И23-4 (см. таблицу 5.5).

При прочих равных условиях (производительности, видам отходов и т.д.) реализацию варианта технологической схемы в соответствии с рисунком 5.8 можно считать оптимальным решением, так как альтернативное решение требует значительно больших капитальных затрат.

"Рисунок 5.8 - Принципиальная технологическая схема сжигания отходов с использованием циклонного дожигателя на базе технологических решений С2-5Ц, С15-4Ц (см. таблицу 5.5)"

5.3.2 Технологические процессы на базе методов пиролиза

В отечественной практике обращения с резинотехническими и нефтесодержащими отходами известна технология термической деструкции сырья, которая в П8-1Н и П8-2Н (см. таблицу 5.5) реализуется в виде сухого низкотемпературного пиролиза (см. рисунок 5.9). Процесс представляет собой совокупность элементарных реакций разложения (деструкции) органического вещества на продукты с меньшей молекулярной массой. При этом под сухим пиролизом понимают процесс деструкции, протекающий в реакторе без доступа кислорода, под низкотемпературным пиролизом понимается процесс деструкции при поддержании температуры в пиролизном реакторе до 550°C. К давлению для обеспечения пиролиза особых требований не предъявляется. Кроме этого в технологиях П8 допускается реализация технологии сушки без доступа кислорода (с целью снижения влажности сырья), технологии регенерации отдельных категорий сырья (отходов растворителей и др.) методом дистилляции под атмосферным давлением, а также комбинированных технологий переработки сырья.

Температурный уровень для технологии сушки сырья и регенерации методом дистилляции устанавливается в зависимости от химического состава перерабатываемого сырья (в зависимости от температуры кипения целевого продукта).

Техническое оснащение в части ректификации получаемого печного топлива и уровень автоматизации технологического процесса позволяют соблюдать допустимый уровень эмиссий загрязняющих веществ в отходящих газах.

"Рисунок 5.9 - Технологическая схема пиролиза с получением печного топлива по технологиям П8-1Н, П8-2Н (см. таблицу 5.5)"

Экономическая эффективность процесса обеспечивается получением топлива из отходов.

Возможность комплектации установки системой рекуперации тепла и (или) выработки электроэнергии, а также использование конденсируемого топлива в качестве альтернативного дизельному топливу энергоснабжения отвечают критерию "Применение ресурсо- и энергосберегающих технологий".

Аналогичное технологическое решение реализовано П22-1Н (см. таблицу 5.5 и рисунок 5.10). Имеется ряд конструктивных отличий, в частности использование колосниковой печи.

Однако настоящая технология имеет преимущество перед предыдущей, так как укомплектовано газоочистным оборудованием.

В качестве альтернативной технологии рассмотренным вариантам выступает способ реа