Вместо традиционного бункерного хранения неподготовленного сырья предусматривается хранение предварительно отсортированных от металлолома и высушенного ТБПО (до 10% влаги) во вращающихся вентилируемых барабанах с объемом, обеспечивающим их 1 - 2-х суточный запас. Сушка отходов в процессе измельчения на роторных молотковых мельницах облегчает процесс их последующего сжигания. В табл.1 приведены показатели технологии утилизации ТБПО в условиях газлифтного вспененного расплава шлака.
Сжигание подготовленных отходов
Согласно теоретическим и практическим предпосылкам, накопленным мировой практикой, основными условиями, обеспечивающими экологически эффективное (без образования ПАУ и диоксинов) сжигание ТБПО, являются два условия:
предварительная газификация ТБПО;
сжигание газов без образования аэрозолей сажи.
Газификация топлива эффективнее всего проходит под шлаком, когда нагревание сырья до высоких температур (около 1500°С) происходит практически мгновенно (~0,1 с).
Сжигание газов наиболее эффективно происходит при высоких температурах (свыше 1000°С) и избытке кислорода (1.1).
Все эти требования в наших условиях выполняются за счёт сжигания подготовленных ТБПО в шлаковом вспененном расплаве на обогащенном кислородном дутье в особом газлифтном режиме.
Таблица 1 Показатели технологии утилизации ТБПО
| №№ п. п. | Наименование показателей | Единица измерения | Значение показателя |
| 1. | Количество перерабатываемых отходов(W=40%) | т/год т/час | 140.0 17. 7 |
| 2. | Расход технического кислорода | нм3/ч | 442.5 |
| 3. | Состав образующегося шлака: | % | |
| - оксид железа | - | 15.38 | |
| - оксид кремния | - | 50.72 | |
| - оксид алюминия | - | 15.56 | |
| - оксид кальция | - | 7.81 | |
| - оксид магния | - | 3.93 | |
| - оксид магния | - | 0.81 | |
| - цинк | - | 0.17 | |
| - свинец | - | 0.06 | |
| - медь | - | 0.83 | |
| - сера | - | 0.12 | |
| - прочие | - | 4.51 | |
| 4. | Количество отходящих газов поступающих на конденсацию | нм3/ч | 29736.0 |
| Температура газов | °С | ||
| 5. | Количество газов (после сушки) | нм3/ч | 22700.0 |
| Температура газов после сушки | °С | ||
| 6. | Количество отходящих газов на печь кипящего слоя | нм3/ч | 22700.0 |
| 7. | Состав отходящих на выброс газов: - оксид углерода (СО2) | % | 17.76 |
| - вода | - | 25.0 | |
| - диоксид серы | - | 0.08 | |
| - азот | - | 48.4 | |
| - кислород | - | 10.0 | |
| 8. | Площадь газлифтной установки | м2 | 5.0 |
| 9. | Площадь печи с циркулирующим кипящим слоем | м2 | 5.0 |
| 10. | Расход условного топлива на дожит отходящих газов в кипящем слое | кг/ч | 600.0 |
Соотношение жидкого шлака поддерживается на уровне 100 т на 1 т загружаемого материала. В этой же зоне за счёт подачи в нисходящий поток шлака кислородного дутья идут одновременный пиролиз, и конверсия органической части ТБПО и частичное окисление продуктов конверсии и пиролиза. Реакции пиролиза и конверсии завершаются в подфурменной и фурменной зонах. Над вторым рядом фурм, или с помощью вертикальной кислородной фурмы, начиная с глубины 2,5 м, во вспененном слое шлака, происходит окисление продуктов конверсии при избытке кислорода. Для усиления эффекта вспененного слоя в газлифтную зону одновременно с дутьем через боковые фурмы подаётся дутьё через верхнюю фурму.
Стократный избыток шлака обеспечивает интенсивное разрушение органической части мусора за счёт теплового удара.
Горючие продукты подвергаются термическому разложению (пиролизу):
СnНm = nС + m/2Н2;
и конверсии:
СnHm + Н2О = СО + СО2 + Н2;
Термический пиролиз и конверсия идут с поглощением тепла. С поглощением тепла идут и вторичные реакции:
3С + 4Н2О = 2СО + СО2 + 4Н2;
Для поддержания теплового баланса в зоне загрузки и ускорения приведенных выше реакций, в эту зону подается кислород для обеспечения окислительного пиролиза:
СnНm + O2 = СО + Н2;
Все эти реакции ускоряются раскалённой поверхностью шлака, которая обладает каталитической активностью. В качестве катализатора выступает и высокоразвитая поверхность сажи, выделяемая при разложении углеводородов, образующихся в процессе пиролиза органической части отходов по реакции:
СnНm = nС + m/2Н2;
В присутствии сажистых частиц в газовом пузыре (до десятков миллионов частиц на 1см), например, самый устойчивый метан полностью разлагается за 1,5 секунды.
В связи с вышесказанным, наиболее медленная стадия процесса сжигания отходов - стадия газификации органической части ТБПО, с высокой эффективностью протекает в объеме циркулирующего шлака при условии:
реализации окислительного пиролиза;
продолжительности пребывания отходов в объеме шлака более 4 секунд за счет транспортировки материала на расстояние 5 и более метров;
Газоочистка отходящих газов
С целью повышения эффективности процесса газоочистки, при одновременном и значительном упрощении его аппаратурного оформления, за основу был принят способ очистки отходящих газов исходным сырьем (Приложение 3).
Уровень правовой охраны
Предлагаемый к реализации проект “ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ” защищен патентами Российской Федерации:
Патент РФ №2087820 от 17.11.87г.;
Патент РФ № 2111275 от 16.07.96г.;
Патент РФ №1819434АЗ от 17.11.87г.;
Патент РФ №21009215 от 11.01.95г.;
Патент РФ №2122155 от 25.06.97г.
Степень готовности
Выполнен рабочий проект опытно-промышленного завода по переработке ТБПО для города Зеленогорск Красноярского края производительностью 100 тыс. тонн в год.