Переработка твёрдых бытовых отходов (ТБО)

Анализ социальных, экологических и экономических аспектов различных способов обезвреживания и переработки твердых бытовых отходов (ТБО) и горючих промышленных отходов показывает, что термическое обезвреживание следует считать одним из наиболее радикальных и перспективных методов обезвреживания отходов.

Проблема утилизации отходов может быть решена путем создания мусоросжигательных заводов (МСЗ), оснащенных специальными установками термического обезвреживания отходов и эффективными многоступенчатыми системами очистки дымовых газов.

В последние годы все больший интерес вызывает метод термообезвреживания отходов во вращающихся печах. По сравнению с другими способами сжигания (сжигание в печах с колосниковой решеткой, наклонно-переталкивающей решеткой, с псевдоожиженным слоем и др.) при сжигании во вращающихся печах, отличающихся механической надёжностью, создаются хорошие условия теплопередачи от раскаленных газов к обрабатываемому материалу. Перемешивание материала и удаление золы осуществляется за счет вращения и наклона печи. Во вращающихся печах значительно меньше недожог отходов, чем в печах других типов.

Использование движущегося слоя в процессе взаимодействия системы «газ – твердое вещество» уменьшает возможность образования застойных зон, движение частиц создаёт условия для взаимодействия газа с большей поверхностью твердой фазы, чем при подвижном слое.

Во вращающихся печах возможно совместное обезвреживание жидких, твердых и пастообразных отходов. Применение во вращающейся печи метода сжигания во встречных потоках сжигаемых отходов и дымовых газов обеспечивает надёжное воспламенение высоковлажных отходов за счет предварительной их подсушки отходящими из зоны горения высокотемпературными дымовыми газами.

Технология термической переработки отходов предусматривает следующие основные процессы:

приём и хранение отходов;
сжигание отходов во вращающейся печи при температуре 850 – 950 °С;
дожигание дымовых газов в вихревом дожигателе при температуре 1100 – 1300 °С;
утилизацию высокопотенциального тепла в котле-утилизаторе;
многоступенчатую очистку дымовых газов методом щелочной абсорбции;
утилизацию низкопотенциального тепла тепловыми насосами.

Рисунок 1 - Аппаратурная схема процесса термического обезвреживания отходов

Установки с вращающимися печами могут работать со всеми видами отходов: токсичными промышленными, бытовыми, твердыми, пастообразными (шламы, илы), жидкими с преобразованием их в ресурсы для нового использования.

Вращающиеся печи исключают просыпи обрабатываемых материалов в зольный бункер и смешение обрабатываемых материалов с золой. Во вращающихся печах осуществляется постоянное перемешивание и транспортирование горящих материалов на выгрузку из печи.

Зола после оголтовки и раздельного извлечения черного и цветного металла направляется на изготовление строительных материалов. Дымовые газы после вихревого дожигателя направляются в котел-утилизатор для получения пара. Пар используется для получения электрической энергии. Мятый пар – для получения горячей воды для целей отопления и горячего водоснабжения. Дымовые газы после котла-утилизатора проходят дополнительную очистку от So2, HCl, других токсикантов и пыли с выделением минеральной части для смешивания с золой, направляемой на получение строительных материалов. Шлам после мокрой очистки дымовых газов направляется в печь для дополнительного термического обезвреживания.

Для внедрения новой технологии наиболее важным является стабильное снабжение потребителей электроэнергией и теплом. Резервирование МСЗ за счет самостоятельной параллельной работы оборудования мини-ТЭЦ на резервном топливе при неполадках в линиях мусоросжигательной установки (МСУ) обеспечит:

репутацию МСЗ как надежного поставщика энергии;
коммерческую привлекательность проекта для инвесторов;
спокойное и качественное освоение новых технологий, особенно в начальный период приработки вводимых комплексов специфического оборудования.

Предлагается выделить котел, как самостоятельную единицу. Он дает основной экономический эффект за счет выработки тепла и электроэнергии, должен выполняться в варианте котла с двумя видами топлива и использоваться для:

утилизации тепла сжигания ТБО в МСЗ;
сжигания природного газа на нагрузке 100 % с целью резервирования работы паровой турбины и энергоснабжения потребителей при неполадках и настройке оборудования МСЗ по обращению с ТБО, их сжиганию, а также по сложной очистке выхлопа дымовых газов.

Предлагаемый котел-утилизатор устанавливается за вихревой камерой дожигания МСУ. Его особенностью и достоинством является использование вихревой камеры «Торнадо», которая работает при уровне температур 800-950 °С. Именно такой уровень температур применяется в котлах с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС) и он соответствует условию максимальной эффективности поглощения вредных выбросов известняком, при 850 °С.

Применение вихревой камеры и технологии «Торнадо» позволяет длительно удерживать, глубоко активировать частицы измельченного известняка, эффективно дожигать и обрабатывать выхлоп МСУ.

Вихревая камера «Торнадо» также позволяет готовить из измельченного известняка активный реагент СаО для поглощения выбросов в вихревой камере дожигания МСУ и в системе санитарной очистки уходящих из МСУ дымовых газов.

Использование двух камер в паре: вихревой камеры дожигания МСУ и вихревой камеры «Торнадо» в котле-утилизаторе, позволяет в широком диапазоне управлять процессами выжигания диоксинов, фуранов и других вредных веществ. В частности, это позволяет организовать в вихревой камере дожигания МСУ сжигание выхлопа из вращающейся печи в режиме с жидким шлаком, с улавливанием и остекловыванием летучей золы в пленке жидкого шлака. Далее выхлоп выдерживается, стабилизируется и очищается СаО в вихревой камере «Торнадо», которая работает при уровне температур 850 (800-950) °С.

Предлагаемый газовый котел-утилизатор поставляется с вентиляторами, дымососами, газовыми горелками и комплектом вспомогательного оборудования, включая щиты контроля и управления, с системами безопасности, которые обеспечивают надежную эксплуатацию газового котла-утилизатора в составе мини-ТЭЦ при работе на природном газе и/или на ТБО при использовании МСУ.