1 .2. Утилизация отходов процессов газификации топлив

Большие массы твердых отходов образуются в коксохимической, сланце- и торфоперерабатывающей промышленности, а также в ряде производств химической промышленности, связанных с газификацией топлива. Так, при термической переработке сланцев в камерных печах образуется около 1,7 млн. т/год коксозольного остатка. Из них около 15 % используют в качестве добавки при производстве цемента, а остальную массу вывозят в отвалы. Там же складируется и зола газогенераторов и установок с твердым теплоносителем.

Помимо минеральных и угольно-минеральных отходов в этих отраслях промышленности образуются значительные количества вязких отходов, содержащих органические массы: фусы (осмоленная твердая фаза процессов термической переработки топлив), гудроны и др. Только на сланцеперерабатывающих предприятиях бывшего СССР образуется около 40 тыс. т/год смоляных фусов, в перспективе их выход достигнет 150 тыс. т/год. Основную массу фусов не используют и направляют в отвалы.

Фусы образуются в результате обволакивания смолой, содержащейся в парогазовой смеси, летучей твердой фазы (угольной, сланцевой, торфяной пыли) при.термической переработке твердого топлива в камерах коксования или газогенераторах. При коксовании угля, например, фусы осаждаются во время отстаивания конденсата газовой фазы (вследствие отличия их плотности от плотности надсмольной воды и смолы), их периодически выводят из декантера. При пониженных температурах фусы застывают в хрупкий материал. Вследствие частичного растворения угольной пыли или компонентов пылевидных сланцев (торфа) в смоле и физического состояния получаемых материалов разделение фусов на составляющие представляет сложную для практической реализации задачу.

Основными направлениями утилизации фусов являются их частичный возврат в газогенераторы с целью дополнительной переработки вместе с исходным топливом, добавление с той же целью в шихту для коксования, сжигание вместе с твердым топливом в топках котлов ТЭЦ, извлечение из фусов смолы.

Для обеспечения возможности использования фусов в качестве топлива или компонента шихты для коксования и газификации можно проводить их окомкование в смеси с основными компонентами и другими видами промышленных отходов. Так, для использования в шихте для коксования угля отходы коксохимических производств можно подготавливать по схеме, приведенной на рис. 1.4.

В системах очистки генераторных газов газогенераторных станций, работающих на буром угле и торфе, образуются значительные количества сильно загрязненных и обводненных смол. Такие отходы можно со значительным экономическим эффектом возвращать на повторную газификацию в газогенераторы, например, согласно простой схеме, приведенной на рис. 1.5. При этом легкая наиболее ценная часть смолы возгоняется, что улучшает качество смолы, улавливаемой в конденсационной аппаратуре газоочистки. Кроме того, в результате перегонки (крекирования) обводненной смолы увеличивается содержание СО2, С Н , СН, и Н, в газе при одновременном снижении содержания N₂ и СО. При подаче смолы в газогенератор происходит увеличение сопротивления слоя на 15-20 %. Положительный эффект от подачи смолы достигается при условии введения ее струей в верхнюю часть реакционной зоны газогенератора.

При взаимодействии смолистых продуктов коксового газа с серной кислотой в процессе получения сульфата аммония в качестве отхода образуется кислый гудрон. Его выход зависит от степени очистки газа и содержания смолы в над-смольных водах, подающихся в аммиачные колонны. Кислые смолистые отходы в виде густых темных масс получаются также при очистке сырого бензола или его фракций от сернистых и непредельных углеводородов концентрированной серной кислотой в бензольно-ректификационных отделениях коксохимических и сланцеперерабатывающих производств. При растворении в бензоле отдельных продуктов сульфирования последние выделяются в процессе дальнейшей ректификации в виде кубовых остатков.

Использование гудронов возможно по нескольким направлениям в качестве добавок (после нейтрализации) к шихте для коксования (газификации), для производства вяжущих материалов (битумов) разных марок, получения S0₂ с последующей переработкой его в серную кислоту или другие продукты. Кубовые остатки ректификации сырого бензола могут быть использованы в качестве компонента дорожных гудронов, для получения сажи и стироль-но-инденовых смол.

В процессах газификации жидких топлив с целью получения синтез-газов для производства спиртов и аммиака при очистке газов от сажи образуются сажевые пульпы, представляющие собой (при концентрации сажи более 10 %) кашицеобразные массы, поступающие в отвалы. Для предотвращения пыления отвалов сажу захороняют под слоем воды, а после заполнения отвалов засыпают слоем грунта.

Использование таких сажевых отходов возможно по ряду направлений, в частности, в качестве компонента котельных топлив и для повторной переработки в процессах газификации.

При утилизации по последнему направлению выделенную из пульпы сажу направляют в газогенераторы, где ее в качестве дополнительного сырья используют для получения газа. Для этого сажевый шлам (пульпу) смешивают с жидким топливом, подвергают декантации для отделения воды и подают в расходную сырьевую емкость, откуда вместе с основным потоком сырья направляют нг газификацию в газогенератор.

Основным недостатком такой организации процесса газификации сажевых отходов является загрязнение и забивка сажей фильтров и выходных отверстий форсунок газогенераторов. Поэтому более целесообразным является смешение сажевой пульпы с мазутом (25 %) и газификация водно-саже-мазутной суспензии в отдельном газогенераторе с воздушным дутьем. При этом основная масса сырья не загрязняется сажей, а образующийся при газификации газ после очистки может быть смешан с общим газовым потоком.

Сажа, выделенная из пульпы (например, путем флотации с использованием соснового масла в качестве флотирующего агента), может быть использована для Изготовления котельного топлива. Сажевый концентрат может быть получен также путем смешения сажевой пульпы с керосином (140 дм³ на 1 м³ 5%-го шлама) или другим подобным продуктом и последующей декантацией массы для отделения воды. Из полученного сажевого концентрата путем брикетирования или гранулирования изготовляют брикеты и гранулы, содержа-

щие 25 % сажи, 70 % керосина и 5 % влаги, которые используют как котельное топливо.

При отсутствии возможности использования и складирования сажевых отходов их сжигают. На рис. 1.6 приведена принципиальная схема установки для сжигания сажевых пульп, образующихся в процессах получения синтез-газов из жидких топлив.

Содержащая 5-7 % сажи водносажевая суспензия через форсунку поступает в камеру сгорания печи, футерованной изнутри огнеупором. В печи при температуре около 900 °С происходит испарение влаги и сжигание сажевых частиц. Тепла сгорания сажи не хватает для испарения всей влаги водно-сажевой суспензии, поэтому в печь дополнительно подают жидкое или газообразное топливо. Необходимый для сжигания сажи и топлива (а также органических примесей, содержащихся в сажевой пульпе) воздух подогревают до 500-600 °С теплом отходящих дымовых газов. При работе такой установки на 100 кг сжигаемой сухой смеси расходуется в среднем примерно 165 кг мазута, 3150 м³ воздуха, 2 м³ воды и 100 кВт-ч электроэнергии.