5.3.5 Сжигание-газификация в плотном слое кускового материала без его принудительных перемешивания и перемещения

Этот процесс характеризуется высокой степенью использования энергетического потенциала сырья, подвергаемого термообработке. Его осуществляют в реакторе (рисунок 42), представляющем собой вертикальную шахтную печь, куда загружают отходы и инертный материал – шамот, а снизу подают газифицирующую паро-воздушную смесь (t = 60 80 °С). Шамот выполняет функцию теплоносителя и создаёт оптимальные условия для реакции газификации. Процесс проводят при относительно малых линейных скоростях потока и осуществляют в две стадии:

1) газификация отходов (максимальная температура в реакторе составляет 1200 °С – в зоне несколько ниже середины реактора);

2) сжигание полученного синтез-газа (это смесь водорода, оксида и диоксида углерода, азота и водяного пара, в которой присутствуют углеводороды и аэрозоли пиролизных смол). Процесс сжигания осуществляют в паровом котле при избытке вторичного воздуха.

Рисунок 42 - Реактор газификации в плотном слое кускового материала без принудительного перемешивания и перемещения отходов

5.3.6 Термические методы переработки тбо при температурах выше температуры плавления шлака

Основными недостатками традиционных методов термической переработки ТБО является большой объём отходящих газов и образование значительных количеств шлаков, которые отличаются повышенным содержанием тяжёлых металлов и по этой причине не находят применения, используясь, в основном, в качестве пересыпного материала на свалках. Для использования в строй-индустрии эти шлаки должны быть обезврежены плавлением в электропечах, печах с газовыми или мазутными горелками с последующим остекловыванием. В остеклованной форме токсичные вещества находятся в изолированном состоянии и не вымываются из шлака после его измельчения.

Для снижения количества отходящих газов с одновременным улучшением их состава и для сокращения затрат на дорогостоящую газоочистку работы ведут в двух направлениях:

1) с помощью сортировки сокращают массу ТБО, направляемых на термическую переработку, одновременно гомогенизируя отходы, повышая теплотворную способность и снижая содержание вредных и балластных компонентов;

2) направление основано на совершенствовании термического процесса путем замены части дутьевого воздуха на кислород.

Применение комбинированных термических процессов “пиролиз-газификация” c использованием в качестве газифицирующего агента кислорода приводит к оптимальной энергетической утилизации образующегося синтез-газа. Температура в процессе газификации повышается до 1400-2000 °С, что одновременно приводит к образованию расплава шлака.

Для получения шлаковых расплавов непосредственно в процессе термической переработки ТБО необходимо обеспечить температуру выше температуры плавления шлаков (около 1300 °С), что требует, как правило, либо использования кислорода, либо подвода дополнительной энергии. Замена части дутьевого воздуха на кислород одновременно обеспечивает снижение количества отходящих газов.

В настоящее время в мировой практике апробирован ряд методов высокотемпературной переработки ТБО:

1) комбинация процессов пиролиз-сжигание. Это совместное сжигание при 1300 °С образующихся пирогаза и твёрдого углеродистого пиролизного остатка, отсепарированного от минеральных компонентов;

2) комбинация процессов пиролиз-газификация-сжигание с использованием в качестве газифицирующего агента кислорода (температура процессов 1400-2000 °С);

3) металлургические процессы:

- процесс сжигания при температуре 1350-1400 °С в слое барботируемого шлакового расплава с использованием кислородного дутья (процесс Ванюкова, предложенный для переработки ТБО);

- термический процесс при температуре 1400-1500 °С с использованием электрошлакового расплава;

- доменный процесс при температуре 2000 °С;

4) плазменные технологии.