3.2. Классификация методов термической переработки тбо

В настоящее время для практического использования пред­ложены десятки вариантов термических технологий, боль­шинство из которых рекламируются как лучшие в мировой практике. Поэтому весьма важно определить оптимальную область применения каждого метода и его реальную практи­ческую ценность.

Критический анализ и сопоставление термических техно­логий невозможны без их четкой классификации.

В зависимости от температуры процесса, все методы тер­мической переработки ТБО, нашедшие промышленное приме­нение или прошедшие опытную апробацию, можно разделить на две большие группы: процессы при температурах ниже тем­пературы плавления шлака и процессы при температурах вы­ше температуры плавления шлака. В свою очередь, по прин­ципиальному характеру процесса из этих групп можно выде­лить по три подгруппы, которые поддаются детальной клас­сификации по конкретному виду применяемой технологии .

Основные факторы, влияющие на выбор термической тех­нологии – степень готовности процесса к промышленному ис­пользованию, допустимая производительность оборудования, эколого-экономические критерии (экологическое влияние, ка­питальные и эксплуатационные затраты), эксплуатационные критерии (кампания печи, межремонтный пробег вспомога­тельного оборудования, ремонтопригодность, надежность в работе, возможности автоматизации).

3.3. Термические методы переработки тбо при температурах ниже температуры плавления шлака

Термические процессы, осуществляемые при температурах менее 1300°С, применяют наиболее часто. Наиболее распрост­раненные в практике процессы - слоевое сжигание при темпе­ратуре 900-1000°С и сжигание в кипящем слое при температу­ре 850-950°С - требуют принудительного перемешивания и перемещения материала. Весьма перспективный процесс Ъки-гания-газификации отходов в плотном слое реализуется без принудительного перемешивания и перемещения материала.

3.3.1. Слоевое сжигание с принудительным перемешиванием и перемещением материала

Слоевое сжигание ТБО осуществляют на подвижных ре­шетках (колосниковых и валковых) и во вращающихся бара­банных печах.

Наиболее распространенной в мировой практике техноло­гией термической переработки неподготовленных смешанных отходов, которую можно назвать традиционной, является тех­нология сжигания на подвижных решетках. Конкурентоспо­собными являются три типа решеток:

• поступательно-переталкивающие решетки;

• обратно-переталкивающие решетки;

• решетки валкового типа.

Все колосниковые решетки устанавливаются в топке, кото­рая представляет собой камеру сгорания, куда подаются отхо­ды и дутьевой воздух в качестве окислителя органических ве­ществ. Эффективность сжигания отходов во многом зависит от комбинационных конструктивных решений топки и колос­никовой решетки.

Переталкивающие решетки как с прямой, так и с обратной подачей материала представляют собой систему, состоящую из подвижных и неподвижных колосников для перемещения и перемешивания отходов. Колосниковые решетки с прямой по­дачей (поступательно-переталкивающие решетки) имеют ма­лый угол наклона (6-12,5°) и переталкивают материал в сторо­ну выгрузки шлака (в направлении перемещения материала). Колосниковые решетки с обратной подачей (обратно-пере-талкивающие решетки) имеют большой угол наклона (обыч­но 21-25°) и переталкивают материал (нижний слой отходов) в сторону, противоположную выгрузке шлака и перемещению отходов. При этом часть горящего слоя отходов возвращает­ся к началу решетки, что интенсифицирует процесс горения.

Современные переталкивающие колосниковые решетки с прямой подачей материала имеют в дли­ну до 5 секций; каждой секции принадлежит элемент колосни­ковой решетки и зона подачи первичного воздуха. Каждый элемент решетки состоит из чередующихся подвижных и непо­движных колосников, расположенных внахлестку (подобно черепице на крыше). Подвижные колосники собраны на ре­шетчатой раме (телеге), которая приводится в движение с по­мощью гидроцилиндра. Максимальный ход шага колосниковой решетки - 350 мм. Колосники изготавливают литьем из высокожаропрочной хромистой стали; в ряде случа­ев дополнительная механическая обработка колосников не требуется.

На крупных установках решетки компонуются по ширине из двух или трех линий. Для перевала отходов с целью их рых­ления предусматривается одна или две ступени по длине ко­лосниковой решетки (в зависимости от числа секций). Высота рыхлящих перепадов небольшая и не приводит к повышенно­му выбросу пыли. Торцовые поверхности перепадов решетки охлаждаются.

На современных установках движение каждой секции ре­шетки можно регулировать независимо от других секций (как следствие - оптимальное регулирование толщины слоя отхо­дов и времени их пребывания на решетке) и осуществлять по-зонное регулирование подачи первичного воздуха в каждую секцию решетки (каждая секция решетки имеет свою собст­венную зону ввода дутья, что весьма важно для ТБО перемен­ного состава).

В последнее время нашли применение водоохлаждаемые колосниковые элементы, использование которых значительно уменьшает износ покрытия решетки в зоне основного горения и повышает срок ее эксплуатации.

Колосниковые решетки устанавливаются в топке, стен­ки которой экранированы испарительными поверхностя­ми - вертикальными рядами труб, по которым циркули­руют вода и пар (вода в трубах закипает, когда их обтекают поднимающиеся горячие газы). Ряды труб в определенной степени являются дополнительным изоляционным слоем (наряду с шамотом), что оптимизирует рекуперацию тепла и несколько упрощает запуск оборудования после оста­новки.

Камера сжигания и нижняя часть первого хода котла обму­ровываются набивной массой.

Сопла подачи вторичного воздуха располагаются у выхо­да из камеры сжигания; скорость подачи воздуха обеспечива­ет тщательное перемешивание и хорошее выгорание вредных газообразных веществ.

В газоходах котлоагрегата последовательно устанавлива­ются состоящий из стальных труб пароперегреватель (элемент парового котла, повышающий температуру пара сверх темпе­ратуры насыщения) и экономайзер (теплообменник) для пред­варительного подогрева питательной воды за счет тепла отхо­дящих газов.

В зависимости от конкретной площадки проектируются котлоагрегаты вертикального или горизонтального типа. Вертикальные бойлеры более компактны и зани­мают меньшую площадь.

Конвективные поверхности нагрева располагаются либо в вертикальном ходе (в этом случае для очистки горизонтально расположенных в нем пучков труб устанавливаются обдувоч-ные аппараты, что приводит к увеличению объема отходящих газов), либо в горизонтальном ходе (свободно висящие пучки труб очищаются с помощью ударного механизма). Рекоменду­ется ультразвуковая очистка поверхностей теплообменников от сажи; очистка от сажи методом выдувания (один раз в сме­ну в течение 40 минут) приводит к повышенным выбросам ди­оксинов и фуранов (установлено, что около 20% суточных вы­бросов диоксинов и фуранов связано именно с операцией об­служивания теплообменников с помощью обдува).

Возможно несколько вариантов технических решений для организации подачи воздуха в топочное пространство. Наи­более часто на торцевой поверхности колосников предусма­тривают специальные отверстия, кониче­ская форма которых предотвращает их забивание тонким материалом при ходе колосника вперед. В ряде случаев в го­ловной части колосников для подачи воздуха предусматри­вают узкие щели. Наиболее эффективно создание в топочном пространстве постоянной воздушной сетки, что достигается, если колосники не собираются в монолитное полотно, а меж­ду соседними колосниками предусматриваются отверстия (зазор) размером 1,5-2 мм.

Подача дутьевого воздуха регулируется в зависимости от качества сжигаемого материала. При низкой теплотворной способности отходов пламя растягивается по длине решетки и значительная часть первичного дутья подается в середине и конце колосниковой решетки. Расход воздуха на первичное дутье - 60-70% от общего расхода.

Вторичное дутье подается через сопла у входа в первую тя­гу котла. Взамен вторичного воздуха могут подаваться дымо­вые газы (особенно при сжигании высококалорийных отхо­дов), при этом газы предварительно очищаются от пыли и имеют температуру около 200°С. Использование отработан­ных дымовых газов снижает содержание кислорода без превы­шения концентрации СО и уменьшает количество отходящих газов, подлежащих очистке.

Гибкая система подачи дутьевого воздуха (и частичная ре­циркуляция дымовых газов) предохраняет стенки топки от пе­регрева и автоматически перестраивается под качество сжига­емого материала. Автоматическая система регулирования обеспечивает поддержание на заданном уровне количества производимого пара и высоты пламени (факел контролирует­ся при помощи малоинерционных оптических датчиков) по всему сечению колосниковой решетки.