3.3.1.1. Печи с валковыми решетками

Слоевое сжигание ТБО на валковых решетках применяется в промышленной практике достаточно широко. В 1995 г. в различных странах эксплуатировалось более 250 топок с вал­ковыми решетками. Ведущей фирмой в области создания та­кого оборудования является фирма «Deutshe Babcock Anlagen GMBH» (Германия).

При использовании топок с валковыми решетками, заим­ствованными из практики сжигания угля, материал пере­мещается с помощью вращающихся валков (барабанов); наиболее часто используются шестивалковые решетки, в гер­манской практике мусоросжигания встречаются семивал-ковые решетки. Угол наклона решетки - до 40°, диаметр валков - до 1,5 м, длина валков до 6 м. Температура сжига­ния - 900-1000°С. Время нахождения отходов в печи - около 30 минут.

Привод каждого валка установлен вне топочной камеры; все части, подлежащие смазке, доступны во время эксплуата­ции печи.

В 1984-88 гг. в шести городах СССР были построены за­воды по прямому сжиганию ТБО в топках с валковой ре­шеткой фирмы «ЧКД-Дукла», Чехия (по лицензии «Deutshe Babcock»). Практика показала, что механический пе­ренос европейского оборудования в российские условия для прямого сжигания неподготовленных городских отходов не является оптимальным решением (практическое отсутствие раздельного сбора и несовершенство технологии сбора и вы­воза отходов приводит к высокому содержанию в ТБО влаги, негорючих и опасных в экологическом отношении компонен­тов). Все построенные заводы работают неудовлетворительно и характеризуются отрицательным экологическим влиянием (процесс сжигания плохо стабилизируется, оптимальная тем­пература зачастую не достигается, большой выход недожога, плохое качество шлака, значительная потеря черных метал­лов, эксплуатационные осложнения при попадании в печь бордюрного камня и больших количеств металла, сложность организации эффективной газоочистки при нестабильном го­рении отходов и др.).

3.3.1.2. Барабанные вращающиеся печи

Барабанные вращающиеся печи для сжигания исходных (неподготовленных) ТБО применяют очень редко; чаще эти печи используют для сжигания жидких и пастообразных про­мышленных отходов, обладающих низким абразивным действием.

Барабанные печи устанавливаются с небольшим наклоном в направлении движения отходов. Скорость вращения печи -от 0,05 до 2 об./мин. Со стороны загрузки подаются отходы, воздух и топливо; шлак и зола выгружаются с противополож­ного конца печи. В первой части печи отходы подсушиваются (400°С), далее происходит газификация и сжигание (обычно при 900-1000°С).

При сжигании отходов в барабанных печах в принципе можно достичь более высоких температур горения, но высо­котемпературное сжигание ТБО приводит к быстрому изно­су достаточно тонкой футеровки в печах этого типа (раз в полгода требуется замена внутренней футеровки печи -операция трудоемкая, сложная и дорогая, ее стоимость составляет около 10% от стоимости самой печи). Для повы­шения долговечности печи иногда вместо футеровки приме­няют водяное охлаждение стенки барабана (например, по технологии фирмы «IHI», Япония), либо применяют охлаж­дение, футерованной печи (фирма «Outokumpu», Финлян­дия).

Производительность барабанных печей - до 10 т/час (чаще 1-5 т/час).

В России для широкого практического применения пред­ложена технология «Пироксэл» (разработана АО «ВНИИЭ-ТО»), испытанная на опытной установке в Москве и назван­ная пиролизно-металлургической переработкой.

Технология «Пироксэл» предполагает трехстадийную тер­мическую обработку отходов:

• сушка (до содержания влаги 20%);

• сжигание (либо пиролиз + сжигание) при температуре 900°С;

• электрошлаковая обработка остатков сжигания при 1400-1500°С.

Первые две стадии осуществляются во вращающихся бара­банах. В зону сушки подаются горячие дымовые газы после реагентной очистки, а в зону горения - подогретый до 400°С дутьевой воздух. Образующийся шлак и дымовые газы поступают в электроплавильную печь (в данной главе не рассматривается).

Анализируя возможности широкого промышленного при­менения технологии «Пироксэл», можно отметить, что:

• не обоснована и не доказана правильность системного объединения в одну технологическую линию слоевого сжигания ТБО в барабанных печах и плавки шлаков в электропечи (с точки зрения достижения максималь­ной эффективности технологии, безаварийности и бес­перебойности работы при заданной производительно­сти, получения шлакового расплава заданного качества);

• использование для слоевого сжигания барабанных печей противоречит мировой промышленной практике (как отмечено, для сжигания ТБО эти печи применяют очень редко, главным образом из-за быстрого износа достаточ­но тонкой внутренней футеровки вследствие сильного абразивного действия компонентов ТБО).

Очевидные недостатки технологии:

• практически полная потеря металлов (выделяемый в электропечи в виде донной фазы металлосодержащий продукт неизвестного состава в форме тонкого скрапа не имеет рынков сбыта);

• без предварительной сортировки исходных ТБО все ме­таллы попадают в электропечь, что обуславливает повы­шенный переход в газовую фазу при 1500°С таких опас­ных металлов, как цинк, кадмий, ртуть, свинец, олово и др.;

• высокие эксплуатационные расходы.

Барабанные вращающиеся печи не могут заменить тради­ционные печи с переталкивающими решетками. Технология «Пироксэл» по существу представляет собой случайную ком­бинацию слоевого сжигания ТБО в барабанных печах и пере­плавки шлаков в электропечи и для термической переработки малопригодна.

В практике мусоросжигания барабанные печи ранее ис­пользовали в качестве дожигательных барабанов после колос­никовых решеток (такие барабаны используются более чем на 70 заводах по сжиганию ТБО). В частности, дожигательный барабан установлен на Спецзаводе № 3 в Москве, введенном в эксплуатацию в 1984 г. (технологическое оборудование для четырех параллельных линий поставлено фирмой «Volund», Дания). Вращающаяся со скоростью 12 об/мин. барабанная печь установлена за каскадом наклонно-переталкивающих колосниковых решеток и предназначена для дожигания несго-ревшей части ТБО. Наличие барабанной печи спо­собствует также дроблению образующегося при сжигании ТБО шлака. Шлак из барабанной печи с помощью системы шлакоудаления подается на пластинчатый конвейер и направ­ляется в шлаковое отделение.

Практика применения барабанных печей в качестве дожи­гательных барабанов на мусоросжигательных заводах счита­ется устаревшей, и подобная технология не закладывается в проекты новых заводов.