3.3.2. Сжигание в кипящем слое

Сжигание в кипящем слое осуществляется на основе создания двухфазной псевдогомогенной системы «твердое-газ» при пре­вращении слоя отходов в «псевдожидкость» под действием вос­ходящего потока газа, достаточного для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии. Слой напоминает кипящую жидкость, и его поведение подчиняется законам гидростатики.

Технология сжигания ТБО в кипящем слое впервые реали­зована в начале 80-х годов в Японии. К середине 90-х годов этот метод получил достаточно широкое распространение: например, в Японии на его долю приходится около 25% ТБО, подвергаемых термической переработке. Считается, что сжи­гание в кипящем слое по эколого-экономическим параметрам в ряде случаев превосходит традиционное слоевое сжигание. Развитие этого метода в Японии прогнозируется и в будущем, в том числе и за счет модернизации устаревших заводов.

Печи для сжигания ТБО в кипящем слое обеспечивают наилучший режим теплопередачи и перемешивания обрабаты­ваемого материала и по этим характеристикам превосходят котлоагрегаты с переталкивающими решетками; кроме того, аппараты кипящего слоя не имеют движущихся частей или ме­ханизмов. Однако необходимость обеспечения режима псевдо­ожижения обрабатываемого материала накладывает ограни­чение на его гранулометрический и морфологический состав, а также на теплотворную способность; в ряде случаев процесс сжигания в кипящем слое (особенно в циркулирующем кипя­щем слое) оказывается более дорогим, чем слоевое сжигание.

Ведущие фирмы в области сжигания в кипящем слое: «Lurgi AG» (Германия), «Ebara» (Япония), «Foster Wheelen> (США). Технология японской фирмы «Ebara» реализована на нескольких десятках японских заводов; в европейских странах эта технология распространена под названием «Rowitec»; ана­логичная система известна под названием «Pyroflow» (фирма «Ahlstrom», Финляндия). Сжигание в кипящем слое заложено в проекты заводов по комплексной переработке ТБО «Рудне-во» (Москва) и «Тимохово» (Московская область).

Производительность печей для сжигания ТБО в кипящем слое - от 3 до 25 т/час. Преобладающая температура сжига­ния - 850-920°С.

В связи с более низкой (на 50-100°С) температурой сжига­ния ТБО в кипящем слое по сравнению со слоевым сжиганием заметно снижается возможность образования оксидов азота за счет окисления азота воздуха, в результате чего снижаются выбросы NO_x с отходящими газами. Кроме того, при сжига­нии в кипящем слое значительно легче связать кислотные со­единения серы и хлора путем добавки в топочное пространст­во соединений кальция (например, известняка).

В зависимости от характера псевдоожижения различают три модификации кипящего слоя:

• стационарный кипящий слой;

• вихревой кипящий слой;

• циркулирующий кипящий слой.

Роль теплоносителя в системах кипящего слоя обычно вы­полняет тонкозернистый песок, поверхность частиц которого создает большую по сравнению с традиционным колоснико­вым сжиганием поверхность нагрева.

После разогревания песка с помощью запальной горелки до 750-800°С начинают подачу отходов в кипящий слой, где они смешиваются с песком и в процессе движения истираются. В результате хорошей теплопроводности песка отходы начинают быстро и равномерно гореть. Выделяющееся при этом тепло обеспечивает поддержание песка в горячем состоянии, что позволяет работать в автогенном режиме без подвода до­полнительного топлива для поддержания режима горения.