1.9.9 Очистка газов термической переработки тбо

Термические методы переработки твердых промышленных и бытовых отходов без какой либо предварительной подготовки обработки требует использование шурующих или переталкивающих колосниковых решеток. Температура, сжигания: 900-1000⁰ С, сжигание при температуре 850-920⁰ С (в печах кипящего слоя) способствует снижению образования оксидов азота за счет окисления азота воздуха, в результате чего снижаются выбросы NО_х. Кроме того, при сжигании в кипящем слое легче связать кислые соединения серы и хлора, путем добавки в топочное пространство соединений кальция.

Сжигание в плотном слое кускового материала без принудительного перемешивания и перемещения производится в вертикальной шахтной печи, куда сверху подается отходы крупностью преимущественно 200 мм и шамот (крупностью 70-120) в качестве теплоносителя в соотношении 1:0,4. Процесс проводится при малых скоростях потока в синтез-газе, который проходит слой материала и выводится сверху без золоуноса. В связи с этим, большая часть вредных примесей, в т.ч. тяжелых металлов отфильтровываются в слое материала и не выбрасываются в окружающую среду. Температура в зоне составляет 1200 С, что обеспечивает полное разложение опасных соединений, в том числе диоксинов и фуранов. Существуют два пути образования дибензодиоксинов и дибензофуранов: первичное образование в термическом процессе при температуре 300-600⁰ С и вторичное образование на стадии охлаждения дымовых газов при температурах 250-450⁰ С (реакции их образования происходят на поверхности частиц летучей золы в присутствии соединений хлора при катализе соединениями железа и меди). Чтобы свести к минимуму вторичное образование диоксинов в процессе газификации реализуют закалку отходящих газов (их быстрое охлаждение до 150 С). Кроме того, объем отходящих газов при шахтном способе в 4-5 раз меньше, чем при слоевом сжигании на переталкивающих решетках.

Для снижения количества отходящих газов (и одновременно для улучшения их состава) совершенствуют собственно термический процесс с применением в качестве газифицирующего агента кислорода, либо с применением дополнительной энергии (в т.ч. использование доменных процессов, электрошлаковых печей и применение плазменных технологий), что повышает температуру газификации до 1400-2000⁰ С и более.

Повышение температуры сгорания отходов способствует содержания в используемом окислителе (воздухе) доли инертного компонента (азота), на нагрев которого расходуется значительная часть энергии. А использование в качестве окислителя кислорода позволяет уменьшить количество образующихся при высоких температурах оксидов азота, очистка от которых требует сложного оборудования.

Использование плазменной технологии, будет целесообразным при гомогенетическом (без доступа кислорода) разложении твердых отходов. При пиролизе особое влияние на термическое разложение оказывают скорость нагревания и температура, с повышением которых значительно увеличивается выход газа (растет содержание водорода) и жидких продуктов. Теплотворная способность газов 10000-13000 кДж/м^З, часть которых можно использовать в горелках пиролитического реактора.

Установки высокотемпературного пиролиза (более 1400⁰ С) позволяют наряду с бытовыми обезвреживать и производственные отходы.

В подобных установках по тракту дымовых газов за системой газоочистки устанавливают автоматический газоанализатор, воздействующий через систему регулирования на дроссельные заслонки, установленные на линиях отходящих дымовых и пиролизных газов. При появлении в потоке дымовых газов продуктов неполного сгорания открывается дроссельная заслонка на линии пиролизного и прикрывается заслонка на линии дымовых газов. Таким образом, в объем пиролитического газа подают минимум балластных продуктов полного сгорания, в дымоход.

В составе дымовых газов при сжигании ТБО, как указывалось, помимо взвешенных веществ, оксидов азота, серы и углерода могут присутствовать при наличии в сжигаемых ТБО хлор- и фторсодержащих компонентов (в основном в пластмассовых отходах, при наличии пестицидов и гербицидов) диоксинов и фуранов. (Температура плавления 303-305⁰ С, устойчивы в процессах оксидации инертны к кислотам и щелочам. Разлагаются при температуре 600 С, а при выдержке при 1000 С более 3 секунд полностью разлагаются). Охлаждаемые дымовые газы при 450⁰ С также могут содержать диоксины и фураны, фиксируемые золой-уносом. Кроме того, зола-унос содержит тяжелые металлы. В этой связи улавливаемую из отходящих газов золу необходимо подвергать специальной обработке, переводя, в частности, в связанную и нерастворимую форму, например, путем остекловывания. Использование электрофильтров позволяет в среднем уловитъ 90 % диоксинов и фуранов.

Очистка газов включает физико-химические, механические и термохимические способы.

При применении термохимического способа обезвреживание по принципу реагентной очистки в ступенчатых реакторах на первой ступени по направлению движения газов производят дожигание остаточного углерода и оксида углерода в камере дожигания при температуре на уровне 1200 С и времени не менее 2 секунд. Для этого подают в камеру воздушное дутье или природный газ. При этом происходит обезвреживание неразложившихся диоксинов и фуранов.

Во второй ступени содержащиеся в дымовых газах кислые компоненты в виде НС1, НF, Р₂О₅, SО_х нейтрализуют химической их фиксацией при 1000-1200⁰ С путем впрыска в реакционный объем камеры водного раствора Nа₂SО_З, концентрацией 10%, предусматривая 20%-ный избыток активного компонента относительно его стехиометрического количества.

Обработка газов при 850-1000⁰ С на третьей ступени сводится в: восстановлению содержащихся в них оксидов азота карбамидом СО(NН₂), подаваемым в объем камеры этой ступени в виде 1-1,5%-ного водного раствора из расчета обеспечения 20%-ного избытка активного

Заключительной стадией очистки газов является их обеспыливание при 160⁰ -250⁰ С в рукавных фильтрах из стеклоткани с эффективностью очистки выше 99,5%. Уловленную пыль отправляют на обезвреживание.

Особо выгодна переработка цветных металлов (меди, алюминия, олова), распространённых технических сплавов (победит) и некоторых черных металлов (чугун).