2.5 Сжигание в кипящем слое

Псевдоожижение - превращение слоя зернистого материала в «псевдо-жидкость» (кипящий слой) под действием восходящего потока газа или жид­кости, достаточного для поддержания твердых частиц во взвешенном со­стоянии. Процесс происходит в специальных печах, с установленными в них паровыми или водогрейными котлами. Используя дешевое топливо (пре­имущественно угольное), сжигают дополнительно отходы, а полученную энергию используют для выработки электроэнергии, либо для отопления.

Обычно при сжигании отходов в устройствах с кипящим слоем, их необ­ходимо измельчать, но разработка технологии двойного внутреннего вра­щающегося кипящего слоя была проведена с целью того, чтобы не прихо­дилось проводить измельчение отходов. При работе устройства отраженный от стенок песок собирается в средней части, а затем оседает вниз, распро­страняясь по всему объему. При движении песка сбоку от него можно пода­вать отходы. Эта технология представлена немецкой фирмой «Лурги» в Ита­лии в г. Макома (производительность 72 т/сутки), в столице Испании Мадри­де (производительность 660 т/сутки), в Берлине (производительность 200 т/сутки), во Франции в г. Жуан (производительность 240 т/сутки), где уста­новки уже работают; в Москве (производительность 990 т/сутки) и во Фран­ции в Марселе (560 т/сутки) они находятся в стадии строительства.

Тепло образующихся дымовых газов может использоваться в следующем технологическом процессе плавильной печи с высокой температурой, когда одновременно происходит деструкция диоксинов и расплавление золоостатков. Эта технология представлена швейцарской фирмой «ABB Enertech» (в ноябре 1998 г.). В 1999 г. эта технология получила престижную премию.

Фирмой «ABB Enertech» разработана технология PTIFG. Эта система в идеале предназначена для конверсии смешанных органических отходов в химическое сырье, и полагают, что в 21-м веке она станет основной техноло­гией. Фирма планирует проведение химического рециклинга при использо­вании кипящего слоя и газификации при высокой температуре (2-х ступенча­тая система плавления и газификации под давлением), из отходов предпола­гается утилизация химического сырья в виде водорода и аммиака. Эта техно­логия станет новым источником промышленного получения энергии.

Существует огромное множество технологий переработки различных ви­дов отходов с использованием кипящего слоя. Они могут быть одно- и двух­ступенчатыми, процесс может проходить при повышенном давлении и принормальном. Существуют различные конструкции воздухораспределитель­ных решеток, в зависимости от сжигаемых отходов.

Рисунок 11 - Воздухораспределительная решетка для создания кипящего слоя, применяемая при сжигании биологических отходов

Мировая практика последних лет в области малой энергетики показала, что технология кипящего слоя является эффективной для утилизации раз­личных видов биомассы, отходов производства и стоков.

10

1 - склад топлива; 2 - транспортер; 3 - бункеры топлива (известняка); 4 - топка с ки­пящим слоем; 5 - котел-утилизатор; 6 - воздухоподогреватель; 7 - очистка дымовых га­зов; 8 - дымосос; 9 - дымовая труба; 10 - вентилятор воздуха; 11 - питательный насос; 12 - отвод пара.

Рисунок 12 - Схема котельной установки

Применение этой технологии позволяет:

•добиться хорошего выгорания низкокалорийных топлив большой влаж­ ности за счет значительной массы слоя нагретого инертного материала;

•существенно уменьшить выбросы оксидов азота (до 200 мг/м ) из-за низ­ ких температур сжигания;

•эффективно связывать оксиды серы (КПД составляет 80% и более), хло­ риды и фториды с помощью добавки известняка, что сокращает выбросы в атмосферу;

•наиболее эффективно сжигать высоковлажную биомассу, а также совме­ стно уголь и биомассу.

Дешевое топливо, умеренные капитальные затраты, комплектная и блоч­ная поставка позволяют добиться быстрой окупаемости инвестиций. На базе российских и зарубежных данных разработаны варианты паровых и водо­грейных котлов тепловой мощностью от 4,5 МВт и более. Однако технология кипящего слоя в России служит пока для выработки энергии, а не для унич­тожения отходов. Поэтому в печах сгорает лишь уголь, т. е. чистое топливо.