4.5.5. Мусоросжигательные заводы

В состав ТБО входят дерево, бумага, картон, резина, кожа и другие компоненты, которые обладают определенной энергетиче­ской ценностью. Элементарный состав ТБО включает в себя, как правило, горючие компоненты в виде углерода, водорода и серы, кислород и азот, а также балласт в виде воды и золы, представ­ленной минеральными частицами ТБО. Поэтому возникла идея термического обезвреживания ТБО, во-первых, путем сжигания неподготовленных или обогащенных отходов в мусоросжига­тельных установках, в топках котлов или печей, во-вторых, за счет пиролиза отходов в специальных реакторах в бескислород­ной или бедной кислородом среде. При сжигании и пиролизе ТБО достигается: 1) полное обезвреживание отходов в кратчайшие сроки; 2) экономия топливно-энергетических ресурсов за счет ис­пользования энергетического потенциала отходов; 3) уменьшение площадей, занимаемых установками и сооружениями обезврежи­вания отходов; 4) сокращение расстояния вывоза отходов и дру­гие преимущества. Применение этих методов обеззараживания ТБО целесообразно при следующих условиях: 1) необходимости быстрого обезвреживания отходов; 2) отсутствии свободных

площадей иод полигоны и гарантированных потребителей компо­ста и биотоплива; 3) повышенных санитарных требованиях к обезвреживанию отходов и др.

Энергетическая ценность ТБО определяется их элементарным составом, который по горючей массе, т. е. без влаги и золы, вклю­ чает в себя С^г= 51,3%, Н^г = 6,6%, N^r = 0,2%, S^r = 0,2%, (У = 41,7%. Теплота сгорания рабочей массы ТБО может быть определена по формуле Д. И. Менделеева

Q_н^р = 81C^P + 300H^p - 26(O^p - S^p) - 6(9H^P + W^p).

Здесь С^р, Н^р, О^р, S^P,W^P - элементарный состав рабочей массы ТБО, %.

Коэффициенты в этой формуле равны тепловому эффекту, ко­торый сопровождает те или иные физико-химические превращения. Элементарный состав и, следовательно, теплота сгорания ТБО не постоянны в течение года. Поэтому для поддержания процесса сжи­гания ТБО необходимо предусмотреть подачу энергетического топ­лива - природного газа или мазута. Кроме того, мусоросжигатель­ные заводы с утилизацией теплоты необходимо размещать вблизи от гарантированных потребителей теплоты. Технологические схемы МСЗ (рис. 4.8), оборудованные котлами, включают в себя следую­щие узлы:

• приемное отделение, предназначенное для разгрузки и вре­- менного хранения ТБО и оборудованное приемным бункером (10), мостовым краном с грейферным ковшом (7);

• мусоросжигательный агрегат (9) с бункером (11), устройст­- вом топливоподачи, слоевой топкой с обратнопереталкивающей, опрокидывающей или наклонно-переталкивающей колосниковой решеткой (8);

• котлом утилизации (2) с радиационными и конвективными поверхностями нагрева;

• тягодутьевое устройство с вентилятором первичного и вто-­ ричного воздуха, дымососом и дымовой трубой (4);

• газоочистное устройство с золоуловителем (3);

• шлакозолоудаляющее устройство с механизмом шлакоуда- ления (7), транспортером (5), магнитным сепаратором и складом шлака (6).

Рис. 4.8. Технологическая схема МСЗ

Приезжающие на МСЗ мусоровозы взвешивают на весах и разгружаются в приемный бункер. Из этого бункера ТБО подаются краном в бункер топки мусоросжигающего устройства, откуда от­ходы подаются на стол питателя, который равномерно загружает отходы на колосниковую решетку. Топка оборудуется обратнопе­реталкивающей, опрокидывающей, вилковой или наклонно-пере­талкивающей колосниковой решеткой. Решетка имеет специальный привод, обеспечивающий обратнопоступательное движение колос­ников, что обеспечивает подачу 15-30% горящей массы отходов навстречу движущемуся слою, создавая дополнительные очаги за­жигания. Создаваемый шурующий эффект хорошо перемешивает отходы, что способствует равномерному их выгоранию. Скорость перемещения решетки регулируется в зависимости от теплотехни­ческой характеристики ТБО. Отдельные колосники имеют специ­альные отверстия, через которые подается воздух с температурой 110-170°С, необходимый для горения ТБО.

Топка мусоросжигающего агрегата блокируется с котлом-ути­лизатором. Уходящие из топки продукты горения поступают в вер­тикальные газоходы котла, где они пять-шесть раз меняют направ­ление движения, что способствует сепарации золы и повышению эффективности теплопередачи от дымовых газов к поверхностям нагрева котла. Для утилизации тепла отходящих продуктов горения за котлом устанавливается воздухоподогреватель, в котором подог­ревается воздух, идущий на подсушку и горение отходов, а также

экономайзер для подогрева питательной воды, поступающей в ко­тел. Коэффициент полезного действия котлов утилизаторов МСЗ составляет 60-70%. В среднем из 1 т отходов можно получить 1,5 т пара при давлении 1,0-1,3 МПа и температуре 160-180°С.

Топочные газы на выходе из топки содержат 1,5-3 t/cm³ лету­чей золы, что приводит в абразивному износу поверхностей нагрева и загрязнению окружающей среды. Снижения абразивного износа добиваются установкой специальных котлов с разряженным шагом труб. Для очистки дымовых газов от золы они проходят через элек­трофильтры, которые улавливают до 94—97% летучей золы. Дымо­вые трубы высотой 50 м обеспечивают рассеивание продуктов сго­рания в окружающей среде с соблюдением концентрации отдель­ных элементов не превышающей ПДК.

Шлак составляет около 25% от общего количества сжигаемых ТБО. Он охлаждается в шлаковой ванне или путем распыла воды и подается конвейером на склад или золошлакоотвал.

МСЗ работают круглосуточно, без выходных дней. Получае­мое тепло в виде пара или горячей воды используют в системе теп­лоснабжения.

В последнее время получил распространение новый метод термической переработки отходов - пиролиз, обеспечивающий вы­сокоэффективное обезвреживание отходов и их использование в качестве топлива и сырья для химической промышленности. При пиролизе протекают следующие процессы: сушка, сухая перегонка, или пиролиз, газификация и горение коксового остатка. Процесс сушки сопровождается выделением из отходов паров воды. Пиро­лиз - это процесс химического разложения отходов при температу­ре от 450 до 1000°С в бескислородной или бедной кислородом сре­де. При этом образуются жидкие фракции в виде смолы и масел, пар и газ с выделением твердого остатка - кокса. Выделяющиеся газы и смолы можно рассматривать как газообразное и жидкое топ­ливо. В некоторых пиролизных установках газ сжигается непосред­ственно в установке для получения теплоты. Твердые углеродистые продукты пиролиза могут быть использованы в качестве твердого топлива или газифицированы, в результате чего углерод под воз­действием окислителя превращается в газообразное топливо. Ос­тавшийся после этого твердый остаток содержит лишь минераль­ную часть ТБО.

Основным узлом пиролизной установки является реактор с особой шахтной печыо с встроенной швельшахтой и специальной системой эвакуации газов, позволяющей избежать смешивание пи-ролизуемого газа с дымовыми газами (рис. 4.9).

Рис. 4.9. Схема установки высокотемпературного пиролиза ТБО:

1 - приемная воронка; 2 - затвор; 3 - конденсатор жидких продуктов;

4 - заслонки; 5 - вентилятор; 6 - газоанализатор; 7 - дымосос; 8 - система газоочистки; 9 - под шахты; 10 - воздухоподогреватель; 11 - водяная ванна; 12 - швельшахта

Отходы загружаются в приемную воронку (1) реактора с тре­мя затворами (2) шиберного типа. Под воздействием собственного веса отходы опускаются по швельшахте в нижнюю часть реактора, куда подается подогретый в воздухоподогревателе (10) до 800°С воздух. Углеродистый остаток, образующийся при пиролизе отхо­дов, сгорает при температуре 1600°С, что обеспечивает плавление минеральных остатков ТБО. Расплавленный шлак выводится из ус­тановки в шлаковую ванну (11).

Дымовые газы, образующиеся при горении ТБО, омывают швельшахту и направляются в воздухоподогреватель (5), а затем, пройдя газоочистку (8) дымососом (7), выбрасываются в атмосферу.

Пиролиз отходов происходит в швельшахте при недостатке кислорода, а полученные при этом продукты отводятся в конденса­тор (3). В конденсаторе из пирогаза выделяются смола и влага. Часть получаемого газа отбирается для горелок, расположенных в

воздухоподогревателе и в нижней части реактора. Другая часть га­за, полученного при пиролизе Т'БО, может быть использована в ка­честве топлива в котлах для получения пара или горячей воды.

Таким образом, пиролиз обеспечивает не только обезврежива­ние ТБО, но и получение других продуктов, которые могут быть использованы в виде топлива или сырья для химической промыш­ленности. Важным преимуществом данного обезвреживания отхо­дов является минимальная по сравнению с другими методами пло­щадь на единицу мощности (производительности).

Вопросы к главе 4

1. Что входит в понятие «санитарное благоустройство городов»?

2. Какие задачи решает система благоустройства городов?

3. Каков состав и свойства твердых бытовых отходов?

4. Как определить объем накопления ТБО?

5. Что входит в планово-регулярную систему сбора и удаления ТБО?

6. В чем заключаются преимущества и недостатки различных способов

сбора и удаления ТБО?

7. Каковы правила взаимодействия между спецавтохозяйством и домо­- владельцами?

7. Какие технические средства для сбора и удаления ТБО Вы знаете?

7. Как размещаются площадки для установки квартальных мусоро­- сборников?

10. Как определить необходимое количество мусоросборников?

11. Какие типы мусоровозов Вы знаете?

12. Как рассчитать количество машин для вывоза ТБО?

13. Какие существуют методы обезвреживания ТБО?

14. В чем суть региональной схемы очистки городов?

15. Что Вы знаете о полигонах ТБО?

16. Как определить емкость полигона ТБО?

17. Для чего необходимы мусоросжигающие заводы?

18. Что Вы знаете о технологии мусороперерабатывающих заводов?

19. Что и как утилизируется при переработке ТБО?

20. Как осуществляется пиролиз ТБО?