Модуль для термической переработки твердых бытовых отходов производительностью 2т/ч мусора с глубокой термической доочисткой продуктов сгорания на базе вращающейся печи

    Твердые бытовые отходы только городского населения Украины составляют 40 млн.м3 в год (или 10 млн.т). К суммарному количеству отходов в каждом городе следует добавить еще 20-30% промышленных отходов, которые также могут быть обезврежены путем сжигания.
    Для сжигания отечественных твердых бытовых отходов ряд схем, принятых в США, Германии и Франции, неприменим в связи со следующими обстоятельствами: мусор в Украине имеет значительно более низкую теплотворную способность, чем в развитых странах - 900-1300 ккал/кг по сравнению с 2200-2600 ккал/кг (например, в США). Это объясняется:
  • меньшей долей упаковки (картона и др.);
  • большей долей пищевых отходов (до 30-40% по сравнению с 10-20 в развитых странах, где часть пищевых отходов перемалываются и уходит в канализацию;
  • снизить образование оксидов азота на 30 - 50 %; в результате достичь среднего уровня концентраций NОх в продуктах сгор;     Для сжигания таких отходов требуется повышенный уровень температур и вторичное дожигание с целью ликвидации диоксинов, фуранов, бенз(а)пирена и других токсических органических веществ.
        Для дожигания таких веществ как сажа, с адсорбированным на ней бенз(а)пиреном, диоксины и др. требуются температуры выше 1200оС и время пребывания в зоне таких температур не менее 2 секунд.
        Так как такие параметры практически неосуществимы при сжигании низкокалорийного мусора без сжигания очень больших количеств дополнительного топлива, предполагается разработать и применить в качестве модуля вращающуюся печь на базе стандартной вращающейся печи, выпускаемой заводом "Прогресс" (г. Бердичев, Украина).
        Печь имеет диаметр 2.2 м и футерована изнутри шамотным кирпичем толщиной 230мм. Длина печи принимается 10м (при наличии доочистки в котлах), и 18м при ее отсутствии, частота вращения печи до 1 об/мин, угол наклона печи - 3о.
        С торца печи установлена газомазутная горелка, работающая только в период розжига печи и автоматически отключающаяся при повышении температуры в печи выше 1200оС.
        В проекте предусматривается оригинальная система термической доочистки газов. Согласно проекту мусоросжигательный комплекс строится на территории существующих районных котельных. При этом отпадает необходимость в строительстве системы утилизации тепла, строительстве дымовой трубы и ряда других узлов.
        Преимущества вращающейся печи заключаются:
    • в более высоких температурах, чем в камерных топках мусоросжигательных котлов. Если в последних температуры находятся в пределах 800-980оС, то во вращающейся печи имеются 4 зоны - низкотемпературная входная (на длине 2-2.5м), зона плавления (900оС, 2-2.5м), зона сгорания (1100-1200оСЮ 4-5м) и выходная зона (1500-1600оС, 7-8м);
    • наличии системы термической доочистки газов;
    • отсутствия потребности в высоких зданиях для размещения собственно печи;
    • возможностью быстрой замены футеровки и элементов печи при ремонтах.
        По этой схеме продукты сгорания мусоросжигательной печи подмешиваются в количестве 10-20% к дутьевому воздуху, поступающему на горение в котлы существующей котельной и участвуют в процессе горения в виде части окислителя топлива.
        При этом обеспечивается достаточное время пребывания продуктов сгорания в зоне высоких температур 1500-1600оС и полное разложение и окисление диоксинов, фуранов, канцерогенных веществ до СО2 и Н2О. Такая схема также позволяет использовать тепло уходящих газов печи для подогрева воздуха, поступающего на горение, а увеличение балласта в составе окислителя снижает на 40-50% образование оксидов азота в топках котлов, а следовательно и снижает токсичность продуктов сгорания котельной.
        Эта схема проверена экспериментально на мусоросжигательной печи, отдельные ее узлы прошли апробацию в длительной эксплуатации.
        Система газоочистки неорганических соединений состоит из трех ступеней. В первой ступени - выходная зона печи. На второй ступени (скруббере) осуществляется улавливание большей части твердых частиц и органических кислот, диоксида азота, соляной кислоты и сернистых соединений за счет орошения щелочной водой охлаждения шлака. На третьей ступени используется электрофильтр со степенью очистки 99.9%, в котором осуществляется очистка выбросов от частиц золы и других твердых частиц, в т.ч. мелкодисперсных. Общий ожидаемый выход шлака будет составлять около 600кг/ч.
        Твердый остаток - шлак и зола используется на строительстве дорог и только небольшое количество в случае ухудшения качества, поступает в печь остекловывания.
        Преимущества такой схемы:
    • Возможности снижения особо низкокалорийных, высоковлажных отходов, характерных для развивающихся стран.
    • Возможность удешевления строительства системы в связи с тем, что практически все агрегаты изготавливаются в Украине, где в связи с низкой оплатой труда, стоимости снижены в 1.5-2 раза.
    где в связи с низкой оплатой труда, стоимости снижены в 1.5-2 раза.
    Основные технические характеристики печи и системы термической очистки приведены в таблицах.

    Таблица 1.

    Технические характеристики вращающейся печи котла дожигания

    Используемая мощность

    5кВт

    Мощность котельной

    60т/ч пара

    Длина барабана

    22м

    или теплоты

    37Гкал/ч

    Внутр. Диаметр барабана

     

    Степень очистки

    99%

    без обмуровки

    2.5м

    Расход воздуха в печи

    8000м3

    с обмуровкой

    1.9м

    Тем-ра воздуха

     

    Производительность

    2т/ч

    Перед подогревом

    20оС

    Мах теплота сгорания

    1400ккал/кг

    После подогрева

    400оС

    Тем-ра в камере сгорания

     

    Тем-ра дымовых газов

     

    мах

    1300 оС

    на выходе из печи

    800 оС

    мin

    900 оС

    за котлом

    180 оС

    Тем-ра за камерой сгорания

    800 оС

    Объем очищаемых газов

    7000м3

    Таблица №2

    Состав продуктов сгорания

    Параметр

    Место замера

    Величина

    СО2

    После вращающейся печи

    12-17%

    СО2

    За котлом дожигания

    10-13%

    О2

    После вращающейся печи

    5-9%

    О2

    За котлом дожигания

    3-5%

    СО

    После вращающейся печи

    500 мг/м3

    СО

    За котлом дожигания

    20мг/м3

    SO2

    После вращающейся печи

    100 мг/м3

    SO2

    За котлом дожигания

    20 мг/м3

    NOx

    После вращающейся печи

    200 мг/м3

    NOx

    За котлом дожигания

    150 мг/м3

    Углеводы

    После вращающейся печи

    200 мг/м3

    Углеводы

    За котлом дожигания

    20 мг/м3

    HCl

    После вращающейся печи

    500 мг/м3

    HCl

    За котлом дожигания

    100 мг/м3

    HF

    После вращающейся печи

    300 мг/м3

    HF

    За котлом дожигания

    10 мг/м3

    NH3

    После вращающейся печи

    100 мг/м3

    NH3

    За котлом дожигания

    0 мг/м3

    Cажа

    После вращающейся печи

    100 мг/м3

    Cажа

    За котлом дожигания

    0

    Задымленность по шкале Хартриджа

    После вращающейся печи

    20%

    Задымленность по шкале Хартриджа

    За котлом дожигания

    0

    Диоксины и фураны

    После вращающейся печи

    300г/год

    Диоксины и фураны

    За котлом дожигания

    0

    1 - бункер
    2 – вращающаяся печь
    3 – горелки
    4 – котел
    5 – дымовая труба
    6 – форсунка
    7 – контактный теплообменник- абсорбер
    8 – магнит
    9 – тельфер
    10 – тележка
    11 – шнек
    12 – эстакада
    13 – дробилка
    14 - вибрационные решетки
    15 – загрузчик
    16 – пресс
    17 – люк
    18 – разрыхлитель

    ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА МУСОРОСЖИГАТЕЛЬНГО КОМПЛЕКСА: ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ-КОТЕЛЬНАЯ