Спосіб утилізації твердих побутових відходів

Спосіб утилізації твердих побутових відходів (ТПВ), що включає завантаження відходів у термореактор, стартовий нагрів відходів у реакторі без доступу вільного кисню до темцератури 1500 3 28075 4 Процес повного розкладення відходів на утворилися, безпосередньо з зони горіння молекулярні складові закінчується при направляють на газифікацію вуглецю для температурі близько 1200°С з одержанням H2, О2, виробництва генераторного газу. N2, Сl2, S, F 2 і твердого вуглецевого залишку С. Ознаки, що збігаються з суттєвими ознаками При температурах вище 1200°С відбувається корисної моделі, яка заявляється: активна газифікація вуглецю паром вологи і - завантаження відходів у термореактор; киснем відходів з генеруванням CO і Н2. - стартовий нагрів відходів в термореакторі Отримані газоподібні продукти піролізу без доступу вільного кисню до температури 1500фільтруються крізь шар графіту і видаляються з 1650°С за рахунок Джоуліва тепла; реактора на рівні нижньої зони шару, а - відвід газоподібних продуктів термодеструкції розплавлені мінеральні компоненти у вигляді ТПВ з нижньої зони термореактора; шлаку безперервно випускаються через нижню випуск розплавлених мінеральних льотку. компонентів відходів у вигляді шлаку через нижню Передбачається операція швидкого льотку. охолодження газу, яка здійснюється за допомогою Ознаки, якими спосіб утилізації твердих компресора та вихрової установки, в котрій побутових відходів, що заявляється, відрізняється розділяють потік газу на холодний і гарячий. від прототипу: Холодний газ направляється на споживання, а - твердий вуглецевий залишок в сукупності з гарячий газ - знову в зону пролізу. летучими і рідкими продуктами термодеструкції Цей спосіб, як найближчий по технічній суті, органічних складових ТПВ спалюють при прийнятий за прототип. температурі 800-1800°С до СО2 і Н2О; Адже цей спосіб утилізації відходів має - гази, що утворилися, безпосередньо з зони наступні недоліки: горіння направляють на газифікацію вуглецю для ендотермічний процес термохімічної виробництва генераторного газу. переробки ТПВ енергетично забезпечується лише Приведені вище ознаки складають суть зовнішнім джерелом, яким являється корисної моделі, так як являються необхідними та електроенергія, що зумовлює низький і достатніми для досягнення технічного результату. підсумковий коефіцієнт використання теплового Технічна сутність корисної моделі потенціалу відходів та збиткову рентабельність пояснюється малюнком (Фіг.1). процесу; Початково тепловий режим у реакторі - штучне охолодження виробленого із ТПВ забезпечується застосуванням електронагріву: газу за допомогою компресора та вихрової виділення Джоуліва тепла в зоні теплогенерації не установки знижує коефіцієнт використання залежить ні від морфологічного, ні від енергетичного потенціалу відходів; елементарного складу ТПВ. - пари вологи (Н2О), яка є невід'ємною Термічна деструкція органічної частини матеріальною складовою вихідних ТПВ, при відходів починається у верхній зоні при подальшому використанні енергетичного газу температурі близько 200°С з виділенням летучи х і підлягають видаленню із газового потоку, як масел у вигляді важких вуглеводнів. Проходячи шкідливий баласт, що знижує коефіцієнт зверху вниз послідовно ділянки з температурою, використання матеріального ресурсу відходів. яка монотонно підвищується, органічні В основу корисної моделі поставлена задача компоненти, як ті що знаходяться у твердому удосконалення способу утилізації побутових вигляді, так і ті, що утворилися в результаті відходів, у якому шляхом повного вивільнення деструкції - рідка і газоподібна фази, піддаються теплового потенціалу ТПВ безпосередньо в подальшому розкладанню на все більш прості реакторі з наступним цільовим використанням складові. Процес повного розкладання органіки на фізико-хімічних властивостей продуктів, що молекулярні складові в основному закінчується утворилися, енергетично забезпечується при температурі близько 1200°С з одержанням Н 2, ендотермічний процес термохімічної переробки О2, N 2, Cl2, S і твердого вуглецевого залишку С. відходів і підвищення коефіцієнту утилізації Далі у високотемпературну (>1200°С) зону матеріально-енергетичного потенціалу ТПВ і за реактора вдувають повітря для спалювання рахунок цього збільшується ККД та рентабельність вуглецевого залишку по реакції: процесу. С+О2+3,31N2=СО2+3,31N2+407кДж/моль, (1). Поставлена задача вирішується тим, що в Цим у зоні спалювання підвищують способі утилізації твердих побутови хвідходів температуру до 1700-1800°С, і з цього моменту (ТПВ), що включає завантаження відходів у вона стає джерелом тепла, що забезпечує процес термореактор, стартовий нагрів відходів у реакторі термохімічної переробки ТПВ. Електронагрів без доступу вільного кисню до температури 1500нижньої зони реактора тепер служить тільки для 1650°С за рахунок Джоуліва тепла, відвід стабілізації робочого режиму і, головним чином, газоподібних продуктів термодеструкції ТПВ з для безперебійного розплавлювання мінеральних нижньої зони термореактора і випуск складових ТПВ і видалення їх у вигляді шлаку. розплавлених мінеральних компонентів відходів у Продукти спалювання енергетичних вигляді шлаку через нижню льотку, згідно корисної компонентів ТПВ-Н2О і CO2+N2- видаляються моделі твердий вуглецевий залишок в сукупності з безпосередньо з зони горіння реактора і летучими і рідкими продуктами термодеструкції подаються в нижню зону газогенератора, органічних складових ТПВ спалюють при заповненого вуглецевою насадкою, наприклад, температурі 800-1800°С до СО2 і H2О, а гази, що коксом. У зв'язку з використанням коксу в якості 5 28075 6 активного наповнювача газогенератора варто 2 800 2,1 0,9 згадати, що найефективнішими, а також і 3 1700 37,9 14 найдорожчими засобами захисту від діоксинів у 4 1800 39 14 схемах газоочищення сміттєпереробних заводів 5 1850 39 14 нового покоління вважаються вугільні фільтри. Перевагою коксового наповнювача є та обставина, З таблиці видно, що практичний процес що в газогенераторі здійснюються хімічні процеси, газифікації вуглецю в газогенераторі починається які забезпечують утилізацію при 800°С. Нижче цієї температури утворення Н 2 і високотемпературного фізичного тепла і СО не відбувається. використання хімічних властивостей газів, Оптимальною по енерговитратах є утворених у зоні спалювання: температура газів на виході з реактора пролізу, С+СО2=2СО-161,5кДж/моль, (2). яка рівна 1700°С: при високій якості генераторного С+Н2О=СО+Н2-118,7кДж/моль, (3). газу витрати електроенергії на процес мінімальні. Ентальпія первинних газів (СО2, Н2О, N2), Температура 1800°С дозволяє одержати нагрітих до температури 1800°С, перевищує якісний газ при прийнятних витратах сумарний ендотермічний ефект реакцій (2, 3), а електроенергії. свіжі порції коксу знижують температуру Подальше підвищення температури (1850°С) генераторного газу (CO+H2+N2) до 200-400°С якості газу вже не підвищує, хоча витрати температури припустимої для подачі в топку електроенергії при цьому ростуть. енергетичного котла. Вироблюваний у котлі пар Виходячи з приведених даних пріоритетною використовується безпосередньо на потреби температурою для зони горіння в реакторі піролізу, населення, або пройшовши ще одну стадію а одночасно і температурою вихідних з реактора трансформації, перетворюється в електроенергію. газів є температура 1700°С. Таким чином, у підсумку, переробка відходів за запропонованим способом зводиться до практично повної утилізації енергетичного (Н2, С) і матеріального (Н2О+шлак) потенціалів ТПВ. За описаним способом можуть перероблятися будь-які органічні відходи, у тому числі й особливо небезпечні для традиційного спалювання полівінілхлориди (пляшкова тара і т.п.), а замість коксу може застосовуватися будь-яке, навіть низькосортне вугілля. Заявлений діапазон температур орієнтований на забезпечення газів, що відводяться з зони горіння, запасом тепла, необхідним для здійснення ендотермічних реакцій відновлення оксидних компонентів газу - СО2 і Н2О в CO і Н2 у повному обсязі. Нижня температура 800°С - гранична, нижче якої процес газифікації вуглецю практично не йде. Верхня температура 1800°С - гранична, нагрів вище якої спричиняє необґрунтовану перевитрату первинних енергоносіїв, оскільки ентальпія нагрітих до зазначеної температури газів, що відводяться з зони спалювання з достатнім ступенем надійності вже перевищує тепловий потенціал необхідний для повного відновлення СО2 і Н2О. Можливість здійснення описаного способу ілюструється наступними прикладами. Відповідно до приведеної послідовності дій, що реалізують запропонований спосіб, здійснюють утилізацію ТПВ при характерних значеннях заявленого діапазону температур. У таблиці приведені показники, що характеризують запропонований спосіб. Таблиця Показники, що характеризують запропонований спосіб Температура газу №п/п в зоні спалювання, °С 1 750 CO Склад газу після газогенератора, % Н2 СО2 H2O 30,5 4,5 N2 65 Витрати електроенергії, кВт г/т ТПВ 350 26,7 1,1 4,3