Спосіб термічної утилізації твердих побутових, промислових та будівельних відходів

Реферат: Спосіб термічної утилізації твердих побутових, промислових і будівельних відходів включає в себе перемішування відходів, підсушування, частковий випал шкідливих компонентів і спалювання відходів. При спалюванні відходів використовують як окислювач суміш попередньо очищених агломераційних газів з зони спікання, нагрітого повітря з зони охолодження агломерату та відхідних димових газів після спалювання відходів та очищення їх від шкідливих компонентів. UA 99271 U (54) СПОСІБ ТЕРМІЧНОЇ УТИЛІЗАЦІЇ ТВЕРДИХ ПОБУТОВИХ, ПРОМИСЛОВИХ ТА БУДІВЕЛЬНИХ ВІДХОДІВ UA 99271 U UA 99271 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до термічної утилізації твердих побутових, промислових і будівельних відходів (ТППБВ) при використанні агломераційних газів як окислювача палива. Спосіб може бути використаний в металургійних виробництвах чорної і кольорової промисловості, а також в комунальних та інших підприємствах, які мають агломераційне виробництво. Відомий спосіб спалювання твердих побутових відходів (Проблема мусоросжигания в Украине. Сигал И.Я., Кирилюк Н.И., Домбровская С.П. //Экотехнологии и ресурсосбережение. 1997. - № 1. - с. 64-68), який містить самостійні системи приймання, складування і завантаження твердих побутових відходів, живлення додатковим паливом, транспортування відходів через котел (піч), розпал відходів і подачу повітря для підтримування горіння, перемішування відходів для покращення їх згоряння, системи контролю за роботою обладнання для пилоочищення, золовідведення, збору металу, підігріву повітря та води. Відомий спосіб спалювання твердих відходів (Термические методы обезвреживания отходов. Под ред. Богушевской К.К. и Беспамятнова Г.П. Изд. 2-е, пер. - Л.: Химия, 1975. - С. 1921), в якому попередньо підсушені тверді відходи подають в камерну піч для спалювання. Димові гази і частину неспалених відходів з камерної печі подають в барабанну сушарку, куди також подають вологі відходи або стік, що містить приблизно 30 % твердих речовин, для сушіння. Підсушені відходи з відхідними газами з барабанної сушарки подають в циклон, де відхідні гази відділяють за допомогою повітряного потоку і направляють в навколишнє середовище, а підсушені відходи подають в бункер, а з нього - в камерну піч для спалювання. У відомих способах термічна утилізація ТППБВ не ефективна тому, що здійснюють часткову утилізацію тепла відхідних димових газів з печі, в якій спалюють відходи, які містять шкідливі компоненти (діоксини, CO, NOх, SО2), а потім направляють відхідні димові гази в атмосферу, що призводить до забруднення навколишнього середовища. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу термічної утилізації твердих побутових, промислових і будівельних відходів, в якому в результаті використання як окислювача палива попередньо очищених агломераційних газів з зони спікання агломашини, нагрітого повітря з зони охолодження агломерату та відхідних димових газів, одержаних після спалювання відходів в печі і попередньо очищених від шкідливих компонентів, забезпечується підвищення температурного рівня використовуваних відхідних димових газів мінімізуються витрати чистого повітря і за рахунок цього зменшуються витрати палива на процес термічної утилізації ТППБВ, повністю утилізуються відхідні агломераційні гази та одержуються вихідні продукти для подальшого їх використання у народному господарстві. Поставлена задача вирішена завдяки тому, що в способі термічної утилізації твердих побутових, промислових і будівельних відходів, що включає перемішування відходів, підсушування, частковий випал шкідливих компонентів і спалювання відходів, згідно з корисною моделлю, при спалюванні відходів використовують як окислювач суміш попередньо очищених агломераційних газів з зони спікання, нагрітого повітря з зони охолодження агломерату та очищених від шкідливих компонентів відхідних димових газів після спалювання відходів. Відмінні ознаки дозволяють зменшити витрати атмосферного повітря за рахунок використання агломераційних газів при сушінні і спалюванні відходів, причому повністю утилізувати теплоту агломераційних газів за рахунок вигоряння паливних компонентів, чим зменшують затрати палива на сушіння і спалювання і підвищують температурний рівень відхідних димових газів, одержаних при спалюванні палива в печах. Крім того, агломераційні гази очищують від шкідливих компонентів, чим зменшують викиди шкідливих речовин у навколишнє середовище. Пропонований спосіб відображено на кресленні. Пропонований спосіб термічної утилізації твердих побутових, промислових і будівельних відходів здійснюють таким чином. Для термічної утилізації твердих відходів використовують попередньо очищені агломераційні гази, які відбирають з колектора агломашини 1, відокремлюють від великих частинок в осаджувачі пилу 2, а потім одержані агломераційні гази направляють в циклон 3. З лінійного охолоджувача 4 агломашини подають в циклон нагріте повітря, одержане після охолодження агломерату (t=400-450 °C) для змішування з агломераційними газами, в результаті чого підвищують температуру одержаної суміші. Суміш відхідних агломераційних газів і нагрітого повітря димотягом 5 подають у вузол підготовки суміші відхідних агломераційних газів і нагрітого повітря 6, куди також направляють попередньо очищені відхідні димові гази з печей. За допомогою системи автоматичного регулювання (CAP) визначають витрату суміші відхідних агломераційних газів і нагрітого повітря і вміст в ній кисню. Якщо недостає кисню, то до одержаної суміші додають атмосферне повітря або технічний кисень для 1 UA 99271 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 отримання необхідної концентрації кисню (не менше 17 %) і подають одержану суміш як окислювач палива в обертову 7 і шахтну високотемпературну 8 печі. З бункера 9 тверді побутові відходи подають в обертову піч 7 для інтенсивного перемішування завантажених матеріалів. В обертовій печі 7 продуктами згоряння здійснюють нагрів, сушіння, а при температурі 500-660 °C здійснюють вигоряння деяких шкідливих компонентів ТППБВ. Одержані в обертовій печі 7 шлам і золу направляють у завантажувальний бункер 10 шахтної високотемпературної печі 8 (температура t=1350-1370 °C), куди подають тверде паливо (кокс, вугілля, антрацит, торф) з завантажувального бункера 11. Одночасно, в завантажувальний бункер 12 високотемпературної печі 8 подають промислові відходи, а в завантажувальний бункер 13 будівельні відходи. В шахтну високотемпературну піч 8 завантажують почергово пластами: тверде паливо - тверді побутові відходи. В зону спалювання твердого палива високотемпературної печі 8 подають суміш відхідних агломераційних газів, які вміщують не менше 17 % кисню і 1,5-2,0 % CO, і нагрітого повітря (t=110-120 °C) як окислювача палива. При горінні твердого палива згоряють і одночасно розплавляються жужель і зола і здійснюється опускання в зону розплавлення пластів твердих побутових відходів, що завантажені вище. Продукти згоряння коксу, що проходять через стовп спалюваних твердих побутових відходів і нагрівають їх, просмоктують через систему пилоочищення 14, електрофільтри 15 і подають до системи відбору і рециркуляції відхідних димових газів 16. Одночасно відхідні димові гази з обертової печі 7 в суміші з відхідними газами з шахтної високотемпературної печі 8 після системи відбору і рециркуляції відхідних димових газів 16 подають в очисні пристрої 17, 18, 19 і 20 для очищення від CO, SO2, NOх і діоксинів і направляють в вузол підготовки суміші відхідних димових газів і нагрітого повітря 6. Системою автоматичного регулювання (CAP) визначають вміст кисню в суміші і, при необхідності, додають атмосферне повітря, або технічний кисень (до вмісту його в суміші в обсязі не менше 17 %) і направляють як окислювач на горіння твердого палива в пальники обертової 7 і шахтної високотемпературної 8 печей. Одержаний в шахтній високотемпературній печі 8 розплав випускають в накопичувач 21, потім в ківш 22, куди вводять необхідні модифікуючі компоненти і потім розливають в ливарні форми для одержання будівельних виробів (бруски, плити), або ж розплав заливають в ківш з водою для одержання гранул, якими заповнюють легковагові бетонні суміші для виробництва будівельних виробів. Металічні донні залишки випускають через чавунну льотку 23 в ковш 24. Приклад 1 (за прототипом) Після розпалу твердого палива холостої колоші в шахтну високотемпературну піч пошарово завантажують тверде паливо і тверді побутові відходи. Здійснюють подачу атмосферного повітря як окислювача твердого палива в зону розплавлення пластів твердих побутових відходів. Продукти згоряння твердого палива просмоктують через стовп спалюваних відходів і направляють у навколишнє середовище. В загальній сумі витрат витрати умовного палива 3 складають 6700 м /рік, витрати окислювача палива (чистого атмосферного повітря або 3 технічного кисню) складають 14500 м /рік. При цьому, кількість ТППБВ, що спалюють, дорівнює 4 т/год. Техніко-економічні показники наведені в таблиці. Приклад 2 (запропонований) Після розпалу твердого палива холостої колоші в шахтну високотемпературну піч пошарово завантажують тверде паливо і тверді побутові відходи. В зону спалювання твердого палива подають суміш попередньо очищених відхідних агломераційних газів і нагрітого повітря і здійснюють розплавлення пластів твердих побутових відходів. Продукти згоряння твердого палива просмоктують через стовп спалюваних відходів, подають в систему очищення від шкідливих речовин і направляють до системи відбору і рециркуляції відхідних димових газів. 3 При цьому загальна сума витрат умовного палива дорівнює 6500 м /рік, при витраті окислювача 3 палива (суміші відхідних агломераційних газів кількістю 16700 м /рік, нагрітого повітря кількістю 3 3 700 м /рік і, за необхідності, технічного кисню кількістю 150 м /рік). Утилізація ТППБВ дорівнює 4 т/год. Техніко-економічні показники наведені в таблиці. 2 UA 99271 U Таблиця Техніко-економічні показники відомого та запропонованого способів термічної утилізації ТППБВ Спосіб Прототип Запропонований Витрати окислювача, Кількість Вміст у відхідних газах 3 м /год. ΤΠПБВ Економія Витрати умовного Агломеумовного Атмосфер- ТехнічОксиду Оксиду палива, раційпалива, Діоксинів, ного ного кг/год. % вуглецю, азоту, 3 3 м /год. % них г/м повітря кисню % мг/м газів 6700 70350 4,0 100 3,4 0,6-0,8 50,0 6500 67400 700 150 4,0 100 2,9 0,1-0,05 0,01 32,0 3 5 10 15 Як бачимо з таблиці, витрати умовного палива зменшились з 6700 до 6500 м /год. (2,9 %), 3 вміст діоксинів зменшився з 3,4 до 0,1-0,05 мг/м (97-98,5 %), при цьому викиди оксиду вуглецю 3 зменшились з 0,6-0,8 до 0,01 %, сумарні викиди оксидів азоту зменшились з 50,0 до 32 мг/м (36 %). Агломераційне виробництво стає практично безвідхідним по газових викидах. При реалізації способу термічної утилізації ТППБВ процес роботи агломераційного виробництва стає безвідхідним по газових викидах, а шахтна високотемпературна піч застосовує чисте атмосферне повітря для часткового додавання, в разі потреби, для досягнення вмісту кисню в суміші відхідних агломераційних газів, нагрітого повітря та відхідних димових газів після спалювання відходів в обсязі не менше 17 %. Викиди оксидів вуглецю ліквідуються повністю, сумарні викиди оксидів азоту зменшуються на 50-55 %, на 90-95 % ліквідується вміст агломераційного пилу, витрати твердого палива знижуються на 4,0-4,5 %. Додавання нагрітого повітря і спалювання паливних компонентів в присутності агломераційних газів призводить до економії твердого палива під час одержання розплаву. Крім того, агломераційні гази містять паливні компоненти, які при згорянні також віддають тепло для розплавлення шихти. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб термічної утилізації твердих побутових, промислових і будівельних відходів, що включає перемішування відходів, підсушування, частковий випал шкідливих компонентів і спалювання відходів, який відрізняється тим, що при спалюванні відходів використовують як окислювач суміш попередньо очищених агломераційних газів з зони спікання, нагрітого повітря з зони охолодження агломерату та відхідних димових газів після спалювання відходів та очищення їх від шкідливих компонентів. 3 UA 99271 U Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4