Учебное пособие для студентов бакалавриата направлений подготовки
Download 1.21 Mb. Pdf ko'rish
|
2.Ковалева
|
2.1.1. Сжигание отходов Одним из термических методов утилизации отходов (рис. 3) является сжигание, которое применяется для утилизации отходов в любом физиче- ском состоянии: жидких, твердых, газообразных и пастообразных. Сжига- нием утилизируют как горючие, так и негорючие отходы; в этом случае отходы подвергают воздействию высокой температуры (более 1000 °С). Сжиганием называется контролируемый процесс окисления твер- дых, жидких или газообразных горючих отходов, при этом образуются ди- оксид углерода, вода и зола. Сера и азот, содержащиеся в отходах, образу- ют при сжигании различные оксиды, а хлор восстанавливается до соляной кислоты. Помимо упомянутых газообразных продуктов при сжигании от- ходов образуются твердые частицы – зола, которая требует дальнейшей утилизации или захоронения. Одним из наиболее опасных отходов, утилизируемых сжиганием, являются галогено-органические отходы. Хлорированные органические материалы могут содержать водную фазу или определенное количество воды. Отходы с высоким содержанием хлора имеют низкую теплоту сгора- ния, так как хлор, аналогично брому и фтору, препятствует процессу горе- ния. Оптимальное проведение процесса сжигания зависит от соблюдения технологических параметров: температуры в реакторе, удельной нагрузки, рабочего объёма реактора, дисперсности распыления, аэродинамической структуры и степени турбулентности газового потока в реакторе и др. 23 Рис. 3. Методы термической переработки отходов Выше 1300 °С (с жидким шлакоудалением) 23 24 Сжигание производят в печах различной конструкции, основным элементом которых является колосниковая решетка. Пространство внутри печи разделено на несколько зон, где последовательно протекают стадии процесса – сушка, газификация, воспламенение, горение и дожигание. В зоне сушки влага, содержащаяся в отходах, превращается в пар. Общая потребность в энергии на этой стадии состоит из двух составляющих: энергии, необходимой для повышения температуры до 100 °С при атмо- сферном давлении (для подъема температуры воды с 20 до 100 °С необхо- димо 334 кДж/кг), и энергии, необходимой для превращения воды в пар (2260 кДж/кг) [6]. Для обезвреживания промышленных отходов применяется пиролиз или сжигание в специальных печах без доступа воздуха. По степени тем- пературного воздействия пиролиз как процесс условно разделяется на низ- котемпературный (до 900 °С) и высокотемпературный (свыше 900 °С). Низкотемпературный пиролиз – процесс, при котором измельченный материал подвергается термическому разложению. При этом процесс пи- ролиза отходов имеет несколько вариантов: пиролиз органической части отходов под действием температуры в отсутствии воздуха; пиролиз в при- сутствии воздуха, обеспечивающего неполное сгорание отходов при тем- пературе 760 °С; пиролиз с использованием кислорода вместо воздуха для получения более высокой теплоты сгорания газа; пиролиз без разделения отходов на органическую и неорганическую фракции при температуре 850 °С и др. Повышение температуры приводит к увеличению выхода газа и уменьшению выхода жидких и твердых продуктов. Преимущество пиролиза по сравнению с непосредственным сжига- нием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. После пиролиза не остает- ся биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиро- лизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующиеся пепел и зола имеют высокую плотность, что резко уменьшает объём отходов. Высокотемпературный пиролиз или газификация производится с це- лью получения из биомассы отходов вторичного синтез-газа, который ис- пользуется для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Устройство реактора представлено на рис. 4. В результате пиролиза образуются твер- дые продукты в виде шлака, т. е. непиролизуемые остатки. Высокотемпе- ратурный пиролиз является одним из самых перспективных направлений переработки твердых отходов с точки зрения как экологической безопас- ности, так и получения вторичных полезных продуктов синтез-газа, шлака, металлов и других материалов. |
