RU2079778C1 - Method for thermal processing solid garbage and industrial waste - Google Patents
Method for thermal processing solid garbage and industrial waste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079778C1 RU2079778C1 RU94040244A RU94040244A RU2079778C1 RU 2079778 C1 RU2079778 C1 RU 2079778C1 RU 94040244 A RU94040244 A RU 94040244A RU 94040244 A RU94040244 A RU 94040244A RU 2079778 C1 RU2079778 C1 RU 2079778C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- carbon
- oxygen
- gas
- nitrogen
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам термической переработки отходов и может быть использовано в жилищно-коммунальном хозяйстве, химической промышленности, энергетике, сельском хозяйстве. The invention relates to methods for thermal processing of waste and can be used in housing and communal services, chemical industry, energy, agriculture.
Известен способ термической переработки твердых бытовых отходов путем загрузки их в расплавленную шлаковую ванну, барботируемую смесью воздуха и кислорода при содержании последнего 30-60% (а.с. СССР N 1783234, кл. F 23 C 5/00, 1991). There is a method of thermal processing of solid household waste by loading them into a molten slag bath, sparged with a mixture of air and oxygen with a content of the latter of 30-60% (AS USSR N 1783234, class F 23 C 5/00, 1991).
Недостатком этого способа является высокое содержание вредных веществ в отходящих технологических газах оксидов и диоксидов азота -вследствие продувки расплава воздухо-кислородной смесью, содержащей большое количество азота (40-70%). The disadvantage of this method is the high content of harmful substances in the exhaust gas gases of nitrogen oxides and dioxides due to the purge of the melt with an air-oxygen mixture containing a large amount of nitrogen (40-70%).
Наиболее близким по технической сути является способ термической переработки твердых отходов, включающий загрузку этих отходов совместно с углеродсодержащим топливом в расплавленную шлаковую ванну и продувку кислородсодержащим газом с определенной интенсивностью дутья, при этом в загружаемой в шлак шихте из отходов и топлива выдерживают содержание углерода 2-25% и по мере его увеличения грузят дополнительно оксиды металлов и металлолом (а.с. СССР N 1315738, кл. F 23 C 5/00, 1987). The closest in technical essence is the method of thermal processing of solid waste, including loading these waste together with carbon-containing fuel into a molten slag bath and purging with oxygen-containing gas with a certain blast intensity, while the carbon content of the waste and fuel loaded into the slag withstands 2-25 % and, as it increases, they additionally load metal oxides and scrap metal (A.S. USSR N 1315738, class F 23 C 5/00, 1987).
Недостатками этого способа являются: большое содержание в отходящих газах оксидов и диоксидов азота (вследствие продувки расплава воздухо-кислородной смесью), а также диоксида серы (при использовании в качестве дополнительного топлива природного газа или углей, содержащих, как правило, серу). Кроме того, добавка угля в загружаемую шихту экономически не выгодна для многих регионов страны (удаленность месторождений угля, а следовательно, большие транспортные расходы и потери при перегрузках и транспортировке). The disadvantages of this method are: a high content of nitrogen oxides and dioxides in the exhaust gases (due to blowing the melt with an air-oxygen mixture), as well as sulfur dioxide (when using natural gas or coal containing sulfur as an additional fuel). In addition, the addition of coal to the charge being loaded is not economically beneficial for many regions of the country (remoteness of coal deposits, and consequently, high transportation costs and losses during transshipment and transportation).
Цель изобретения безотходная утилизация твердых бытовых и промышленных отходов с повышенными экологическими и экономическими показателями при максимальной замкнутости процесса переработки. При этом сокращение или исключение негативного влияния указанных факторов проводятся на начальной стадии процесса переработки отходов. The purpose of the invention is the waste-free disposal of solid household and industrial waste with improved environmental and economic indicators with maximum isolation of the processing process. Moreover, reduction or elimination of the negative impact of these factors is carried out at the initial stage of the waste processing process.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в повышении экологической эффективности процесса за счет снижения содержания оксидов азота и серы в отходящих газах, снижении эксплуатационных затрат при плавке отходов за счет замены природного топлива углеродсодержащими отходами и повышении комплексности использования отходов путем вовлечения в процесс продуктов их переработки (диоксида углерода, водяного пара). The technical result that can be obtained by using the invention is to increase the environmental efficiency of the process by reducing the content of nitrogen and sulfur oxides in the exhaust gases, reducing operating costs during the melting of waste by replacing natural fuels with carbon-containing waste, and increasing the complexity of the use of waste by involving the process of products of their processing (carbon dioxide, water vapor).
Технический результат достигается тем, что в известном способе термической переработки твердых бытовых отходов, включающем их загрузку совместно с углеродсодержащим топливом в расплавленную шлаковую ванну, продуваемую смесью кислорода с газом-разбавителем, по предлагаемому решению в качестве топлива используют углеродсодержащие твердые отходы или газы, расплав продувают смесью кислорода с газом-разбавителем, не содержащим азот, а процесс переработки ведут при разрежении в верхней части газового рабочего объема +10-20 Па. В качестве углеродсодержащего топлива используют отходы углеграфитовой промышленности и электродного производства или биогаз полигонов твердых бытовых отходов, а в качестве газа-разбавителя диоксид углерода или водяной пар. The technical result is achieved by the fact that in the known method for the thermal processing of municipal solid waste, including loading them together with carbon-containing fuel into a molten slag bath, purged with a mixture of oxygen with a diluent gas, according to the proposed solution, carbon-containing solid waste or gases are used as fuel, the melt is blown a mixture of oxygen with a diluent gas that does not contain nitrogen, and the processing process is carried out with a vacuum in the upper part of the gas working volume + 10-20 Pa. Waste from the carbon industry and electrode production or biogas from solid domestic waste landfills is used as carbon-containing fuel, and carbon dioxide or water vapor is used as a diluent gas.
Кроме того, к твердым бытовым отходам, загружаемым в расплавленную шлаковую ванну, подшихтовывают промышленные отходы, содержащие цветные металлы. In addition, industrial solid waste containing non-ferrous metals is added to solid household waste loaded into a molten slag bath.
Эти отличительные признаки диктуются следующим. These distinguishing features are dictated by the following.
Твердые бытовые отходы по своему составу (горючим составляющим - углероду, водороду) обеспечивают плавку (переработку) за счет собственной теплотворной способности при соответствующем обогащении кислородом дутья (т.е. достигается автогенный режим). При добавлении к твердым бытовым отводам промышленных отходов, не обладающих теплотворной способностью, но содержащих цветные и др. металлы (их подшихтовка проводится с точки зрения как утилизации, так и повышения экономичности процесса за счет извлечения ценных металлов в товарный продукт), процесс переработки требует введения в плавильный агрегат (в ванну шлакового расплава) дополнительного топлива (газового, твердого или жидкого). Solid domestic waste in its composition (combustible components - carbon, hydrogen) provides melting (processing) due to its own calorific value with the corresponding enrichment of oxygen in the blast (i.e., autogenous mode is achieved). When industrial wastes are added to solid household bins that do not have a calorific value but contain non-ferrous and other metals (they are trimmed from the point of view of both utilization and increasing the process efficiency by extracting valuable metals into a marketable product), the processing process requires the introduction in the melting unit (in the bath of slag melt) of additional fuel (gas, solid or liquid).
Как показывают исследования, основные оксиды азота и серы образуются из газовых агентов (дутья) и топлива (природного газа содержание до 1% H2S, угля и мазута до 3% S и более), а из форм этих элементов в самих отходах образование и выделение в газовую фазу оксидов NOx и SO2 имеют менее выраженный характер. Поэтому более целесообразным направлением в повышении экологических показателей в рассматриваемом отношении (сокращение вредных выбросов) следует считать устранение причин (факторов) загрязнения отходящих газов, исходящих из дутья дополнительного топлива и подсосов воздуха в рабочий объем плавильного агрегата.Studies show that the main oxides of nitrogen and sulfur are formed from gas agents (blast) and fuel (natural gas content up to 1% H 2 S, coal and fuel oil up to 3% S and more), and from the forms of these elements in the waste itself the emission of NO x and SO 2 oxides into the gas phase is less pronounced. Therefore, the elimination of the causes (factors) of pollution of exhaust gases emanating from the blast of additional fuel and air leaks into the working volume of the smelting unit should be considered a more appropriate direction in improving environmental performance in this regard (reducing harmful emissions).
В существующих способах переработки отходов в барботируемой шлаковой ванне (в т.ч. в печах Ванюкова ПВ) продувку расплава повсеместно проводят воздухо-кислородной смесью, при этом регулирование и фиксацию значения необходимой для процесса степени обогащения дутья кислородом проводят путем увеличения или уменьшения расхода воздуха как газа-разбавителя. Наличие большого содержания азота в подаваемом воздухе при обычных температурах процесса 1250-1450oC приводит к образованию вредных веществ оксидов азота в отходящих технологических газах, очистка от которых требует больших капитальных и эксплуатационных затрат и не всегда эффективна. Замена воздуха на газы или пары, не содержащие азота (например, углекислый газ, водяной пар), позволяет решить эту проблему на стадии плавления отходов (в голове процесса). В этом же направлении действует разрежение в газовом рабочем объеме (т. е. свободном пространстве над ванной шлакового расплава) плавильного агрегата (обычно печи ПВ работают при разрежении до -30-50 Па и более): чем меньше разрежение, тем меньше подсосы окружающего воздуха (азота) в печное пространство с высокими температурами и тем, следовательно, меньше возможности загрязнения отходящих газов оксидами азота.In existing methods for processing waste in a bubbled slag bath (including in Vanyukov PV furnaces), the melt is purged everywhere with an air-oxygen mixture, while the regulation and fixing of the value of the degree of enrichment of the blast with oxygen necessary for the process is carried out by increasing or decreasing the air flow as diluent gas. The presence of a high nitrogen content in the supplied air at normal temperatures of the process 1250-1450 o C leads to the formation of harmful substances of nitrogen oxides in the exhaust process gases, the purification of which requires large capital and operating costs and is not always effective. Replacing air with gases or vapors that do not contain nitrogen (for example, carbon dioxide, water vapor) can solve this problem at the stage of waste melting (in the head of the process). The rarefaction in the gas working volume (i.e., the free space above the slag melt bath) of the melting unit (usually the PV furnaces operate when the vacuum is up to -30-50 Pa or more) acts in the same direction: the lower the vacuum, the less the ambient air leaks (nitrogen) into the furnace space with high temperatures and, therefore, there is less possibility of pollution of the exhaust gases with nitrogen oxides.
В свою очередь, наличие азота и серы в загружаемых материалах приводит к соответствующему загрязнению отходящих газов оксидами азота и серы. Замена угля, содержащего серу, на более чистые по примесям углеродистые отходы (углеграфитовая и электродная промышленность) исключает возможность образования диоксида серы, и, таким образом, отпадает необходимость соответствующей дорогостоящей очистки отходящих газов. Биогаз с полигонов ТБО также содержит незначительное количество серы (до 0,3% H2S, в то время как в природном газе до 1% H2S), и, следовательно, его использование в качестве дополнительного топлива снижает загрязнение отходящих газов по сернистым веществам.In turn, the presence of nitrogen and sulfur in the feed materials leads to a corresponding pollution of the exhaust gases with nitrogen and sulfur oxides. Replacing coal containing sulfur with cleaner carbon impurities (carbon-graphite and electrode industry) eliminates the possibility of sulfur dioxide formation, and, therefore, there is no need for corresponding expensive treatment of waste gases. Biogas from solid waste landfills also contains a small amount of sulfur (up to 0.3% H 2 S, while in natural gas up to 1% H 2 S), and, therefore, its use as an additional fuel reduces flue gas pollution by sulfur dioxide substances.
Кроме рассмотренного экологического эффекта предлагаемое решение ведет к повышению экономичности процесса переработки, поскольку в процессе используются практически бросовые продукты: углекислый газ (CO2), выбрасываемый, как правило, в атмосферу с отходящими (дымовыми) газами (в настоящее время имеется ряд технологий получения CO2 из этих газов с целью комплексного использования сырья), пар, получаемый при охлаждении кессонированных элементов плавильного агрегата и при охлаждении отходящих газов в котлах-утилизаторах (обычно используется для отопительных целей, реже для производства электроэнергии и др. целей), отходы углеграфитовой промышленности и производства электродов (уровень повторного использования последних на электродных заводах страны составляет порядка 70% остальное складируется и накапливается), биогаз полигонов ТБО, выделяющийся в процессе анаэробного метанового разложения органической части и обладающий высокой теплотворной способностью (как правило, теряется в атмосферу, кроме того, загрязняя окружающую среду). При этом особо следует отметить, что перечисленные продукты могут быть максимально приближенными к мусороперерабатывающим по предлагаемому способу заводам (электронные заводы расположены в различных регионах страны: Центр, Юг, Урал, Сибирь) или быть практически совмещенными с площадками этих заводов (углекислый газ, водяной пар, биогаз). Это также повышает экономичность переработки отходов.In addition to the environmental effect considered, the proposed solution leads to an increase in the efficiency of the processing process, since practically waste products are used in the process: carbon dioxide (CO 2 ), which is usually released into the atmosphere with exhaust (flue) gases (there are currently a number of technologies for producing CO 2 of these gases to the integrated use of raw materials), steam generated during cooling caisson elements melting furnace and cooling the flue gases in the heat recovery boiler (typically using for heating purposes, less often for electricity production and other purposes), coal and graphite waste and electrode production (the level of reuse of the latter at the country's electrode plants is about 70%, the rest is stored and accumulated), landfill biogas released during anaerobic methane decomposition organic part and having a high calorific value (usually lost in the atmosphere, in addition, polluting the environment). It should be especially noted that the listed products can be as close as possible to waste processing plants according to the proposed method (electronic plants are located in various regions of the country: Center, South, Ural, Siberia) or can be practically combined with the sites of these plants (carbon dioxide, water vapor biogas). It also increases the efficiency of waste processing.
Примеры осуществления способа. Examples of the method.
Проверку способа проводили на полупромышленной установке плавки в жидкой ванне (печь Ванюкова) Рязанского опытно-экспериментального металлургического завода (РОЭМЗ) института Гинцветмет. Переработке подвергали твердые бытовые отходы химсостава, 4-6 кремнезема, 0,3-0,6 оксида кальция; 2-3 глинозема, 0,2-0,4 меди, 2,1-2,4 железа, 0,1-0,2 серы, 18-20 углерода, 2,0-2,5 водорода, 14-16 кислорода, 0,3-0,6 азота, влажность 35-55% теплотворная способность Q
Пример 1. Смесь ТБО, содержащих, 4,62 кремнезема, 0,52 оксида кальция, 2,1 глинозема, 0,32 меди, 2,31 железа, 0,2 серы, 19,2 углерода, 2,34 водорода, 15,3 кислорода, 0,5 азота, Q
Пример 2. Плавили смесь ТБО и кека примерно того же состава, что и в примере 1, соотношение этих отходов 1:0,2. Продувка расплава смесью кислорода с углекислым газом при обогащении дутья -70% O2. Разрежение - 10 Па. Дополнительное топливо обломки электродов, содержащие 98% углерода, Q
Пример 3. Состав смесь отходов и их соотношение те же, что и в примере 2. Режим работы с продувкой расплава смесью кислорода с водяным паром при обогащении дутья до 70-80% O2. Разрежение до -10 Па. Дополнительное топливо обломки электродов (как в примере 2). В отходящих газах, мг/м3: (0,3-0,4)•10-2 диоксида серы, (0,3-0,5)•10-2 оксида азота, (0,3-0,5)•10-2 диоксида азота.Example 3. The composition of the waste mixture and their ratio are the same as in example 2. The mode of operation with melt blowing with a mixture of oxygen and water vapor during blast enrichment to 70-80% O 2 . Vacuum up to -10 Pa. Additional fuel fragments of the electrodes (as in example 2). In exhaust gases, mg / m 3 : (0.3-0.4) • 10 -2 sulfur dioxide, (0.3-0.5) • 10 -2 nitric oxide, (0.3-0.5) • 10 -2 nitrogen dioxide.
Пример 4. Состав смеси отходов и их соотношение те же, что в примере 1. Режим работы с продувкой расплава технологическим кислородом с воздухом, содержащим значительно уменьшенное количество азота (от 20% до 0 при чистом кислороде). Разрежение -10 Па. Дополнительное топливо биогаз полигона ТБО состава, 56,6 CH4, 37,7 CO2, 0,5 H2, 0,4 CO, 0,31 сероводород, алканы 2,16, алкены 1,49, Q
Результаты испытаний и расчетно-экспериментальных исследования ряда режимных вариантов приведены в таблице. The test results and design and experimental studies of a number of regime options are shown in the table.
Как видно из таблицы и описания осуществления способа, лучшие результаты по экологии (чистоте отходящих газов по оксидам азота и серы) получены в опытах N 7-11, т. е. при отсутствии или минимуме в дутье и дополнительном топливе азота и серы (использование чистого кислорода, CO2 и водяного пара в смеси с дутьевым кислородом, обломком электродов и биогаза в качестве дополнительного топлива) и при разрежении в рабочем объеме в пределах +10-20 Па (см. опыты N 3, 4, 5). При этом остальные вредные микропримеси (антрацены, пирены и др.) почти не изменяются при всех изученных технологических режимах (опытах в таблице). При отдельных технологических режимах отмечались особенности работы плавильного агрегата: разрежение (давление) +20 Па приводит к выбиванию печных газов в цех (опыт N 6), в то же время большое разрежение (-30-50 Па), обеспечивая нормальное в этом отношении состояние, одновременно ухудшает состав отходящих газов (по оксидам азота опыты N 1, 2), использование для дутья чистого кислорода (100% O2) или высокообогащенного дутья ведет к перегреву ванны расплава (избыток тепла - опыты N 7, 11), хотя, в принципе, появляется возможность дополнительной переработки нейтральных в тепловом отношении промотоходов.As can be seen from the table and description of the implementation of the method, the best results in ecology (purity of exhaust gases from oxides of nitrogen and sulfur) were obtained in experiments N 7-11, i.e., in the absence or minimum in the blast and additional fuel of nitrogen and sulfur (using pure oxygen, CO 2 and water vapor mixed with blast oxygen, a fragment of electrodes and biogas as additional fuel) and with a vacuum in the working volume within + 10-20 Pa (see
Предлагаемый способ термической переработки отходов:
обеспечивает высокую экологическую чистоту процесса переработки;
снижает эксплуатационные затраты при плавке;
повышает комплектность использования отходов.The proposed method of thermal processing of waste:
provides high environmental cleanliness of the processing process;
reduces operating costs during melting;
increases the completeness of waste management.
Кроме того, способ обладает достоинствами:
достигается практически безотходность производства и организуется максимально замкнутый цикл утилизации отходов;
повышается возможность вовлечения в переработку самых различных промышленных (в т.ч. бросовых) отходов с высокой эффективностью их использования.In addition, the method has the advantages of:
practically non-waste production is achieved and the most closed cycle of waste disposal is organized;
the possibility of involving in the processing of a wide variety of industrial (including waste) waste with a high efficiency of their use increases.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94040244A RU2079778C1 (en) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | Method for thermal processing solid garbage and industrial waste |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94040244A RU2079778C1 (en) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | Method for thermal processing solid garbage and industrial waste |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94040244A RU94040244A (en) | 1996-09-10 |
RU2079778C1 true RU2079778C1 (en) | 1997-05-20 |
Family
ID=20162158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94040244A RU2079778C1 (en) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | Method for thermal processing solid garbage and industrial waste |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2079778C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2711634C1 (en) * | 2019-05-22 | 2020-01-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Method of processing of solid municipal wastes |
-
1994
- 1994-10-31 RU RU94040244A patent/RU2079778C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1783234, кл. F 23 C 5/00, 1991. Авторское свидетельство СССР N 1315738, кл. F 23 C 5/00, 1987. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2711634C1 (en) * | 2019-05-22 | 2020-01-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Method of processing of solid municipal wastes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94040244A (en) | 1996-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101424155B1 (en) | Method and installation for generating electric energy in a gas/steam turbine power plant | |
CN111621612B (en) | Converter tail gas waste heat carbonization coal pyrolysis coal gas preheating steelmaking system and steelmaking method | |
JP2009262047A (en) | Method for utilizing waste material containing sludge in coal boiler for power generation | |
WO2000005421A9 (en) | Blast furnace with narrowed top section and method of using | |
CN101558170B (en) | Arc furnace steelmaking process using palm shell charcoal | |
RU2079778C1 (en) | Method for thermal processing solid garbage and industrial waste | |
US4078914A (en) | Gasification of coal and refuse in a vertical shaft furnace | |
RU2218417C2 (en) | Method of heat treatment of wastes containing heavy metals and ferric oxides | |
JPH09235559A (en) | Utilization of residue and waste in terms of material and energy in upright furnace | |
EP3986596B1 (en) | Method and a direct reduction plant for producing direct reduced iron | |
RU2424334C2 (en) | Procedure for thermal treatment of solid domestic and industrial waste | |
JPH11131078A (en) | Production of fuel gas and synthetic gas from pyrolyzed product | |
CN218059142U (en) | Treatment system for rectifying smelting after zinc is recovered from furnace gas of crude zinc electric furnace | |
JP2001208318A (en) | Gasification melting furnace for waste and therefor | |
US20010047623A1 (en) | Method of combustion, especially for the production of pig iron or for the manufacture of cement | |
RU2002995C1 (en) | Method of heat treatment of solid domestic and industrial waste | |
KR100467801B1 (en) | Method and Device for high temperature incineration and thermal decomposition of wastes | |
US5045112A (en) | Cogeneration process for production of energy and iron materials, including steel | |
KR100508856B1 (en) | Method and Device for high temperature incineration and thermal decomposition of wastes | |
CN115322812B (en) | Fixed sludge gasification decoking and ash removal coupled garbage incineration power generation device and method | |
RU1783234C (en) | Method of thermal reworking solid household waste products | |
JPH11257626A (en) | Gasification melt furnace and gasification melting method for waste | |
JPH10141626A (en) | Gasifying and melting method for waste | |
Agapitov et al. | Study of Options for Stabilizing the Parameters of a Converter Gas for New Technological Possibilities for Its Use | |
CN114807627A (en) | Treatment system and method for rectifying smelting after zinc is recovered from furnace gas of crude zinc electric furnace |