RU2466332C1 - Method for thermal recycling of industrial and household wastes and apparatus for realising said method - Google Patents
Method for thermal recycling of industrial and household wastes and apparatus for realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2466332C1 RU2466332C1 RU2011121377/03A RU2011121377A RU2466332C1 RU 2466332 C1 RU2466332 C1 RU 2466332C1 RU 2011121377/03 A RU2011121377/03 A RU 2011121377/03A RU 2011121377 A RU2011121377 A RU 2011121377A RU 2466332 C1 RU2466332 C1 RU 2466332C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- oxygen
- combustion chamber
- melt
- slag melt
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области переработки бытовых, в том числе лежалых, и промышленных отходов, а именно к способам и устройствам термической утилизации промышленных и бытовых отходов с образованием шлакового расплава, и может быть использовано в коммунальном хозяйстве и промышленности для утилизации отходов.The invention relates to the field of processing household, including stale, and industrial waste, and in particular to methods and devices for thermal utilization of industrial and household waste with the formation of slag melt, and can be used in utilities and industry for waste disposal.
Известен способ, включающий пиролиз отходов в герметизированном реакционном объеме с разделением на твердую и газообразную составляющие с отводом пиролизных газов на полезное использование и выводом твердой составляющей в виде пиролизованного продукта, который подают на газификацию в газификатор, причем, в качестве герметизированного реакционного объема при пиролизе используют реактор пиролиза с воздухонепроницаемой системой накопления, охлаждения и выгрузки твердого пиролизованного продукта, который после охлаждения и сортировки дробят до получения порошка, состоящего из частиц с максимальным размером не более 0,5 мм, и подают в циклонный газификатор, при этом, для стабилизации процесса газификации, в упомянутый газификатор также подают водоугольную смесь с величиной частиц в водоугольной смеси, не превышающей 0,5 мм, в соотношении водоугольная смесь 10-30 маc., порошок пиролизованного материала 10-20 маc., и газифицируют полученную смесь в вихревых потоках высокотемпературного газифицирующего агента, при этом за счет локального регулирования атмосферы и температуры по высоте реакционного пространства газификатора, в нем создают расположенные последовательно от входа к выходу и сообщенные между собой зоны окисления, конверсии, дожигания и шлакоудаления, а полученный в результате газификации синтез-газ направляют в блок очистки синтез-газа установки для получения жидких углеводородов, содержащей блок синтеза жидких углеводородов [RU 20081121230, A, G10G1/10, 10.10.2009].A known method, including the pyrolysis of waste in a sealed reaction volume with separation into solid and gaseous components with the removal of pyrolysis gases for useful use and the output of the solid component in the form of a pyrolyzed product, which is supplied for gasification in a gasifier, and, as a sealed reaction volume during pyrolysis is used pyrolysis reactor with an airtight storage, cooling and unloading system of solid pyrolyzed product, which after cooling and sorting and crushed to obtain a powder consisting of particles with a maximum size of not more than 0.5 mm, and fed into a cyclone gasifier, while in order to stabilize the gasification process, a water-coal mixture with a particle size in the water-coal mixture not exceeding 0 is also supplied to the gasifier , 5 mm, in the ratio water-coal mixture of 10-30 wt., The pyrolyzed material powder is 10-20 wt., And the resulting mixture is gasified in the vortex flows of a high-temperature gasification agent, at the same time due to local regulation of the atmosphere and temperature the height of the reaction space of the gasifier, in it create oxidation, conversion, afterburning and slag removal zones arranged sequentially from entrance to exit and interconnected, and the synthesis gas obtained as a result of gasification is sent to the synthesis gas purification unit of the installation for producing liquid hydrocarbons containing a block synthesis of liquid hydrocarbons [RU 20081121230, A, G10G1 / 10, 10.10.2009].
Недостатком способа является то, что при его реализации образуется относительно высокий выход вредных составляющих в дымовых газах.The disadvantage of this method is that when it is implemented, a relatively high yield of harmful components in the flue gases is formed.
Известен также способ утилизации твердых бытовых отходов, основанный на их термохимической переработке, который включает подготовку и непрерывную подачу бытовых отходов в зону сжигания вертикальной шахтной печи, подачу дополнительного топлива в зону сжигания и продувку воздухом в зоне сжигания, в направлении сверху вниз, вывод газа в верхней части и шлака в нижней части вертикальной шахтной печи, образование парогазовой смеси, за счет смешивания паров, образующихся при смачивании шлака, с газами, причем, подачу дополнительного топлива в зону сжигания и продувку воздухом осуществляют в направлении движения твердых бытовых отходов - сверху вниз, а парогазовую смесь вводят в тепловую трубу, в зоне нагрева тепловой трубы [RU 2009124845, A, F23G5/00, 27.12.2010].There is also a known method for the disposal of municipal solid waste based on their thermochemical processing, which includes the preparation and continuous supply of household waste to the combustion zone of a vertical shaft furnace, the supply of additional fuel to the combustion zone and air purging in the combustion zone, from top to bottom, the gas outlet to the upper part and slag in the lower part of the vertical shaft furnace, the formation of a gas-vapor mixture by mixing the vapors generated by wetting the slag with gases, and, additional fuel supply zone and combustion air purge is performed in the direction of movement of municipal solid waste - from top to bottom, and the gas-vapor mixture is introduced into the heat pipe, the heat pipe in the heating zone [RU 2009124845, A, F23G5 / 00, 27.12.2010].
Этот способ также характеризуется тем, что при его реализации образуется относительно высокий выход вредных составляющих в дымовых газах.This method is also characterized by the fact that when it is implemented, a relatively high yield of harmful components in the flue gases is formed.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ утилизации отходов, включающий загрузку их вместе с топливом в камеру сгорания, выполненную в виде шлаковой ванны, непрерывную подачу кислородсодержащего дутья в шлаковую ванну и над ней, выпуск жидких и газообразных продуктов переработки, причем, отходы и топливо загружают вместе с флюсом рассредоточенно по поверхности шлаковой ванны, а содержание кислорода в дутье, подаваемом в шлаковую ванну, превышает суммарное стехиометрическое количество для окисления углерода загрузки до оксида углерода (II) и водорода до воды в 1,2-2,2 раза, а содержание кислорода в дутье, подаваемом над ванной, составляет суммарное стехиометрическое количество для окисления углерода загрузки до оксида углерода (IV) и водорода до воды [RU 2009124845, А, F23G5/00, 27.12.2010].The closest in technical essence to the proposed one is a method of waste disposal, including loading them together with fuel into a combustion chamber made in the form of a slag bath, continuous supply of oxygen-containing blast into the slag bath and above it, the release of liquid and gaseous products of processing, and waste and the fuel is loaded with the flux dispersed over the surface of the slag bath, and the oxygen content in the blast supplied to the slag bath exceeds the total stoichiometric amount for coal oxidation load to carbon monoxide (II) and hydrogen to water 1.2-2.2 times, and the oxygen content in the blast supplied above the bath is the total stoichiometric amount for oxidation of carbon load to carbon monoxide (IV) and hydrogen to water [RU 2009124845, A, F23G5 / 00, 12/27/2010].
Недостатком способа является то, что при его реализации образуется относительно высокий выход вредных составляющих в отходящих газах, например, окислов азота, хлористого НСl и фтористого HF водорода, а также диоксинов, присутствующих и в шлаке.The disadvantage of this method is that when it is implemented, a relatively high yield of harmful components is formed in the exhaust gases, for example, nitrogen oxides, HCl chloride and hydrogen fluoride HF, as well as dioxins present in the slag.
Требуемый технический результат заключается в снижении уровня вредных составляющих.The required technical result is to reduce the level of harmful components.
Требуемый технический результат достигается тем, что в способе термической утилизации промышленных и бытовых отходов, включающем их загрузку вместе с топливом и флюсом в камеру сгорания при осуществлении непрерывного кислородсодержащего дутья со всех сторон внутри камеры сгорания, а также вывод из камеры сгорания продуктов переработки в виде отходящих газов и шлакового расплава, который выводят в шлаковую ванну, вывод шлакового расплава осуществляют самотеком путем выполнения пода камеры сгорания и пода шлаковой ванны наклонными, кислородсодержащее дутье в камере сгорания производят высокоскоростным, выполняют барботаж отходящих газов в шлаковой ванне на ее начальном участке в присутствии флюса путем, по крайней мере, однократного их пропускания через шлаковый расплав при непрерывном кислородсодержащем дутье над и под шлаковым расплавом, осуществляют дожигание отходящих газов путем подачи шлакового расплава и отходящих газов в котел-утилизатор тепла при кислородсодержащем дутье над шлаковым расплавом в присутствии флюса на среднем участке шлаковой ванны и производят восстановление металлов из окислов в шлаковом расплаве на конечном участке шлаковой ванны путем пропускания через шлаковый расплав восстанавливающего газа.The required technical result is achieved by the fact that in the method of thermal utilization of industrial and household waste, including loading them together with fuel and flux into the combustion chamber during continuous oxygen-containing blasting from all sides inside the combustion chamber, as well as the output of the processed products from the combustion chamber in the form of waste gases and slag melt, which is discharged into the slag bath, the conclusion of the slag melt is carried out by gravity by making the combustion chamber and the slag bath oblique the oxygen-containing blast in the combustion chamber is high-speed, the waste gases are bubbled in the slag bath in its initial section in the presence of flux by at least passing them once through the slag melt with continuous oxygen-containing blast above and below the slag melt, the exhaust gases are burned by feeding of slag melt and exhaust gases to a heat recovery boiler with oxygen-containing blast above the slag melt in the presence of flux in the middle section of the slag bath and zvodyat reduction of metal oxides in melted slag at the end portion of the slag bath by passing molten slag over a reducing gas.
Кроме того, требуемый технический результат относительно способа достигается тем, что высокоскоростное кислородсодержащее дутье в камере сгорания производят путем подачи в камеру сгорания кислородосодержащей газовой смеси под давлением 1,05-1,3 атм.In addition, the required technical result with respect to the method is achieved in that a high-speed oxygen-containing blast in the combustion chamber is produced by supplying an oxygen-containing gas mixture to the combustion chamber at a pressure of 1.05-1.3 atm.
Кроме того, требуемый технический результат относительно способа достигается тем, что высокоскоростное кислородсодержащее дутье в камере сгорания обеспечивают путем подачи струй кислородосодержащей газовой смеси со скоростью истечения от 100 м/с.In addition, the required technical result with respect to the method is achieved by the fact that a high-speed oxygen-containing blast in the combustion chamber is provided by supplying jets of an oxygen-containing gas mixture with a flow velocity of 100 m / s.
Кроме того, требуемый технический результат относительно способа достигается тем, что высокоскоростное кислородсодержащее дутье в камере сгорания обеспечивают путем подачи струй кислородосодержащей газовой смеси с содержанием кислорода до 95-99%.In addition, the required technical result regarding the method is achieved in that a high-speed oxygen-containing blast in the combustion chamber is provided by supplying jets of an oxygen-containing gas mixture with an oxygen content of up to 95-99%.
Кроме того, требуемый технический результат относительно способа достигается тем, что непрерывное кислородсодержащее дутье над и под шлаковым расплавом в шлаковой ванне на ее начальном участке обеспечивают путем использования кислородосодержащей газовой смеси с содержанием кислорода 50-70%.In addition, the required technical result with respect to the method is achieved in that a continuous oxygen-containing blast above and below the slag melt in the slag bath at its initial section is provided by using an oxygen-containing gas mixture with an oxygen content of 50-70%.
Кроме того, требуемый технический результат относительно способа достигается тем, что непрерывное кислородсодержащее дутье в котле-утилизаторе тепла над шлаковым расплавом на среднем участке шлаковой ванны обеспечивают путем использования кислородосодержащей газовой смеси с содержанием кислорода 15-20%.In addition, the required technical result with respect to the method is achieved in that a continuous oxygen-containing blast in the heat recovery boiler above the slag melt in the middle section of the slag bath is provided by using an oxygen-containing gas mixture with an oxygen content of 15-20%.
Кроме того, требуемый технический результат относительно способа достигается тем, что в качестве восстанавливающего газа, используемого для восстановления металлов из их окислов в шлаковом расплаве на конечном участке шлаковой ванны используют водород, и/или сероводород, и/или аммиак, и/или оксид углерода.In addition, the required technical result with respect to the method is achieved by the fact that hydrogen and / or hydrogen sulfide and / or ammonia and / or carbon monoxide are used as a reducing gas used to reduce metals from their oxides in the slag melt in the final section of the slag bath .
Кроме того, требуемый технический результат относительно способа достигается тем, что в качестве флюса для управления химическим составом и физическими свойствами отходящих газов и шлакового расплава используют оксиды и/или карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов, в частности, СаСO3 и Na2CO3.In addition, the required technical result with respect to the method is achieved by the use of alkali and alkaline earth metal oxides and / or carbonates, in particular CaCO 3 and Na 2 CO 3 , as a flux for controlling the chemical composition and physical properties of the exhaust gases and slag melt.
Известна также установка для термической переработки твердых отходов, включающая камерную печь, состоящую из камеры сжигания с бункером для загрузки отходов и выходом для удаления золы, камеру дожигания, теплообменник, систему очистки отходящих газов, состоящую из последовательно соединенных циклонной камеры, скруббера, выполненного в виде трубы Вентури, приемной ванны, насадочного абсорбера, сепаратора и дымососа, причем, камера дожигания снабжена плазмотроном, а после теплообменника установка дополнительно имеет камеру восстановления оксидов азота и последовательно дополнительную высокоинтенсивную ступень охлаждения [RU 2008146919, A, F23G 5/14, 10.06.2010].Also known is a plant for the thermal processing of solid waste, including a chamber furnace, consisting of a combustion chamber with a hopper for loading waste and an outlet for removing ash, an afterburner, a heat exchanger, an exhaust gas purification system, consisting of a cyclone chamber connected in series, and a scrubber made in the form Venturi pipes, intake bath, nozzle absorber, separator and smoke exhaust, moreover, the afterburner is equipped with a plasma torch, and after the heat exchanger the unit additionally has a recovery chamber tions of nitrogen oxides and consistently high-intensity additional cooling stage [RU 2008146919, A, F23G 5/14, 10.06.2010].
Недостатком этой установки также является относительно низкая безопасность использования, вызванная наличием относительно высокого уровня вредных составляющих в дымовых газах.The disadvantage of this installation is also the relatively low safety of use caused by the presence of a relatively high level of harmful components in the flue gas.
Известно также устройство, в котором твердые бытовые отходы из приемного бункера с помощью герметичного питателя ящичного типа загружают в пиролизный реактор, выполненный из бетонных колец и смонтированный на борту высотной свалки, причем, в основании пиролизного реактора расположена газовая горелка, параллельно пиролизному реактору расположен трубчатый секционный коллектор, соединенный с пиролизным реактором при помощи многочисленных патрубков, оснащенных перфорированными термоустойчивыми прокладками, отвод паров воды в атмосферу осуществляется из верхней зоны пиролизного реактора, где производится сушка отходов, а отвод пиролизного газа в газовую горелку осуществляется из нижней зоны пиролизного реактора, где производится термохимическое разложение отходов [RU 2406747, C1, F23G 5/27, 20.12.2010].A device is also known in which municipal solid waste from the receiving hopper is sealed using a box-type feeder into a pyrolysis reactor made of concrete rings and mounted on board a high-altitude landfill, with a gas burner at the base of the pyrolysis reactor and a tubular sectional reactor parallel to the pyrolysis reactor a collector connected to a pyrolysis reactor using numerous nozzles equipped with perforated heat-resistant gaskets, the removal of water vapor into the atmosphere y is carried out from the upper zone of the pyrolysis reactor, where the waste is dried, and the pyrolysis gas is discharged to the gas burner from the lower zone of the pyrolysis reactor, where the thermochemical decomposition of the waste is performed [RU 2406747, C1, F23G 5/27, 12/20/2010].
Недостатком этой установки также является относительно низкая безопасность использования, вызванная наличием относительно высокого уровня вредных составляющих, в том числе диоксинов, в дымовых газах.The disadvantage of this installation is also the relatively low safety of use, caused by the presence of a relatively high level of harmful components, including dioxins, in flue gases.
Кроме того, известна установка, содержащая загрузочное устройство, реактор для пиролиза, состоящий из вертикального корпуса с размещенными внутри него загрузочной, реакционной и зольной камерами, снабженного отводом парогазовой смеси, расположенным в верхней части корпуса, а также шлюзовыми дозаторами загрузки сырья с приемным бункером и выгрузки твердого остатка и кольцевой топочной камерой, сообщающейся с реакционной камерой реактора радиальными выходами и снабженной тангенциальным подводом обратного газа и воздуха через горелку с приспособлением для ионизации и дугового воспламенения вводимых топливных компонентов, и систему разделения парогазовой смеси, причем, в качестве загрузочного устройства для подачи сырья в приемный бункер используют скиповый подъемник с саморазгружающимся ковшом, реактор снабжен механизмом колосника, расположенным в нижней части корпуса между кольцевой топочной и зольной камерами и содержащим поворотные приводы, система разделения парогазовой смеси содержит два последовательно установленных эжекторных скруббера с двумя взаимно заменяющимися фильтрами жидкой фракции, два конденсатора, каплеотбойник и систему циркуляции охлаждающей воды, содержащую аппарат воздушного охлаждения, сборник жидкой фракции и насос, шлюзовые дозаторы загрузки сырья и выгрузки твердого остатка содержат верхний и нижний подвижные шиберы с уплотнениями и приводами, между которыми расположены неподвижные шлюзовые емкости, а шлюзовая емкость дозатора выгрузки твердого остатка снабжена двумя кольцевыми коллекторами с каналами для подачи воды в эту емкость [RU 2408819, С1, F23G 5/00, 10.01.2011].In addition, there is a known installation comprising a loading device, a pyrolysis reactor, consisting of a vertical casing with loading, reaction and ash chambers inside it, equipped with a vapor-gas mixture outlet located in the upper part of the casing, as well as lock feed batchers with a feed hopper and solid residue unloading and an annular combustion chamber communicating with the reactor reaction chamber by radial outlets and provided with a tangential supply of return gas and air through the burner a device for ionization and arc ignition of the injected fuel components, and a gas-vapor mixture separation system, moreover, a skip hoist with a self-unloading ladle is used as a loading device for feeding raw materials to the receiving hopper, the reactor is equipped with a grate mechanism located in the lower part of the body between the ring furnace and ash cameras and containing rotary drives, the vapor-gas mixture separation system contains two sequentially mounted ejector scrubbers with two mutually exchangeable liquid filters, two condensers, a droplet eliminator and a cooling water circulation system containing an air cooling apparatus, a liquid fraction collector and a pump, sluice batchers for loading raw materials and discharging solid residue contain upper and lower movable gates with seals and drives, between which there are fixed sluice containers, and the lock tank of the solid residue unloading dispenser is equipped with two annular collectors with channels for supplying water to this tank [RU 2408819, C1, F23G 5/00, 01/10/2011].
Недостатком этой установки также является относительно низкая безопасность использования, вызванная наличием относительно высокого уровня вредных составляющих в дымовых газах.The disadvantage of this installation is also the relatively low safety of use caused by the presence of a relatively high level of harmful components in the flue gas.
Помимо указанных известна установка для сжигания бытовых отходов, которая включает находящиеся внутри корпуса приемный бункер и блок предварительной сушки бытовых отходов, топочный узел с колосниковой решеткой, причем, установка выполнена в углублении в полу производственного помещения так, что приемный бункер находится примерно на уровне пола, соединен с блоком предварительной сушки бытовых отходов, содержащим площадку, установленную с наклоном под углом α относительно горизонтальной плоскости, равным 45±10°, корпус содержит внутреннюю и наружную стенки, пространство между которыми соединено с полостью внутри блока предварительной сушки бытовых отходов и предназначено для циркуляции воды, используемой сначала для охлаждения корпуса, а в дальнейшем для обогрева, по меньшей мере, одного помещения или банно-хозяйственных нужд [RU 2410601, C1, F23G 5/00, 27.01.2011].In addition to the above, there is a known installation for burning household waste, which includes a receiving hopper and a unit for preliminary drying of household waste located inside the housing, a furnace unit with a grate, and the installation is made in a recess in the floor of the production room so that the receiving hopper is approximately at floor level, connected to the unit for preliminary drying of household waste, containing a platform installed with a slope at an angle α relative to the horizontal plane equal to 45 ± 10 °, the housing contains an inner south and outer walls, the space between which is connected to the cavity inside the unit for preliminary drying of household waste and is designed to circulate water, used first to cool the housing, and then to heat at least one room or bath and household needs [RU 2410601, C1, F23G 5/00, 01/27/2011].
Недостатком этой установки также является относительно низкая безопасность использования, вызванная наличием относительно высокого уровня вредных составляющих в дымовых газах.The disadvantage of this installation is also the relatively low safety of use caused by the presence of a relatively high level of harmful components in the flue gas.
Наиболее близкой по технической сущности к предложенному техническому решению для реализации предложенного способа является установка для сжигания отходов в шлаковом расплаве, содержащая камеру сгорания, выполненную в виде шлаковой ванны и снабженную средствами подачи флюса и кислородосодержащей газовой смеси в шлаковую ванну и над ней, и каналы выпуска шлакового расплава и отходящих газов, а также котел-утилизатор тепла, соединенную со шлаковой ванной каналом выпуска отходящих газов, и емкость для охлаждения шлакового расплава, соединенная со шлаковой ванной каналом выпуска шлакового расплава [Твердые бытовые отходы, №9, 2009, стр.34-38].Closest to the technical nature of the proposed technical solution for the implementation of the proposed method is a facility for burning waste in a slag melt containing a combustion chamber made in the form of a slag bath and equipped with means for supplying flux and an oxygen-containing gas mixture to and above the slag bath, and exhaust channels the slag melt and exhaust gases, as well as a heat recovery boiler connected to the slag bath with the exhaust gas channel, and a container for cooling the slag melt, inennaya with a slag bath channel for the production of slag melt [Solid household waste, No. 9, 2009, p. 34-38].
Недостатком этой установки также является относительно низкая безопасность использования, вызванная наличием относительно высокого уровня вредных составляющих в дымовых газах и шлаковом расплаве.The disadvantage of this installation is also the relatively low safety of use, caused by the presence of a relatively high level of harmful components in the flue gases and slag melt.
Требуемый технический результат достигается тем, что в установке, содержащей камеру сгорания с герметичным загрузочным устройством, с каналом выпуска шлакового расплава, с каналом выпуска отходящих газов, средствами подачи флюса и кислородосодержащей газовой смеси, а также шлаковую ванну, снабженную средствами подачи кислородосодержащей газовой смеси и соединенную с камерой сгорания каналом выпуска шлакового расплава и каналом выпуска отходящих газов, а также котел-утилизатор тепла, под камеры сгорания и под шлаковой ванны выполнены наклонными для обеспечения самотека шлакового расплава, канал выпуска отходящих газов в камере сгорания выполнен над каналом выпуска шлакового расплава, снабженным средствами подачи кислородосодержащей газовой смеси, шлаковая ванна на начальном участке выполнена со средствами подачи флюса, средствами подачи кислородосодержащей газовой смеси над и под шлаковым расплавом и с барботажным каналом для обеспечения, по крайней мере, однократного пропускания отходящих из камеры сгорания газов через шлаковый расплав, при этом, котел-утилизатор тепла установлен над средним участком шлаковой ванны и снабжен средствами подачи кислородосодержащей газовой смеси и средствами подачи флюса, а конечный участок шлаковой ванны снабжен средствами пропускания через шлаковый расплав восстанавливающих газов, леткой для выпуска отходящих газов, леткой для выпуска шлакового расплава, выемкой в поду шлаковой ванны для сбора восстановленного металла, леткой для выпуска восстановленного металла и каналом аварийного слива шлакового расплава.The required technical result is achieved in that in an installation containing a combustion chamber with a sealed loading device, with a channel for releasing slag melt, with an outlet channel for exhaust gases, means for supplying flux and an oxygen-containing gas mixture, as well as a slag bath equipped with means for supplying an oxygen-containing gas mixture and connected to the combustion chamber by a channel for discharging slag melt and a channel for discharging exhaust gases, as well as a heat recovery boiler, under the combustion chamber and under the slag bath, inclined to provide gravity flow of the slag melt, the exhaust gas outlet channel in the combustion chamber is made above the slag melt exhaust channel equipped with oxygen-containing gas mixture supply means, the slag bath in the initial section is provided with flux supply means, oxygen-containing gas mixture supply means above and below the slag melt and with a bubbling channel to ensure at least one passage of the exhaust gases from the combustion chamber through the slag melt, while the recovery boiler Heat is installed above the middle section of the slag bath and is equipped with means for supplying an oxygen-containing gas mixture and means for supplying flux, and the final section of the slag bath is equipped with means for passing reducing gases through the slag melt, a notch for exhaust gas discharge, a notch for slag melt discharge, and a notch in the slag bottom baths for collecting the recovered metal, a tap hole for the release of the recovered metal and a channel for emergency discharge of slag melt.
На чертеже представлена функциональная схема установки, реализующей способ термической утилизации промышленных и бытовых отходов.The drawing shows a functional diagram of the installation that implements the method of thermal utilization of industrial and household waste.
Установка содержит камеру 1 сгорания с герметичным загрузочным устройством 2, с каналом 3 выпуска шлакового расплава, снабженным средствами 4 подачи кислородосодержащей газовой смеси, и каналом 5 выпуска отходящих газов, причем, камера 1 сгорания снабжена средствами 6 подачи флюса и средствами 7 подачи кислородосодержащей газовой смеси, а канал 3 выпуска шлакового расплава, снабженный средствами 4 подачи кислородосодержащей газовой смеси, выполнен под каналом 5 выпуска отходящих газов.The installation comprises a combustion chamber 1 with a pressurized loading device 2, with a slag melt discharge channel 3 equipped with oxygen-containing gas mixture supply means 4, and an exhaust gas discharge channel 5, wherein the combustion chamber 1 is equipped with flux supply means 6 and oxygen-containing gas mixture supply means 7 and the channel 3 for the release of slag melt, equipped with means 4 for supplying an oxygen-containing gas mixture, is made under the channel 5 for exhaust gases.
Кроме того, установка содержит шлаковую ванну 8, соединенную с камерой 1 сгорания с каналом 3 выпуска шлакового расплава и каналом 5 выпуска отходящих газов. Начальный участок 9 шлаковой ванны 8 выполнен со средствами 10 подачи флюса, средствами 11 подачи кислородосодержащей газовой смеси над и под шлаковым расплавом и с барботажным каналом 12 для обеспечения, по крайней мере, однократного пропускания отходящих из камеры 1 сгорания газов через шлаковый расплав.In addition, the installation contains a slag bath 8 connected to the combustion chamber 1 with a channel 3 for the discharge of slag melt and a channel 5 for the discharge of exhaust gases. The initial section 9 of the slag bath 8 is made with means 10 for supplying flux, means 11 for supplying an oxygen-containing gas mixture above and below the slag melt and with a bubbler channel 12 to ensure at least one passage of the gases leaving the combustion chamber 1 through the slag melt.
Барботажный канал 12 может быть выполнен в виде последовательно установленных перегородок 13 с каналами 14 пропускания шлакового расплава в нижней части и поочередным выполнением в перегородках 13 каналов 15 для отходящих газов в их верхней части. Барботажный канал 12 обеспечивает, по крайней мере, однократное пропускание отходящих из камеры 1 сгорания газов через шлаковый расплав.The bubbling channel 12 can be made in the form of sequentially installed partitions 13 with channels 14 for transmitting slag melt in the lower part and alternately executing channels 15 for exhaust gases in the upper part in the partitions 13. Bubble channel 12 provides at least a single pass of exhaust gases from the combustion chamber 1 through the slag melt.
В установке имеется также котел-утилизатор 16 тепла, установленный над средним участком 17 шлаковой ванны и снабженный средствами 18 подачи флюса и средствами 19 подачи кислородосодержащей газовой смеси.The installation also has a heat recovery boiler 16 installed above the middle section 17 of the slag bath and equipped with flux supply means 18 and oxygen-containing gas mixture supply means 19.
Конечный участок 20 шлаковой ванны снабжен средствами 21 пропускания через шлаковый расплав восстанавливающих газов, леткой 22 для выпуска отходящих газов, леткой 23 для выпуска шлакового расплава, выемкой 24 в поду шлаковой ванны для сбора восстановленного металла, леткой 25 для выпуска восстановленного металла и каналом 26 аварийного слива шлакового расплава.The final section 20 of the slag bath is equipped with means 21 for passing through the slag melt of reducing gases, a letok 22 for discharging exhaust gases, a letok 23 for discharging slag melt, a recess 24 in the bottom of the slag bath for collecting the recovered metal, letok 25 for releasing the reduced metal and the emergency channel 26 discharge of slag melt.
Под камеры 1 сгорания и под шлаковой ванны 8 выполнены наклонными для обеспечения самотека шлакового расплава.Under the combustion chamber 1 and under the slag bath 8 are made inclined to ensure gravity flow of the slag melt.
Работает установка при реализации предложенного способа следующим образом.The installation works when implementing the proposed method as follows.
Твердые отходы подаются в камеру 1 сгорания через герметичное загрузочное устройство 2. Камера 1 сгорания снабжена, кроме того, средствами 6 подачи флюса и средствами 7 подачи кислородосодержащей газовой смеси. Средства 7 подачи кислородосодержащей газовой смеси с содержанием кислорода до 95-99% могут быть выполнены в виде сопел Лаваля, что обеспечивает высокоскоростное дутье со скоростями истечения газа до 100 м/с и выше. Сгорание отходов производится в интервале порядка 1-2 секунд при температуре 1400-1500°С, что приводит к образованию шлакового расплава при одновременном разложении органических веществ, включая диоксины, в образовавшихся при сгорании отходящих газах. В качестве кислородосодержащей газовой смеси, которая подается под давлением около 1,05-1,3 атм сверху, сбоку и снизу, используется смесь углекислого газа СO2 и кислорода. Подача кислородосодержащей газовой смеси снизу создает эффект кипящего слоя, образованного при горении твердых отходов шлака. При нежелательном снижении температуры горения одновременно с твердыми отходами может подаваться топливо, в том числе жидкое, например, в виде продуктов переработки нефти, для сохранения требуемого температурного режима. Для этого камера 1 сгорания может быть снабжена средствами подачи топлива.Solid waste is fed into the combustion chamber 1 through a sealed loading device 2. The combustion chamber 1 is also provided with flux supply means 6 and oxygen-containing gas mixture supply means 7. Means 7 for supplying an oxygen-containing gas mixture with an oxygen content of up to 95-99% can be made in the form of Laval nozzles, which provides high-speed blasting with gas outflow speeds of up to 100 m / s and higher. Waste combustion is carried out in the range of about 1-2 seconds at a temperature of 1400-1500 ° C, which leads to the formation of slag melt with the simultaneous decomposition of organic substances, including dioxins, in the exhaust gases generated by combustion. As an oxygen-containing gas mixture, which is supplied at a pressure of about 1.05-1.3 atm from above, from the side and from below, a mixture of carbon dioxide CO 2 and oxygen is used. The supply of an oxygen-containing gas mixture from below creates the effect of a fluidized bed formed by burning solid slag waste. With an undesirable decrease in the combustion temperature, fuel, including liquid, for example, in the form of oil refined products, can be supplied simultaneously with solid waste to maintain the required temperature regime. For this, the combustion chamber 1 can be equipped with fuel supply means.
Одновременно в камеру 1 сгорания загружаются твердые и жидкие флюсы для управления химическим составом и физическими свойствами отходящих газов и шлака, например, СаСО3 для управления вязкостью шлакового расплава. Под действием температуры СаСO3 разлагается на углекислый газ СO2 и окись кальция СаО, которая снижает температуру плавления шлака, вязкость шлака и улучшает свойства кристаллизации.At the same time, solid and liquid fluxes are loaded into the combustion chamber 1 to control the chemical composition and physical properties of the exhaust gases and slag, for example, CaCO 3 to control the viscosity of the slag melt. Under the influence of temperature, CaCO 3 decomposes into carbon dioxide CO 2 and calcium oxide CaO, which reduces the melting point of the slag, the viscosity of the slag and improves the crystallization properties.
В качестве флюса для регулирования состава газов и для управления физическими и химическими свойствами отходящих газов используют оксиды и карбонаты элементов первой и второй групп главной подгруппы (по классификации Периодической системы Д.И. Менделеева). В частности, загружается углекислый натрий Na2CO3. При наличии в твердых отходах органических веществ, например, поливинилхлорида, при горении возникает НСl, который необходимо нейтрализовать. Поскольку Na2CO3 разлагается на окись натрия Na2O и воду Н2O, то возникает возможность нейтрализации НСl в результате реакции НСl+Na2O, когда возникает поваренная соль и вода: NaCl+Н2O.Oxides and carbonates of the elements of the first and second groups of the main subgroup (according to the classification of the Periodic Table of D.I. Mendeleev) are used as a flux for controlling the composition of gases and for controlling the physical and chemical properties of the exhaust gases. In particular, sodium carbonate Na 2 CO 3 is charged. In the presence of organic substances in the solid waste, for example, polyvinyl chloride, HCI occurs during combustion, which must be neutralized. Since Na 2 CO 3 decomposes into sodium oxide Na 2 O and water Н 2 O, it becomes possible to neutralize НСl as a result of the reaction НСl + Na 2 O, when sodium chloride and water arise: NaCl + Н 2 O.
В нижней части камеры 1 сгорания выполнены канал 3 выпуска шлакового расплава и канал 5 выпуска отходящих газов, причем, канал 3 выпуска шлакового расплава, снабженный средствами 4 подачи кислородосодержащей газовой смеси для дожига, например, попавших в шлаковый расплав недогоревших фрагментов отходов, и выполнен под каналом 5 выпуска отходящих газов. Под камеры 1 сгорания и под шлаковой ванны 8 выполнены наклонными для обеспечения самотека шлакового расплава.In the lower part of the combustion chamber 1, a channel 3 for discharging slag melt and a channel 5 for discharging exhaust gases are made, moreover, channel 3 for discharging slag melt provided with means 4 for supplying an oxygen-containing gas mixture for afterburning, for example, unburned waste fragments that have fallen into the slag melt and are made under exhaust gas channel 5. Under the combustion chamber 1 and under the slag bath 8 are made inclined to ensure gravity flow of the slag melt.
Отходящие газы и шлаковый расплав поступают в барботажный канал 12 для обеспечения, по крайней мере, однократного пропускания отходящих из камеры 1 сгорания газов через шлаковый расплав.The exhaust gases and slag melt enter the bubbler channel 12 to ensure at least one passage of the exhaust gases from the combustion chamber 1 through the slag melt.
Барботажный канал 12 может быть выполнен в виде последовательно установленных перегородок 13 с каналами 14 пропускания шлакового расплава в нижней части и поочередным выполнением в перегородках 13 каналов 15 для отходящих газов в их верхней части. При прохождении отходящих газов через барботажный канал обеспечивается поддержание высокой температуры отходящих газов, а следовательно, дожига недогоревших фрагментов отходов и увеличение интервала времени для разложении органических веществ, включая диоксины, в образовавшихся при сгорании отходящих газах. Наличие на начальном участке шлаковой ванны 8 средств 11 подачи кислородосодержащей газовой смеси над и под шлаковым расплавом приводит к интенсификации барботажа шлакового расплава кислородом, что позволяет дополнительно очищать его от летучих оксидов токсичных элементов за счет окисления их солей с последующим, например, концентрированием на фильтрах. Время прохождения отходящих газов в барботажном канале 7 составляет 2-7 с при поддержании их температуры около 1500°С.The bubbling channel 12 can be made in the form of sequentially installed partitions 13 with channels 14 for transmitting slag melt in the lower part and alternately executing channels 15 for exhaust gases in the upper part in the partitions 13. With the passage of the exhaust gases through the bubble channel, the high temperature of the exhaust gases is maintained, and therefore, the burning of unburned waste fragments and an increase in the time interval for the decomposition of organic substances, including dioxins, in the exhaust gases generated by combustion. The presence in the initial section of the slag bath 8 of means 11 for supplying an oxygen-containing gas mixture above and below the slag melt intensifies the bubbling of the slag melt with oxygen, which allows it to be further purified from volatile oxides of toxic elements due to the oxidation of their salts, followed by, for example, concentration on filters. The transit time of the exhaust gases in the bubble channel 7 is 2-7 s while maintaining their temperature at about 1500 ° C.
Далее шлаковый расплав и отходящие газы поступают в котел-утилизатор 16 тепла, установленный над средним участком 17 шлаковой ванны и снабженный средствами 18 подачи флюса и средствами 19 подачи кислородосодержащей газовой смеси. В котле-утилизаторе 16 происходит дополнительный дожиг отходов и нейтрализация вредных веществ, для чего в котле-утилизаторе 16 помимо отдачи тепловой энергии отходящих газов и шлакового расплава производится кислородсодержащее дутье, например, в виде смеси углекислого газа и кислорода с поддержанием доли кислорода в газе не более 15-20% для обеспечения условий безаварийной работы установки. Кроме того, в котел-утилизатор 16 могут подаваться флюсы для дополнительного осуществления описанного выше эффекта их применения. Тепло отходящих газов в котле-утилизаторе 16 преобразуется, например, в электроэнергию. Из котла-утилизатора 16 продукты горения поступают на конечный участок 20 шлаковой ванны, который снабжен средствами 21 пропускания через шлаковый расплав восстанавливающих газов, в качестве которого может быть использован водород либо другой восстанавливающий газ для восстановления металлов из их окислов, например, для осуществления реакции выделения железа:Next, the slag melt and exhaust gases enter the heat recovery boiler 16, installed above the middle section 17 of the slag bath and equipped with means 18 for supplying flux and means 19 for supplying an oxygen-containing gas mixture. An additional afterburning of waste and neutralization of harmful substances takes place in the recovery boiler 16, for which, in the recovery boiler 16, in addition to the heat energy of the exhaust gases and slag melt, oxygen-containing blast is produced, for example, in the form of a mixture of carbon dioxide and oxygen while maintaining the oxygen fraction in the gas more than 15-20% to ensure trouble-free operation of the installation. In addition, fluxes can be supplied to the recovery boiler 16 to further effect the effect of their application described above. The heat of the exhaust gases in the waste heat boiler 16 is converted, for example, into electricity. From the waste heat boiler 16, the combustion products enter the final section 20 of the slag bath, which is equipped with means 21 for passing reducing gases through the slag melt, which can be used as hydrogen or another reducing gas to reduce metals from their oxides, for example, to carry out the evolution reaction gland:
Fe2O3+3Н2=2Fe+3Н2OFe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O
Конечный участок 20 шлаковой ванны снабжен леткой 22 для выпуска отходящих газов, леткой 23 для выпуска шлакового расплава, выемкой 24 в поду шлаковой ванны для сбора восстановленного металла, леткой 25 для выпуска восстановленного металла и каналом 26 аварийного слива шлакового расплава.The final section 20 of the slag bath is equipped with a tap hole 22 for exhausting the exhaust gases, a tap hole 23 for discharging the slag melt, a recess 24 in the bottom of the slag bath for collecting the reduced metal, a tap hole 25 for discharging the reduced metal and the channel 26 for emergency discharge of slag melt.
Таким образом, благодаря реализуемому в предложенной установке способу достигается требуемый технический результат, заключающийся в снижении уровня вредных составляющих в отходящих газах и шлаковом расплаве.Thus, due to the method implemented in the proposed installation, the required technical result is achieved, which consists in reducing the level of harmful components in the exhaust gases and slag melt.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011121377/03A RU2466332C1 (en) | 2011-05-27 | 2011-05-27 | Method for thermal recycling of industrial and household wastes and apparatus for realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011121377/03A RU2466332C1 (en) | 2011-05-27 | 2011-05-27 | Method for thermal recycling of industrial and household wastes and apparatus for realising said method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2466332C1 true RU2466332C1 (en) | 2012-11-10 |
Family
ID=47322342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011121377/03A RU2466332C1 (en) | 2011-05-27 | 2011-05-27 | Method for thermal recycling of industrial and household wastes and apparatus for realising said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2466332C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2565610C2 (en) * | 2013-06-03 | 2015-10-20 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ТехЭкоПлазма" | Method and device for thermal processing of unsorted wastes |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2061055C1 (en) * | 1993-04-19 | 1996-05-27 | Вадим Николаевич Раттенберг | Furnace for continuous melting of materials in melted slag |
| RU2081642C1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-06-20 | Акционерное общество закрытого типа "Агора Энтерпрайзис" Инк. | Method of processing of toxic industrial products and device for its embodiment |
| RU2320923C2 (en) * | 2006-02-21 | 2008-03-27 | Институт Газа Национальной Академии Наук Украины | Sparging melting furnace for neutralization of toxic substances |
-
2011
- 2011-05-27 RU RU2011121377/03A patent/RU2466332C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2061055C1 (en) * | 1993-04-19 | 1996-05-27 | Вадим Николаевич Раттенберг | Furnace for continuous melting of materials in melted slag |
| RU2081642C1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-06-20 | Акционерное общество закрытого типа "Агора Энтерпрайзис" Инк. | Method of processing of toxic industrial products and device for its embodiment |
| RU2320923C2 (en) * | 2006-02-21 | 2008-03-27 | Институт Газа Национальной Академии Наук Украины | Sparging melting furnace for neutralization of toxic substances |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПАРЕЦКИЙ В.М. и др. Сжигание отходов в шлаковом расплаве. - М.: ООО "Изд-во "Отраслевые ведомости", 2009, №9, с.34-38. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2565610C2 (en) * | 2013-06-03 | 2015-10-20 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ТехЭкоПлазма" | Method and device for thermal processing of unsorted wastes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4454045B2 (en) | Swivel melting furnace and two-stage gasifier | |
| CN101903501B (en) | Autothermic method for the continuous gasification of substances rich in carbon | |
| US10214701B2 (en) | Method and apparatus for processing of carbon-containing feed stock into gasification gas | |
| EP1111304B1 (en) | Method of and apparatus for fluidized-bed gasification and melt combustion | |
| CN110527560A (en) | A kind of organic solid waste cleaning disposal of resources method | |
| JP4061633B2 (en) | Gasification processing equipment for organic waste | |
| RU2478169C1 (en) | Plasma-chemical method of processing solid domestic and industrial wastes | |
| RU2466332C1 (en) | Method for thermal recycling of industrial and household wastes and apparatus for realising said method | |
| JP4561779B2 (en) | Swivel melting furnace and waste gasification method using swirl melting furnace | |
| CN105546552A (en) | Fluidized-bed high-temperature incineration and purification all-in-one device and method for resin type dangerous waste | |
| JP3990897B2 (en) | Gas supply apparatus and gas supply method | |
| JP2007147270A (en) | Processing method, and gasifying and melting device for waste | |
| JP2007217696A (en) | Material production system and gas-supplying method | |
| JP3270457B1 (en) | Waste treatment method and gasification and melting equipment | |
| RU2815308C1 (en) | Method and device for thermochemical recycling of combustible wastes in vertical two-shaft furnace for burning carbonate materials | |
| CN218348670U (en) | Combustion chamber of hazardous waste treatment system | |
| JP3270454B1 (en) | Waste treatment method and gasification and melting equipment | |
| JP2004251618A (en) | Processing method and gasifying and fusing apparatus for combustible material | |
| JP3544953B2 (en) | Waste treatment method and gasification and melting equipment | |
| JP2001227726A (en) | Gasifying and melting furnace | |
| RU2483248C2 (en) | Plasmothermic processing method of solid wastes, and device for its implementation | |
| CN117980440A (en) | High-temperature clean gasification device and method for realizing high carbon conversion rate of carbonaceous material | |
| JP3270453B1 (en) | Waste treatment method and gasification and melting equipment | |
| JP2004264018A (en) | Processing method, and gasifying and melting device for waste | |
| JP2004264017A5 (en) |