RU2478169C1 - Plasma-chemical method of processing solid domestic and industrial wastes - Google Patents
Plasma-chemical method of processing solid domestic and industrial wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2478169C1 RU2478169C1 RU2011139095/03A RU2011139095A RU2478169C1 RU 2478169 C1 RU2478169 C1 RU 2478169C1 RU 2011139095/03 A RU2011139095/03 A RU 2011139095/03A RU 2011139095 A RU2011139095 A RU 2011139095A RU 2478169 C1 RU2478169 C1 RU 2478169C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- oxygen
- gases
- reducing
- wastes
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y02W30/54—
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу переработки отходов перерабатывающих, коммунальных (ТБО), промышленных и других производств, содержащих органику.The invention relates to a method for processing waste from processing, municipal (MSW), industrial and other industries containing organic matter.
Известен способ плазменной газификации и устройств для его выполнения (см. Кумкова И.И. Плазменная газификация. Деловой, инженерно-технический журнал о машиностроении, №2, 2007 г., стр.84-87), включающий высокотемпературную плазменную газификацию с возможностью получения электрической энергии, утилизацию остаточного тепла и последующую многоступенчатую очистку дымовых газов, при этом плазменная установка включает реактор-газификатор, генератор плазмы (до 50 кВт), дожигатель, генератор плазмы (6 кВт), скруббер распылительный, скруббер насадочный, вытяжной вентилятор.A known method of plasma gasification and devices for its implementation (see Kumkova II. Plasma gasification. Business, engineering and technical journal on mechanical engineering, No. 2, 2007, p. 84-87), including high-temperature plasma gasification with the possibility of obtaining electrical energy, residual heat recovery and subsequent multi-stage cleaning of flue gases, while the plasma installation includes a gasification reactor, a plasma generator (up to 50 kW), an afterburner, a plasma generator (6 kW), a spray scrubber, and a nozzle scrubber th, exhaust fan.
Недостатком является значительная энергоемкость, обусловленная необходимостью наличия плазматрона, и связанные с ним электрозатраты, а также образование громадных количеств отходящих газов, требующих значительных затрат на их очистку и утилизацию.The disadvantage is the significant energy intensity, due to the need for a plasmatron, and the associated electrical costs, as well as the formation of huge quantities of exhaust gases, requiring significant costs for their cleaning and disposal.
Известен способ переработки бытовых и промышленных отходов (см. патент РФ №2349654, МПК C22B 7/00, F23G 5/00. Опубл. 20.03.2009), включающий загрузку их с флюсующими добавками в барботируемую подаваемым газом ванну шлакового расплава в электропечь с погруженным в шлаковый расплав электродом; при удельной мощности 400-1500 кВт/м3, интенсивности дутья 0,3-0,5 нм3/т и температуре расплава 1450-1600°C происходит дожигание выделяющихся горючих компонентов, утилизация пыли и тепла отходящих газов, при этом объем приэлектродной зоны поддерживают в пределах от 5 до 25% от объема ванны шлакового расплава, а газ поступает в шлаковый расплав со скоростью в пределах 50-150 нм/с.A known method of processing household and industrial wastes (see RF patent No. 2349654, IPC
Недостатком способа является необходимость подержания температуры до 1600°C, что приводит к высокой энергоемкости, обусловленной наличием высоковольтных генераторов плазмы переменного тока, использования дожигателя и сложной системы газоочистки.The disadvantage of this method is the need to maintain the temperature up to 1600 ° C, which leads to high energy consumption due to the presence of high-voltage alternating current plasma generators, the use of an afterburner and a complex gas cleaning system.
Технической задачей является снижение энергоемкости способа переработки бытовых и промышленных отходов путем как уменьшения температуры сжигания, за счет использования восстановленных газов (CO+H2), получаемых методом паровой, углекислотной или кислородной конверсии метана, и присутствием продуктов дожига.The technical task is to reduce the energy intensity of the method of processing household and industrial waste by reducing the burning temperature, through the use of reduced gases (CO + H 2 ) obtained by the method of steam, carbon dioxide or oxygen conversion of methane, and the presence of afterburning products.
Решение технической задачи при реализации предлагаемого способа заключается в следующем:The solution of the technical problem when implementing the proposed method is as follows:
- вместо плазменной газификации с температурой 1200°C и выше используются восстановленные газы, содержащие CO+H2, получаемые в конверторе путем паровой и парокислородной каталитической конверсии, что позволяет снизить температуру до 500-850°C;- instead of plasma gasification with a temperature of 1200 ° C and higher, reduced gases containing CO + H 2 are used , obtained in the converter by steam and steam-oxygen catalytic conversion, which allows to reduce the temperature to 500-850 ° C;
- использование восстановительного газа с частичным добавлением кислорода и природного газа позволит резко сократить использование природного газа в реакторе и в целом в процессе плазмохимической переработки твердых бытовых отходов, причем зола и шлак являются экологически безопасным продуктом;- the use of reducing gas with a partial addition of oxygen and natural gas will dramatically reduce the use of natural gas in the reactor and in general in the process of plasma-chemical processing of municipal solid waste, and ash and slag are an environmentally friendly product;
- осуществление очистки дымовых газов при контакте с мелкоизмельченной известью перед подачей в выхлопную трубу практически обеспечивает экологически необходимые параметры выбрасываемого в атмосферу потока в промзоне.- the implementation of the cleaning of flue gases in contact with finely ground lime before being fed into the exhaust pipe practically ensures the environmentally necessary parameters of the stream emitted into the atmosphere in the industrial zone.
Технический результат достигается способом переработки бытовых и промышленных отходов, включающим загрузку с предварительной сепарацией путем отделения стекла, бетона, керамики и металла; сушку с частичным пиролизом органики в шахтой печи; перемешивание перерабатываемой массы отходов с дальнейшим пиролизом и отличающимся тем, что достигается снижение температуры конверсии метана до 500-850°C в результате воздействия газифицированных компонентов с увеличенным расходом пара, подаваемых противотоком перемещающимся отходам, а оборотный технологический газ, отходящий из шахтной печи, очищается в скрубберах и разделяется на топливный газ, подаваемый как в конвертор, так и в котел-утилизатор, при получении восстановительного газа, с частичным добавлением природного газа и кислорода, при этом отходящие газы из котла-утилизатора очищаются в адсорбере путем контакта с мелкозернистой известью, кроме того, часть образующихся восстановительных газов расходуется в нижней части реактора во время мгновенного теплового удара, осуществляемого путем сжигания сажепылевых частиц, поступающих из циклона для горячего газа с осажденными на них диоксинами, фуранами и другими вредными компонентами в атмосфере кислорода, причем образующиеся восстановительные газы направляются в качестве синтез-газа в производство метанола, диметилэфира, моторного топлива.The technical result is achieved by a method of processing household and industrial waste, including loading with preliminary separation by separating glass, concrete, ceramics and metal; drying with partial pyrolysis of organics in a furnace shaft; mixing the recyclable waste mass with further pyrolysis and characterized in that the methane conversion temperature is reduced to 500-850 ° C as a result of exposure to gasified components with an increased steam flow rate countercurrent to the moving waste, and the circulating process gas leaving the shaft furnace is cleaned in scrubbers and is divided into fuel gas supplied to both the converter and the recovery boiler, upon receipt of the reducing gas, with a partial addition of natural gas and acid ode, while the exhaust gases from the recovery boiler are cleaned in the adsorber by contact with fine-grained lime, in addition, part of the resulting reducing gases is consumed in the lower part of the reactor during an instant heat stroke by burning soot and dust particles coming from a cyclone for hot gas with the dioxins, furans and other harmful components deposited on them in an oxygen atmosphere, and the resulting reducing gases are sent as synthesis gas to the production of methanol, methyl ester, motor fuels.
Оригинальность предлагаемого способа заключается в организации непрерывного процесса сушки и газификации отходов (ТБО) в атмосфере восстановительных газов, что позволяет поддерживать устойчивый процесс схемы большой мощности мусоросжигающих заводов (МСЗ), причем газовые потоки, циркулирующие в оборотном технологическом контуре, легко регулируются путем изменения соотношения их количества, и сжигания вредных примесей в системе реактора в рециркуляционном потоке восстановительного газа, вследствие чего твердые и газообразные продукты низкопламенного процесса газификации очищаются от вредных примесей до экологически допустимых норм.The originality of the proposed method consists in organizing a continuous process of drying and gasification of wastes (MSW) in the atmosphere of reducing gases, which allows you to maintain a stable process of the high-power circuit of incinerator plants (MSZ), and the gas flows circulating in the reverse technological circuit are easily regulated by changing their ratio quantities and burning of harmful impurities in the reactor system in the recirculation stream of the reducing gas, as a result of which solid and gaseous products You low-flame gasification process are cleaned of harmful impurities to environmentally acceptable standards.
Технологическая схема (фиг.1) предлагаемого плазмохимического способа переработки твердых бытовых отходов (ТБО) позволяет получать из биомассы отходов вторичный синтез-газ, обозначаемый на принципиальной схеме оборотным технологическим газом, с последующим использованием его для конверсии метана, получения пара, горячей воды и электроэнергии. При этом составной частью процесса высокотемпературного пиролиза являются твердые продукты в виде экологически чистых золы или шлака, а неконденсируемые газы CO и H2, имеющие высокую теплотворную способность, используются в качестве возобновляемого топлива.The technological scheme (Fig. 1) of the proposed plasma-chemical method for processing municipal solid waste (MSW) allows the production of secondary synthesis gas from biomass waste, denoted by a circulating process gas in a schematic diagram, with its subsequent use for the conversion of methane, steam, hot water and electricity . At the same time, solid products in the form of environmentally friendly ash or slag are part of the high-temperature pyrolysis process, and non-condensable CO and H 2 gases with high calorific value are used as renewable fuel.
Предлагаемый способ заключается в следующем.The proposed method is as follows.
Бытовые отходы, проходя предварительную сепарацию (на фиг.1 не показано) с отделением стекол, бетона, керамики и металлов, и в виде материала на газификацию (см. фиг.1) поступают во влажном состоянии в шахту 1, где под воздействием восстановительного газа, противоположно направленного перемещающемуся ТБО, сушатся и частично осуществляется пиролиз органики по реакциям (4) и (5). После чего шнеком (на фиг.1 не показано) ТБО направляется в реактор 2 (собственно газификатор) с последующим перемешиванием, что улучшает процесс пиролиза под воздействием газифицирующих компонентов восстановительного газа, полученных ранее методом пароуглекислотной или кислородной конверсии метана.Household waste, undergoing preliminary separation (not shown in Fig. 1) with the separation of glasses, concrete, ceramics and metals, and in the form of gasification material (see Fig. 1) enter the
Отходящие из реактора 2 газы поступают в циклон для горячего газа 4 и после шахтной печи 1 и скруббера 5 в качестве компонента смеси направляются в конвертор 3 и котел-утилизатор 7.The gases leaving the
Перемешиваемая реакционная масса в нижней части реактора 2 подвергается термическому удару, возникающему за счет поступления пыли, сажи и кислорода; адсорбированные на частицы основные количества диоксинов, фуранов и других экологически вредных компонентов во всей массе при контакте с кислородом мгновенно выгорают. Зола и шлак становятся экологически безопасными и могут использоваться, например, в дорожном строительстве и т.д.The stirred reaction mass in the lower part of the
Газы, отходящие из шахтной печи 1, образуют оборотный технологический газ, который для очистки посредством газодувки 6 направляется в скруббер 5, а после газодувки 6 разделяется на два потока. Первый поток с частичным добавлением как кислорода и природного газа (ПГ), так пыли и газа из циклона 4 направляется в конвертор 3, куда одновременно поступает атмосферный воздух и топливный газ для отопления конвертора 3. Второй поток оборотного технологическою газа в виде «топливного газа» частично направляется в конвертор 3, а частично в котел-утилизатор 7, где, смешиваясь с воздухом, сгорает, образуя пар, который используется как для конверсии углеводорода в конверторе 3, так и поступает к потребителям на бытовые и производственные нужды, или в качестве синтез-газа направляется в процесс производства метанола, диметилэфира, моторного топлива и др.The gases leaving the
Отходящие газы из котла-утилизатора 7 поступают в адсорбер 8, где контактируют с мелкоизмельченной известью, в результате чего улавливаются остатки диоксинов и фуранов. Дымовые газы после очистки в адсорбере 8, а также после конвертора поступают в выхлопную трубу 9, после чего в экологически безопасном состоянии выбрасываются в атмосферу.The waste gases from the
Пример 1 практической реализации заявляемого способа, разрабатываемого по критериям качества газовой продукцииExample 1 practical implementation of the proposed method, developed according to the quality criteria of gas products
Механизм процессов пиролиза углерода в восстановительной средеThe mechanism of carbon pyrolysis in a reducing environment
Бытовые отходы подвергаются предварительной сепарации с отделением неорганических компонентов в виде стекла, бетона, керамики и металла, после чего загружаются в шахтную печь 1 (см. принципиальную схему плазмохимической переработки твердых бытовых отходов), где под воздействием горячих восстановительных газов, получаемых путем смешанной пароуглекислотной каталитической конверсии метана:Household waste is pre-separated with the separation of inorganic components in the form of glass, concrete, ceramics and metal, and then loaded into a shaft furnace 1 (see the schematic diagram of the plasma chemical processing of solid household waste), where under the influence of hot reducing gases obtained by mixed steam-carbon catalytic methane conversion:
или кислородной конверсии метанаor oxygen conversion of methane
(см., например, Атрощенко В.И. и др. Курс технологии связанного азота / Под ред. чл.-корр. АН УССР Атрощенко В.И. М.: Химия, 1968. - 383 с.), осуществляют сушку перемещающейся в шахтной печи 1 массы с частичным пиролизом органики. После чего шнеком (на фиг.1 не показан) ТБО перемещаются в реактор 2 с перемешиванием, что улучшает процесс дальнейшего пиролиза под воздействием газифицирующих компонентов, подаваемых противотоком к ТБО и организующих режим термолиза углерода:(see, for example, Atroshchenko V.I. et al. Bound Nitrogen Technology Course / Ed. by Corresponding Member of the Ukrainian Academy of Sciences Atroshchenko V.I. in a
Выбор окислителей и их сочетание определяются как целевым назначением процесса конверсии CH4 и CO, так и кинетическими и технико-экономическими решениями.The choice of oxidizing agents and their combination are determined both by the intended purpose of the CH 4 and CO conversion process, as well as by kinetic and technical and economic solutions.
Так увеличение расхода водяного пара сверхстехиометрическогоSo an increase in superstoichiometric water vapor consumption
позволяет сдвинуть равновесие реакции (1) вправо, что повышает эффективность использования предлагаемого способа путем снижения температуры до 500-800°C. Следовательно, допускаются относительно невысокие температуры гомогенных реакций конверсии метана и оксида углерода:allows you to shift the equilibrium of the reaction (1) to the right, which increases the efficiency of using the proposed method by lowering the temperature to 500-800 ° C. Consequently, relatively low temperatures of homogeneous conversion reactions of methane and carbon monoxide are allowed:
которые протекают не только в отдельном аппарате-конверторе (реформере) (2), но частично и в шахтной печи 1 (реакциями (1), (2) и (3)).which occur not only in a separate converter apparatus (reformer) (2), but partially in a shaft furnace 1 (reactions (1), (2) and (3)).
Использование восстановительного газа, получаемого в соответствии с реакциями (4) и (5) для образования CO2 в аппаратах 1 и 2 за счет газификации органических компонентов мусора с последующей подачей их в скрубберы для доочистки и далее смешивания с природным газом, позволяет устранить, частично или полностью, зависимость мусорозавода (МСЗ) от источников природного газа.The use of reducing gas obtained in accordance with reactions (4) and (5) for the formation of CO 2 in
Исходные данные для расчетов процессов газификации ТБОInitial data for the calculation of solid waste gasification processes
При расчете газогенераторных процессов воспользуемся следующими предположениями.When calculating gas-generating processes, we use the following assumptions.
1) Температура газификации в верхней части реактора 2, куда из шахтной печи 1 поступают абсолютно сухие вещества ТБО и где достигается гарантированное подавление вредных веществ, в том числе хлорсодержащих диоксидов и фуранов, составляет 1000°C.1) The gasification temperature in the upper part of the
2) Полученная товарная продукция - тепловая энергия в количестве не менее 12,0 Гкал/час и негашеная известь в количестве до 150 кг/ч - отпускается потребителям, что окунает затраченные средства.2) Received commercial products - thermal energy in an amount of not less than 12.0 Gcal / h and quicklime in an amount of up to 150 kg / h - is released to consumers, which dips the spent funds.
3) Производительность мусоросжигающего завода (МСЗ) но твердым бытовым отходам (ТБО), поступающим на МСЗ, составляет 10 т/час.3) The capacity of the incineration plant (MSZ) for solid municipal waste (MSW) entering the MSZ is 10 t / h.
4) ТБО, поступающие на МСЗ, имеют следующий усредненный морфологический состав (% по массе):4) MSW arriving at the MRZ have the following average morphological composition (% by weight):
Средняя расчетная влажность ТБО - 32%.The average design humidity of solid waste is 32%.
5) На стадии сепарации отделяются неорганические отходы (стекло, бетон, керамика, металлы), суммарно - 21,8% массы. Для этих целей используется оборудование магнитной, механической, воздушной и частично ручной сепарации.5) Inorganic waste (glass, concrete, ceramics, metals) is separated at the separation stage, in total - 21.8% of the mass. For these purposes, magnetic, mechanical, air and partially manual separation equipment is used.
6) Средний элементарный состав абсолютно сухих органических компонентов ТБО составляет:6) The average elemental composition of absolutely dry organic components of solid waste is:
6.1 (в % масс): С - 44,0; Н - 5,2; О - 28,5; S - 0,1; Cl - 0,3; N - 4,4; зола - 17,5.6.1 (in% of mass): C - 44.0; H - 5.2; O - 28.5; S is 0.1; Cl - 0.3; N - 4.4; ash - 17.5.
6.2 (в т): C - 2,34; H - 0,28; O - 1,52; S - 0,053; Cl - 0,016; N - 0,23; зола - 0,93. Всего - 5,32 т.6.2 (in t): C - 2.34; H 0.28; O - 1.52; S 0.053; Cl - 0.016; N 0.23; ash - 0.93. In total - 5.32 tons.
7) Органическая часть ТБО с влажностью 32% подвергается измельчению до фрагментов с размерами, не превышающими 100 мм. Измельчение происходит, например, в зубчатых дробилках. Далее измельченные органические компоненты включаются в соответствующие схемы газификации ТБО.7) The organic part of solid waste with a moisture content of 32% is subjected to grinding to fragments with sizes not exceeding 100 mm. Grinding occurs, for example, in gear crushers. Next, the crushed organic components are included in the corresponding schemes for gasification of solid waste.
8) Газообразное дутье, осуществляемое в реакторе (1) и (2), нагревается до 300-400°C.8) Gaseous blast carried out in the reactor (1) and (2) is heated to 300-400 ° C.
Результаты расчетов газовой фазыGas phase calculation results
Случай 1. Воздушное дутье
Так как энерго-материальные балансовые расчеты газогенераторных процессов являются весьма сложными и громоздкими (требуется совместное решение систем материальных и теплотехнических уравнений), то в нашем случае упростимся путем использования результатов уже осуществленных операций моделирования процессов в воздушной газификации ТБО заданного состава (Калинин Л.В., Калинина О.В., Тихонов А.В., Тихонова Е.В. Способ сжигания твердых бытовых прочих органических отходов и устройство для его осуществления / Изобретение. Патент Российской Федерации RU 2249766 от 05.08.2002).Since the energy-material balance calculations of gas-generating processes are very complicated and cumbersome (a joint solution of the systems of material and heat engineering equations is required), in our case we will simplify by using the results of the already performed operations of process modeling in air gasification of solid waste of a given composition (L. Kalinin , Kalinina O.V., Tikhonov A.V., Tikhonova E.V. Method for burning solid household other organic waste and device for its implementation / Invention. eration RU 2249766 of 05.08.2002).
Перерасчеты в нашем случае показывают, что для сжигания 5,32 т абсолютно сухих ТБО требуется количество воздуха, определяемое стехиометрическими соотношениями окислительных реакцийRecalculations in our case show that the burning of 5.32 tons of absolutely dry solid waste requires an amount of air determined by stoichiometric ratios of oxidative reactions
C+O2=CO2,C + O 2 = CO 2 ,
H2+0,5O2=H2O,H 2 + 0.5O 2 = H 2 O,
S2+2O2=2SO2,S 2 + 2O 2 = 2SO 2 ,
и заданными значениями коэффициента избытка окислителя, равного 1,4, а также соотношением содержания кислорода в 1 кг воздуха, равным 0,233. Найдено, что в газогенератор 2 необходимо подать 44,5 т воздуха. Получаются следующие содержания газообразных продуктов (см. таблицу 1).and preset values of the coefficient of excess oxidizer equal to 1.4, as well as the ratio of oxygen content in 1 kg of air equal to 0.233. It was found that 44.5 tons of air must be supplied to the
В результате сгорания углерода, водорода и серы реальное выделение тепловой энергии составило (за вычетом 20% теплопотерь) 26,0 Гкал/час.As a result of the combustion of carbon, hydrogen and sulfur, the actual release of thermal energy was (minus 20% heat loss) 26.0 Gcal / h.
Случай 2. Паровоздушное дутье
Расчеты авторов изобретения RU 2249766 показывают, что при использовании камеры каталитического дожига температура продуктов сгорания достигает 1385-1400°C. Вычисления других авторов (Бесков С.Д. Технохимические расчеты. - М.: Высш. шк., 1965. - С.265-316) выявляют, что при газификации угля чистым воздухом внутри газогенератора можно достичь температуры 1498°C. Нами же в условиях задачи принято, что температура газификации должна быть равной 1000°C. Снижения температуры до заданною предела можно достичь за счет применения паровоздушного дутья в зону реакции:The calculations of the inventors of RU 2249766 show that when using a catalytic afterburner, the temperature of the combustion products reaches 1385-1400 ° C. The calculations of other authors (Beskov SD Technochemical calculations. - M .: Higher school., 1965. - P.265-316) reveal that when coal is gasified with clean air, a temperature of 1498 ° C can be reached inside the gas generator. We, under the conditions of the problem, accepted that the gasification temperature should be equal to 1000 ° C. Lowering the temperature to a predetermined limit can be achieved through the use of steam-air blast in the reaction zone:
C+0,5O2+1,88N2=CO+1,88N2,C + 0.5 O 2 + 1.88 N 2 = CO + 1.88 N 2 ,
C+H2O=CO+H2 C + H 2 O = CO + H 2
По Бескову С.Д. для обеспечения в генераторе температуры 1000°С вдувается паровоздушная смесь в соотношении: на 0,129 нм3 пара 1 нм3 воздуха. Или в перерасчете: на 1 кг угля расходуется 3,81 нм3 паровоздушной смеси (с.273). Следовательно, при газификации 2,34 т элементарного угля объем сухого генераторного газ составляет: 2,34×3,84=10 нм3/час. Состав его будет следующим (% объемн.):According to Beskov S.D. to ensure a temperature of 1000 ° C in the generator, a steam-air mixture is blown in the ratio: 0.129 nm 3 steam 1 nm 3 air. Or recalculated: 3.81 nm 3 steam-air mixture is consumed per 1 kg of coal (p.273). Therefore, during the gasification of 2.34 tons of elemental coal, the volume of dry generator gas is: 2.34 × 3.84 = 10 nm 3 / h. Its composition will be as follows (% vol.):
СО - 34,4; N2 - 53,8; H2 - 8,9.СО - 34.4; N 2 - 53.8; H 2 - 8.9.
Подача пара достигает:Steam supply reaches:
или 3,56 т/ч, где 29 - молярная масса воздуха, моль-1. or 3.56 t / h, where 29 is the molar mass of air, mol -1 .
Случай 3. Восстановительное плазменное дутье
Влияние подач кислорода на изменение объема газовой фазы не учитываем вследствие незначительности воздействия этого фактора. Не учитываем также влияние на этот же процесс факторов подач хлора, серы с исходным топливом.The effect of oxygen supply on the change in the volume of the gas phase is not taken into account due to the insignificance of the impact of this factor. We also do not take into account the influence on the same process of supply factors of chlorine, sulfur with the initial fuel.
Газифицируется ТБО следующего элементарного состава (т):MSW is gasified with the following elemental composition (t):
C - 2,34; O - 1,52; H - 0,28; N - 0,23; H2O - 2,5 т (физическая вода).C 2.34; O - 1.52; H 0.28; N 0.23; H 2 O - 2.5 t (physical water).
1) Расход кислорода на сжигание водорода:1) Oxygen consumption for hydrogen combustion:
; ;
где 2 т, 8 т и 18 т - молярные массы водорода, кислорода и водяного пара.where 2 t, 8 t and 18 t are the molar masses of hydrogen, oxygen and water vapor.
Остается кислорода: 1,52-1,12=0,4 тOxygen Remaining: 1.52-1.12 = 0.4 t
2) Сгорает углерода:2) Burns carbon:
; ;
где 12 т, 8 т и 28 т - молярные массы углерода, кислорода и окиси углеродаwhere 12 t, 8 t and 28 t are the molar masses of carbon, oxygen and carbon monoxide
Остается углерода: 2,34-0,60=1,74 тRemaining carbon: 2.34-0.60 = 1.74 t
3) Конверсия углерода водяным паром:3) Carbon steam conversion:
Расходуется воды:Water consumption:
; ; ; ;
4) В газовой фазе содержится воды:4) The gas phase contains water:
2,5+x2-x5=2,5+2,52-2,61=2,41 т/ч=3000 нм3/ч2.5 + x 2 -x 5 = 2.5 + 2.52-2.61 = 2.41 t / h = 3000 nm 3 / h
В газовую фазу выделился СО:CO was released into the gas phase:
1,40+4,06=5,46 т/ч или 4370 нм3/ч1.40 + 4.06 = 5.46 t / h or 4370 nm 3 / h
Образуется водорода: 0,29 т или 3,250 нм3/чHydrogen formed: 0.29 t or 3.250 nm 3 / h
5) Переходит в газовую фазу азота (0,23 т) или 370 нм3/ч5) Goes into the gas phase of nitrogen (0.23 t) or 370 nm 3 / h
6) Состав сухого генераторного газа при плазменной газификации ТБО (см. табл.2)6) The composition of the dry generator gas during plasma gasification of solid waste (see table 2)
Выводыfindings
1. Соотношение между объемами сухих генераторных газов:1. The ratio between the volumes of dry generator gases:
Vвоздушн. дутье:Vпаровоздушн. дутье:Vплазм. газиф.=14600:9000:8000=1,83:1,13:1V air blast : V is steam. blast : V plasma. ghazif. = 14600: 9000: 8000 = 1.83: 1.13: 1
Очевидно, что расходные коэффициенты на перемещение и очистку генераторных газов будут наименьшими для варианта с плазменной газификацией ТБО.Obviously, the expenditure coefficients for moving and cleaning the generator gases will be the smallest for the option with plasma gasification of solid waste.
2. Соотношение между количествами химически и энергетически ценных восстановительных компонентов (CO и H2 обозначим их сумму через a 1, а 2 и а 3 в % от объема сухих генераторных газов):2. The ratio between the quantities of chemically and energetically valuable reducing components (CO and H 2 denote their sum by a 1 , and 2 and a 3 in% of the volume of dry generator gases):
а 1:а 2:а 3=0:46,30:95,37=0:1:2,06 a 1 : a 2 : a 3 = 0: 46.30: 95.37 = 0: 1: 2.06
Видно, что наиболее ценные продукты образуются в варианте плазменной восстановительной газификации ТБО, что и обозначает ее технико-экономические и экологические преимущества.It can be seen that the most valuable products are formed in the variant of plasma reduction gasification of solid waste, which indicates its technical, economic and environmental advantages.
Пример 2 оценки степени экологической безопасности заявленного способа по внутрипроизводственному подавлению диоксинов и фурановExample 2 assessment of the degree of environmental safety of the claimed method for in-plant suppression of dioxins and furans
В вышеупомянутом изобретении RU 2249766, для условий, аналогичных нашим, рассматривается пример санитарной очистки отходящих газов от указанных экологически чрезвычайно опасных компонентов путем обработки продуктов сгорания (52320 кг/ч) в камере декарбонизации (вертикальная шахта, противоток снизу вверх). Навстречу газовому потоку распыляется известковая мука (CaCo3) в количестве 220 кт/ч со средним диаметром частиц 15 мм. При температурах 1100-1200°C время полной диссоциации частиц этого компонента не превышает 0,12 с, т.е. практически мгновенно. Экспериментально доказано, что хлорсодержащие компоненты, входящие в состав диоксинов и фуранов (Cl - 16 кг) (см. выше), практически полностью экологически дезактивируются с образованием негашеной извести в количестве до 150 кг/ч, что отпускается потребителям (в нашем случае процесс дезактивации продуктов сгорания осуществляется в аппарате 8).In the aforementioned invention RU 2249766, for conditions similar to ours, an example of sanitary cleaning of exhaust gases from these environmentally extremely hazardous components by treating combustion products (52320 kg / h) in a decarbonization chamber (vertical shaft, counterflow from bottom to top) is considered. Lime flour (CaCo 3 ) in the amount of 220 ct / h with an average particle diameter of 15 mm is sprayed towards the gas stream. At temperatures of 1100-1200 ° C, the time of complete dissociation of particles of this component does not exceed 0.12 s, i.e. almost instantly. It was experimentally proved that the chlorine-containing components that make up dioxins and furans (Cl - 16 kg) (see above) are almost completely environmentally deactivated with the formation of quicklime in an amount of up to 150 kg / h, which is released to consumers (in our case, the decontamination process combustion products is carried out in the apparatus 8).
Однако с учетом особой экологической опасности упомянутых супертоксикантов, относящихся к классам полихлордибензодиоксинов и полихлорбензофуранов, простейшим из которых является 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислотаHowever, taking into account the special environmental hazard of the above-mentioned supertoxicants belonging to the classes of polychlorodibenzodioxins and polychlorobenzofurans, the simplest of which is 2,4-dichlorophenoxyacetic acid
, ,
мы предусмотрели ряд внутрипроизводственных мероприятий по их дезактивации:We have envisaged a number of in-house measures for their decontamination:
1) Замена окислительной среды в реакторе 1 и 2 (см. схему) на восстановительную. В результате образование токсинов подавляется вследствие протекания реакции дезактивации хлора:1) Replacing the oxidizing medium in
Cl2+H2=2Cl-+2H+ Cl 2 + H 2 = 2Cl - + 2H +
2) Организация рецикла по линии аппаратов 2, 1, 6, 3, чем минимизируется вынос из схемы токсикантов.2) Organization of recycling through the line of
3) Возможная неполнота сгорания токсикантов, образующихся при огневой переработке хлорорганических отходов, подавляется путем подачи в нижнюю часть реактора 2 кислорода и природною газа, где при температурах 1000-1100°C сжигается пыль и сажа, на которых адсорбируются вредности. Получаются экологически безопасные твердые (зола, шлак) и газообразные продукты (оборотный технологический газ, топливный газ и конвертированный газ). Кроме того, доставка кислорода и природного газа на 15-20% интенсифицирует процессы пиролиза в реакторе 2.3) The possible incompleteness of combustion of toxicants generated during the fire processing of organochlorine wastes is suppressed by supplying oxygen and natural gas to the lower part of the
4) Организация санитарной очистки отходящих газов в аппарате 8.4) Organization of sanitary cleaning of exhaust gases in the
Оригинальность предлагаемого способа заключается в организации непрерывного процесса сушки и газификации отходов (ТБО) в атмосфере восстановительных газов, что позволяет поддерживать устойчивый процесс схемы большой мощности мусоросжигающих заводов (МСЗ), причем газовые потоки, циркулирующие в оборотном технологическом контуре, легко регулируются путем изменения соотношения их количества, и сжигания вредных примесей в системе реактора в рециркуляционном потоке восстановительного газа, вследствие чего твердые и газообразные продукты низкопламенного процесса газификации очищаются от вредных примесей до экологически допустимых норм.The originality of the proposed method consists in organizing a continuous process of drying and gasification of wastes (MSW) in the atmosphere of reducing gases, which allows you to maintain a stable process of the high-power circuit of incinerator plants (MSZ), and the gas flows circulating in the reverse technological circuit are easily regulated by changing their ratio quantities and burning of harmful impurities in the reactor system in the recirculation stream of the reducing gas, as a result of which solid and gaseous products You low-flame gasification process are cleaned of harmful impurities to environmentally acceptable standards.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011139095/03A RU2478169C1 (en) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Plasma-chemical method of processing solid domestic and industrial wastes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011139095/03A RU2478169C1 (en) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Plasma-chemical method of processing solid domestic and industrial wastes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2478169C1 true RU2478169C1 (en) | 2013-03-27 |
Family
ID=49151452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011139095/03A RU2478169C1 (en) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Plasma-chemical method of processing solid domestic and industrial wastes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2478169C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2588220C1 (en) * | 2015-01-19 | 2016-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Method for combustion of low-calorie fuel |
CN105737162A (en) * | 2014-12-09 | 2016-07-06 | 中国科学院上海高等研究院 | Household garbage low-temperature pyrolysis system and method based on process decoupling and scrubbing combustion |
CN105737163A (en) * | 2014-12-09 | 2016-07-06 | 中国科学院上海高等研究院 | Household garbage internal circulation sealed low-temperature pyrolysis system and method based on decoupling combustion |
RU2725411C2 (en) * | 2018-12-17 | 2020-07-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" | Method of solid domestic wastes plasma recycling and mobile installation for implementation thereof |
RU2731729C1 (en) * | 2019-07-01 | 2020-09-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Processing complex of solid municipal wastes with automated sorting of inorganic part and plasma gasification of organic residue |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3511194A (en) * | 1968-03-25 | 1970-05-12 | Torrax Systems | Method and apparatus for high temperature waste disposal |
GB1263901A (en) * | 1968-03-29 | 1972-02-16 | Ind Furnaces Ltd | Improvements in and relating to refuse disposal |
RU2150045C1 (en) * | 1998-01-22 | 2000-05-27 | Институт проблем химической физики РАН | Method for recovery of combustible solid domestic wastes |
RU2213908C1 (en) * | 2002-08-26 | 2003-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ИТЛАН" | Method for processing of solid domestic garbage and factory waste |
RU2249766C2 (en) * | 2002-05-08 | 2005-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибирские строительные материалы и Экология" ООО "СибстромЭко" | Method of incineration of solid household and other organic wastes and a device for its realization |
RU2349654C1 (en) * | 2007-06-28 | 2009-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интенсивные Технологии" | Method for recycling of household and industrial wastes |
-
2011
- 2011-09-23 RU RU2011139095/03A patent/RU2478169C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3511194A (en) * | 1968-03-25 | 1970-05-12 | Torrax Systems | Method and apparatus for high temperature waste disposal |
GB1263901A (en) * | 1968-03-29 | 1972-02-16 | Ind Furnaces Ltd | Improvements in and relating to refuse disposal |
RU2150045C1 (en) * | 1998-01-22 | 2000-05-27 | Институт проблем химической физики РАН | Method for recovery of combustible solid domestic wastes |
RU2249766C2 (en) * | 2002-05-08 | 2005-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибирские строительные материалы и Экология" ООО "СибстромЭко" | Method of incineration of solid household and other organic wastes and a device for its realization |
RU2213908C1 (en) * | 2002-08-26 | 2003-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ИТЛАН" | Method for processing of solid domestic garbage and factory waste |
RU2349654C1 (en) * | 2007-06-28 | 2009-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интенсивные Технологии" | Method for recycling of household and industrial wastes |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105737162A (en) * | 2014-12-09 | 2016-07-06 | 中国科学院上海高等研究院 | Household garbage low-temperature pyrolysis system and method based on process decoupling and scrubbing combustion |
CN105737163A (en) * | 2014-12-09 | 2016-07-06 | 中国科学院上海高等研究院 | Household garbage internal circulation sealed low-temperature pyrolysis system and method based on decoupling combustion |
CN105737162B (en) * | 2014-12-09 | 2019-06-25 | 中国科学院上海高等研究院 | The house refuse low temperature pyrogenation system and method for Kernel-based methods decoupling and gas washing burning |
CN105737163B (en) * | 2014-12-09 | 2020-01-07 | 中国科学院上海高等研究院 | Household garbage low-temperature pyrolysis system and method based on decoupling combustion |
RU2588220C1 (en) * | 2015-01-19 | 2016-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Method for combustion of low-calorie fuel |
RU2725411C2 (en) * | 2018-12-17 | 2020-07-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" | Method of solid domestic wastes plasma recycling and mobile installation for implementation thereof |
RU2731729C1 (en) * | 2019-07-01 | 2020-09-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Processing complex of solid municipal wastes with automated sorting of inorganic part and plasma gasification of organic residue |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cai et al. | Thermal plasma treatment of medical waste | |
CA2708860C (en) | Method and device for reprocessing co2-containing exhaust gases | |
CN101903501B (en) | Autothermic method for the continuous gasification of substances rich in carbon | |
KR100445363B1 (en) | Waste treatment apparatus and method through vaporization | |
JP5890440B2 (en) | Waste treatment method and apparatus | |
US9410095B2 (en) | Method of gasification of biomass using gasification island | |
CN110527560A (en) | A kind of organic solid waste cleaning disposal of resources method | |
CA2594842A1 (en) | Waste treatment process and apparatus | |
Helsen et al. | Waste-to-Energy through thermochemical processes: matching waste with process | |
US20090241420A1 (en) | System of the chemical engineering processes generating energy and utilizing municipal solid waste or a carbon content material mixture | |
Bosmans et al. | Energy from waste: review of thermochemical technologies for refuse derived fuel (RDF) treatment | |
JP2009262047A (en) | Method for utilizing waste material containing sludge in coal boiler for power generation | |
RU2478169C1 (en) | Plasma-chemical method of processing solid domestic and industrial wastes | |
JP5180917B2 (en) | Waste melting treatment method and waste melting treatment apparatus | |
WO2008092964A1 (en) | Liquid and liquid/gas stabilized plasma assisted combustion/gasification process | |
CN106765142A (en) | Solid waste classification gasification system | |
US9079767B2 (en) | Countercurrent gasification using synthesis gas as the working medium | |
RU2570331C1 (en) | Method for processing solid household and industrial wastes and device for thereof realisation | |
RU2249766C2 (en) | Method of incineration of solid household and other organic wastes and a device for its realization | |
JP3707754B2 (en) | Waste treatment system and method and cement produced thereby | |
JP2005249310A (en) | Waste melting and treating method using lumpy biomass | |
Rana et al. | Assessment of energy consumption and environmental safety measures in a plasma pyrolysis plant for eco-friendly waste treatment | |
Sergeev et al. | Gasification and plasma gasification as type of the thermal waste utilization | |
CN112303631A (en) | System and method for cooperation of pyrolysis and gasification of household garbage and chemical chain combustion | |
CN112831350A (en) | Device and method for preparing hydrogen-rich synthesis gas from household garbage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130924 |