RU2629721C2 - Device for thermal treatment of hazardous waste - Google Patents

Device for thermal treatment of hazardous waste Download PDF

Info

Publication number
RU2629721C2
RU2629721C2 RU2015115329A RU2015115329A RU2629721C2 RU 2629721 C2 RU2629721 C2 RU 2629721C2 RU 2015115329 A RU2015115329 A RU 2015115329A RU 2015115329 A RU2015115329 A RU 2015115329A RU 2629721 C2 RU2629721 C2 RU 2629721C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thermolysis
waste
reactor
carbon residue
treatment
Prior art date
Application number
RU2015115329A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015115329A (en
Inventor
Сергей Яковлевич Чернин
Original Assignee
Сергей Яковлевич Чернин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Яковлевич Чернин filed Critical Сергей Яковлевич Чернин
Priority to RU2015115329A priority Critical patent/RU2629721C2/en
Publication of RU2015115329A publication Critical patent/RU2015115329A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2629721C2 publication Critical patent/RU2629721C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B01D53/323—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 by electrostatic effects or by high-voltage electric fields
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation

Abstract

FIELD: machine engineering.
SUBSTANCE: device for thermal treatment of hazardous waste which contains sequentially linked storage hopper, thermolysis reactor with a hopper feed unit and a lower discharge device, a tank for cooling (quenching) the carbon residue of waste thermolysis, a temporary storage hopper for the carbon residue with a sampling system for express toxicity analysis and installation of plasma afterburning of the carbon residue with a receiving slag bath, as well as a fractionation line with a packed scrubber, an adsorber and column apparatus for isolating liquid hydrocarbon fraction of thermolysis and uncondensed synthesis gas products used as secondary fuel in a thermolysis reactor, purification system of industrial sewage, three stage purification of thermolysis reactor flue gases. The thermolysis reactor contains at least one thermolysis chamber, the gas treatment system contains three stages of treatment with the extraction of heavy metal oxides, and the water treatment system includes three stages of physico-chemical treatment.
EFFECT: increased degree of treatment, reduced operating costs, the possibility of combined loading and processing of non-uniform solid, liquid and pasty waste, increased reactor productivity, increased energy efficiency.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для термического обезвреживания опасных отходов, а также отсортированных органических компонентов твердых бытовых отходов, углерод - и углеводородсодержащих отходов, в том числе нефтешламов, отходов предприятий органического синтеза, иловых осадков канализационных очистных сооружений, отходов медицинских и лечебно-профилактических учреждений и прочих горючих, биоразлагаемых отходов.The invention relates to a device for the thermal disposal of hazardous waste, as well as sorted organic components of solid household waste, carbon and hydrocarbon-containing waste, including oil sludge, organic synthesis waste, sludge from sewage treatment plants, waste from medical and medical institutions and others combustible, biodegradable waste.

Известен реактор пиролиза, включающий систему параллельных труб, соединенных ретурбентами, заполненных катализаторами и помещенных в радиантную секцию трубчатой печи (SU 1787046, 1993). Недостатком реактора является большое гидравлическое сопротивление реакционных труб, заполненных катализаторами, в которых процесс пиролиза проходит при высоком давлении и образовании значительного количества смолянистых веществ, дезактивирующих катализатор. Также важным недостатком предложенной конструкции является невозможность переработки твердых опасных отходов.A known pyrolysis reactor, comprising a system of parallel pipes connected by returbents, filled with catalysts and placed in the radiant section of the tube furnace (SU 1787046, 1993). The disadvantage of the reactor is the high hydraulic resistance of the reaction tubes filled with catalysts, in which the pyrolysis process takes place at high pressure and the formation of a significant amount of resinous substances that deactivate the catalyst. Another important drawback of the proposed design is the inability to process solid hazardous waste.

Известен способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов, включающий их предварительную обработку, загрузку в реактор, нагрев, сушку, высокотемпературный пиролиз и сжигание пиролизного газа с образованием продуктов переработки в газообразной и жидкой фазе, вывод продуктов переработки из реактора (RU 2544949, 2014). Недостатком данного способа являются высокая энергоемкость последовательно проводимых процессов нагрева, сушки и пиролиза, низкие коэффициенты теплопередачи при высокотемпературном пиролизе (10-60 Вт/м2⋅К), отсутствие методов снижения экологической опасности от вредных выбросов, образующихся при сжигании и дожиге пиролизного газа, отсутствие методов контроля качества и безопасной выгрузки углеродного остатка пиролиза отходов.A known method of processing solid domestic and industrial wastes, including their preliminary treatment, loading into a reactor, heating, drying, high-temperature pyrolysis and burning of pyrolysis gas with the formation of processed products in the gaseous and liquid phase, withdrawal of processed products from the reactor (RU 2544949, 2014). The disadvantage of this method is the high energy consumption of sequentially conducted processes of heating, drying and pyrolysis, low heat transfer coefficients during high-temperature pyrolysis (10-60 W / m 2 ⋅K), the absence of methods to reduce environmental hazards from harmful emissions resulting from the combustion and afterburning of pyrolysis gas, lack of quality control methods and safe discharge of the carbon residue of pyrolysis of waste.

Известен способ переработки горючих углерод - и/или углеводородсодержащих продуктов, включающий подготовку шихты из продуктов переработки и их последовательную послойную переработку в реакторе в присутствии насадки при подаче кислородсодержащего агента и водяного пара, и включающий стадии разогрева шихты, пиролиза горючих составляющих, коксования, горения, образования твердого остатка, образования парогазовой смеси, охлаждение парогазовой смеси с осаждением части твердых и жидких частиц и ее выведение из рабочего пространства реактора (RU 2495076, 2012). Недостатком данного изобретения является высокая энергоемкость процессов пиролиза, коксования и образования твердого остатка, быстрый износ и загрязнение насадки в реакторе, отсутствие методов снижения экологической опасности образующихся продуктов горения.A known method of processing combustible carbon - and / or hydrocarbon-containing products, including the preparation of the mixture from the processed products and their sequential layer-by-layer processing in the reactor in the presence of a nozzle when applying an oxygen-containing agent and water vapor, and including the stages of heating the mixture, pyrolysis of combustible components, coking, burning, formation of a solid residue, formation of a gas-vapor mixture, cooling of a gas-vapor mixture with the deposition of part of solid and liquid particles and its removal from the working space ora (RU 2495076, 2012). The disadvantage of this invention is the high energy intensity of the pyrolysis, coking and formation of solid residue, rapid wear and pollution of the nozzle in the reactor, the lack of methods to reduce the environmental hazard of the resulting combustion products.

Известно устройство для термической переработки несортированных отходов, включающее узел подачи отходов, узел нагрева отходов, узел газификации углерода и узел вывода шлаковых продуктов (RU 2013125405, 2013). Недостатком данного устройства являются высокие капитальные и эксплуатационные расходы, и как следствие, экономическая неэффективность газификации углеродного остатка в сравнении с традиционными методами сжигания.A device is known for the thermal processing of unsorted waste, including a waste feed unit, a waste heating unit, a carbon gasification unit, and a slag output unit (RU 2013125405, 2013). The disadvantage of this device is the high capital and operating costs, and as a result, the economic inefficiency of gasification of the carbon residue in comparison with traditional combustion methods.

Наиболее близким к изобретению устройством является устройство для переработки бытовых и производственных отходов, включающее в себя измельчитель отходов, камерную секционную печь карбонизации для физико-химического разложения органических компонентов под действием тепловой обработки с активацией электромагнитным сверхвысокочастотным излучением, колонные аппараты для ректификации фракций углеводородов (смол), скруббер для осушки и последующего дожигания низконапорных газов в печи (RU 2013126238, 2013). Недостатком данного устройства является отсутствие методов контроля и снижения экологической опасности углеродного остатка, образующегося в процессе физико-химического разложения отходов, отсутствие методов контроля и снижения экологической опасности при переработке отходов с повышенным содержанием тяжелых металлов (таких как медь, железо, никель, ртуть, кадмий, свинец, мышьяк), отсутствие методов предварительной очистки образующихся сточных вод.Closest to the invention, the device is a device for processing household and industrial waste, including a waste shredder, a sectional carbonization furnace for physicochemical decomposition of organic components under the influence of heat treatment with activation of electromagnetic microwave radiation, column apparatus for the rectification of hydrocarbon fractions (resins) scrubber for drying and subsequent afterburning of low-pressure gases in a furnace (RU 2013126238, 2013). The disadvantage of this device is the lack of methods to control and reduce the environmental hazard of the carbon residue generated during the physico-chemical decomposition of waste, the lack of methods to control and reduce environmental hazard in the processing of waste with a high content of heavy metals (such as copper, iron, nickel, mercury, cadmium , lead, arsenic), the lack of methods for preliminary treatment of wastewater.

Задачей, решаемой в изобретении, является создание устройства, которое бы позволяло увеличить производительность реакторов при повышенной энергоэффективности.The problem solved in the invention is the creation of a device that would allow to increase the productivity of reactors with high energy efficiency.

Технический результат, достигаемый в изобретении, заключается в увеличении степени обезвреживания (массы обезвреженного остатка по отношению к исходной массе опасных отходов) до 90-95%, в уменьшении эксплуатационных расходов, в возможности комбинированной загрузки и переработки неоднородных по составу твердых, жидких и пастообразных отходов, в повышении производительности реакторов, в повышении энергоэффективности.The technical result achieved in the invention is to increase the degree of neutralization (mass of the neutralized residue relative to the initial mass of hazardous waste) to 90-95%, to reduce operating costs, the possibility of combined loading and processing of heterogeneous composition of solid, liquid and pasty waste , in increasing the productivity of reactors, in improving energy efficiency.

Сущность изобретения заключается в достижении указанного технического результата в устройстве для термического обезвреживания опасных отходов, которое содержит последовательно связанные накопительный бункер, термолизный реактор с загрузочным питателем и нижним разгрузочным устройством, емкость для охлаждения (тушения) углеродного остатка термолиза отходов, бункер временного складирования углеродного остатка с системой пробоотбора для экспресс-анализа токсичности и установку плазменного дожига углеродного остатка с приемной шлаковой ванной, а также линию фракционирования с насадочным скруббером, адсорбером и колонными аппаратами для выделения жидкой углеводородной фракции продуктов термолиза и несконденсированного синтез-газа, используемого в качестве вторичного топлива в реакторе термолиза, систему водоочистки производственных сточных вод, трехстадийную очистку дымовых газов термолизного реактора, при этом реактор термолиза содержит по крайней мере одну камеру термолиза, система газоочистки содержит три стадии очистки с извлечением окислов тяжелых металлов, а система водоочистки включает в себя три ступени физико-химической очистки.The invention consists in achieving the technical result in a device for the thermal disposal of hazardous waste, which contains sequentially connected storage hopper, a thermolysis reactor with a loading feeder and a lower unloading device, a container for cooling (extinguishing) the carbon residue of thermolysis of waste, a hopper for temporary storage of carbon residue with a sampling system for express toxicity analysis and a plasma residue afterburner a bathtub, as well as a fractionation line with a nozzle scrubber, adsorber and column apparatus for separating the liquid hydrocarbon fraction of thermolysis products and non-condensed synthesis gas used as secondary fuel in the thermolysis reactor, a wastewater water treatment system, a three-stage purification of flue gases of a thermolysis reactor, while the thermolysis reactor contains at least one thermolysis chamber, the gas purification system contains three stages of purification with the extraction of heavy metal oxides llov and purification system includes a three-stage physicochemical purification.

В предпочтительном варианте выполнения линия фракционирования выполнена с возможностью подачи сконденсированной фракции вместе с промывной водой непосредственно на систему водоочистки и сброса производственных сточных вод.In a preferred embodiment, the fractionation line is configured to supply a condensed fraction together with the wash water directly to the water treatment and discharge system of the production wastewater.

Кроме того, узел загрузки сырья термолизного реактора выполнен в виде шнекового питателя, установленного под углом от 5 до 20°, оборудованного загрузочным желобом с внутренним спиралевидным безвальным шнеком для комбинированной загрузки и переработки неоднородных по составу твердых, жидких и пастообразных отходов.In addition, the loading unit for the raw materials of the thermolysis reactor is made in the form of a screw feeder installed at an angle of 5 to 20 °, equipped with a loading chute with an internal spiral shaftless screw for the combined loading and processing of solid, liquid, and paste-like wastes that are heterogeneous in composition.

Изобретение поясняется чертежом, где на рисунке изображена схема устройства для термического обезвреживания опасных отходов.The invention is illustrated in the drawing, where the figure shows a diagram of a device for thermal disposal of hazardous waste.

Устройство для термического обезвреживания опасных отходов содержит последовательно связанные накопительный бункер 1, термолизный реактор 2 с загрузочным шнековым питателем 3 и нижним разгрузочным устройством 4, емкость 5 для охлаждения (тушения) углеродного остатка термолиза отходов, бункер 6 временного складирования углеродного остатка с системой 7 пробоотбора для экспресс-анализа токсичности и установку 8 плазменного дожига углеродного остатка с приемной шлаковой ванной 9. Связь между накопительным бункером 1 и термолизным реактором осуществляется с помощью установленного в нижней части бункера разгрузочного устройства (шибера) 10 и шнековых конвейеров 11 и 12, а также промежуточного расходного бункера 13, который установлен с возможностью взаимодействия с загрузочным питателем 3 термолизного реактора 2. При этом жидкие и пастообразные отходы, подлежащие переработке, из накопительного бункера 1 к загрузочному питателю 3 подаются с помощью винтового насоса 14.A device for thermal disposal of hazardous waste contains a sequentially connected storage hopper 1, a thermolysis reactor 2 with a loading screw feeder 3 and a lower unloading device 4, a container 5 for cooling (extinguishing) the carbon residue of thermolysis of waste, a hopper 6 for temporary storage of carbon residue with a sampling system 7 for rapid toxicity analysis and installation of 8 plasma residue afterburning carbon residue with a receiving slag bath 9. Connection between storage hopper 1 and thermolysis reactor is carried out using the discharge device (gate) 10 installed in the lower part of the hopper and screw conveyors 11 and 12, as well as an intermediate feed hopper 13, which is installed with the possibility of interaction with the loading feeder 3 of the thermolysis reactor 2. Moreover, liquid and paste-like waste to be processed , from the storage hopper 1 to the feed feeder 3 are fed using a screw pump 14.

Загрузочный шнековый питатель 3 установлен под наклоном под углом от 5 до 20° к реактору 2 с таким расчетом, чтобы транспортировка отходов осуществлялась самотеком при действии гравитационных сил и оборудован спиралевидным безвальным шнеком, благодаря чему увеличивается пропускная способность питателя 3 и возможна транспортировка липких и высоковязких отходов.The loading screw feeder 3 is installed at an angle from 5 to 20 ° to the reactor 2 so that the waste is transported by gravity under the influence of gravitational forces and is equipped with a spiral shaftless screw, which increases the throughput of the feeder 3 and the transportation of sticky and highly viscous waste .

Термолизный реактор 2 состоит по меньшей мере из одной рабочей камеры, которая имеет форму прямоугольного параллелепипеда и выполнена из жаропрочной нержавеющей стали с наружной футеровкой из огнеупорных материалов, закрепленных на внешних металлоконструкциях. Каждая из камер термолизного реактора 2 снабжена загрузочными штуцерми, которые соединены с рабочими камерами термолизного реактора фланцевыми соединениями с вмонтированными шиберными затворами, оборудованными электроприводом (не показано). При выполнении в реакторе нескольких камер в нем предусмотрены параллельные отопительные простенки, в которые подается тепло, вырабатываемое от сжигания энергоносителя (газообразного, твердого или жидкого углеводородного топлива). Для обогрева камер реактора с наружных сторон предусмотрена горелка 15, которая сжигает рабочее топливо (газ из газопровода, подводимый по линии 16, и воздух, подводимый по линии 17). При этом тепло образующееся при сжигании рабочего топлива в горелке 15, движется в пространствах между наружной поверхностью стенок камер и внутренней поверхностью футеровки. Расчетная температура стенки рабочей камеры составляет от 900 до 1050°С. Температура перерабатываемой среды внутри камеры термолизного реактора составляет от 500 до 950°С. При указанной температуре в инертной бескислородной среде осуществляются физико-химические реакции разложения углеродсодержащих компонентов отходов на летучую фракцию и твердый коксовый (углеродный) остаток.Thermolysis reactor 2 consists of at least one working chamber, which has the shape of a rectangular parallelepiped and is made of heat-resistant stainless steel with an outer lining of refractory materials mounted on external metal structures. Each of the chambers of the thermolysis reactor 2 is equipped with loading fittings, which are connected to the working chambers of the thermolysis reactor with flange connections with mounted gate valves equipped with an electric drive (not shown). When several chambers are carried out in the reactor, parallel heating walls are provided in it, into which heat is generated from the combustion of an energy carrier (gaseous, solid or liquid hydrocarbon fuel). To heat the reactor chambers from the outside, a burner 15 is provided, which burns working fuel (gas from the gas pipeline supplied through line 16 and air supplied through line 17). While the heat generated during the combustion of the working fuel in the burner 15, moves in the spaces between the outer surface of the walls of the chambers and the inner surface of the lining. The estimated temperature of the wall of the working chamber is from 900 to 1050 ° C. The temperature of the processed medium inside the chamber of the thermolysis reactor is from 500 to 950 ° C. At this temperature, in an inert oxygen-free environment, physicochemical reactions of the decomposition of the carbon-containing components of the waste into a volatile fraction and a solid coke (carbon) residue are carried out.

Ширина рабочих камер термолизного реактора 2 составляет 300 мм, что обусловлено глубиной прогрева стационарного слоя вещества в камере. Число рабочих камер термолизного реактора 2 определяется расчетным путем, исходя из цикла термолизной деструкции вещества в камере и необходимой производительности по входящему потоку отходов с учетом их насыпной плотности (удельного веса).The width of the working chambers of thermolysis reactor 2 is 300 mm, which is due to the depth of heating of the stationary layer of the substance in the chamber. The number of working chambers of thermolysis reactor 2 is determined by calculation, based on the cycle of thermolysis of the destruction of the substance in the chamber and the required productivity for the incoming waste stream, taking into account their bulk density (specific gravity).

Разгрузочное устройство 4 выполнено в виде шнекового транспортера, который установлен в нижней разгрузочной зоне камер термолизного реактора 2, причем в нижней разгрузочной зоне реактора предусмотрены разгрузочные штуцеры (не показано), которые через фланцевое соединение с вмонтированным шиберным затвором 18, оборудованным электроприводом, соединены со шнеком разгрузочного устройства 4.The unloading device 4 is made in the form of a screw conveyor, which is installed in the lower discharge zone of the chambers of the thermolysis reactor 2, and in the lower discharge zone of the reactor discharge unions (not shown) are provided, which are connected to the screw through a flange connection with a mounted gate valve 18 equipped with an electric actuator unloading device 4.

Для более полного обезвреживания твердых продуктов термолиза в устройстве имеется емкость 5 для охлаждения (тушения) углеродного остатка термолиза отходов, бункер 6 временного складирования углеродного остатка с системой 7 пробоотбора для экспресс-анализа токсичности и установка 8 плазменного дожига углеродного остатка с приемной шлаковой ванной 9. Емкость 5 для охлаждения (тушения) углеродного остатка термолиза отходов соединена с нижним разгрузочным устройством 4 термолизного реактора 2 через приемный скребковый конвейер 19 закрытого типа со стальными пластинами, по которым горячий термолизный остаток направляется в емкость 5 для охлаждения (тушения).For a more complete neutralization of solid thermolysis products, the device has a container 5 for cooling (extinguishing) the carbon residue of the waste thermolysis, a hopper 6 for temporary storage of the carbon residue with a sampling system 7 for toxic toxicity analysis, and a plasma residue afterburning unit 8 with a receiving slag bath 9. The tank 5 for cooling (extinguishing) the carbon residue of thermolysis of waste is connected to the lower unloading device 4 of the thermolysis reactor 2 through the receiving scraper conveyor 19 of the closed ipa with steel plates, for which the hot thermolysis residue is sent to the container 5 for cooling (quenching).

Емкость 5 для тушения оборудована шлюзовым дозатором 20 в верхней части и выполнена с возможностью продува поступающего в нее углеродного остатка термолиза циркулирующими газами (воздухом или азотом и иными инертными газообразными средами). При этом происходит теплообмен при непосредственном контакте теплоносителей. Для выгрузки из емкости 5 охлажденного до 80°С углеродного остатка предусмотрен нижний шлюзовый дозатор 21, который связан со шнековым конвейером 22, который, в свою очередь, связан с бункером 6 временного складирования, имеющим систему 7 пробоотбора для определения класса опасности отхода экспресс-методом (в частности, биотестированием). Для отвода циркулирующих в емкости 5 газов предусмотрена линия 23.The extinguishing tank 5 is equipped with a gateway dispenser 20 in the upper part and is configured to purge the carbon residue of thermolysis entering it with circulating gases (air or nitrogen and other inert gaseous media). In this case, heat exchange occurs with direct contact of the coolants. To unload the carbon residue cooled to 80 ° С from the tank 5, a lower lock batcher 21 is provided, which is connected to a screw conveyor 22, which, in turn, is connected to a temporary storage hopper 6, which has a sampling system 7 for determining the hazard class of waste by express method (in particular, biotesting). For the removal of gases circulating in the tank 5, a line 23 is provided.

Бункер 6 временного хранения имеет в нижней части два шиберных затвора - 24 и 25, один из которых - 24 - предназначен для выгрузки термолизного остатка для его утилизации или захоронения, а другой - 25 - для подачи на скребковый конвейер 26 закрытого типа, который связан с установкой 8 плазменного дожига через ее дозатор 27.The temporary storage hopper 6 has two slide gates in the lower part - 24 and 25, one of which - 24 - is designed to unload the thermolysis residue for its disposal or burial, and the other - 25 - for feeding to the scraper conveyor 26 of a closed type, which is connected with setting 8 plasma afterburning through its dispenser 27.

Установка 8 плазменного дожига представляет собой вертикальный цилиндрический шахтный реактор, выполненный из огнеупорных материалов с корундовым покрытием в высокотемпературной зоне, в которой с внутренней стороны установлены газоразрядные плазмотроны, создающие поток низкотемпературной воздушной плазмы с температурой 1500°С. Углеродный остаток загружается через шлюзовый дозатор 27 в среднем сечении шахтного реактора. При прохождении высокотемпературной зоны реактора углеродный остаток подвергается полному сжиганию, образующийся шлак расплавляется и вытекает из нижней разгрузочной зоны в приемную шлаковую ванну 9 установки, где затвердевает, остекловывается и отгружается на захоронение либо утилизацию внешним потребителям.Plasma afterburner 8 is a vertical cylindrical shaft reactor made of refractory materials with corundum coating in a high-temperature zone, in which gas-discharge plasmatrons are installed from the inside, creating a stream of low-temperature air plasma with a temperature of 1500 ° C. The carbon residue is loaded through the lock batcher 27 in the middle section of the shaft reactor. When passing through the high-temperature zone of the reactor, the carbon residue is completely burned, the resulting slag is melted and flows from the lower discharge zone to the receiving slag bath 9 of the installation, where it solidifies, vitrifies and is shipped for disposal or disposal to external consumers.

Для отвода газообразных продуктов горения термолизного остатка в потоке плазмы предусмотрена линия 28.For the removal of gaseous products of combustion of the thermolysis residue in the plasma stream, line 28 is provided.

Для очистки газов, нагретых в емкости для тушения, предусмотрены циклон 29 для обеспыливания и газопромыватель-скруббер 30 для мокрой очистки с охлаждением. В циклон 29 газы из емкости для тушения поступают по линии 23, а из циклона в газопромыватель-скруббер 30 - по линии 31 через газодувку 32. К газопромывателю-скрубберу 30 предусмотрен подвод технической воды по линии 33 и отвод стока мокрой очистки по линии 34 на градирню 35, снабженную вентилятором 36 для охлаждения во встречном потоке холодного атмосферного воздуха, подаваемого на вентилятор 36.For the purification of gases heated in the extinguishing container, a cyclone 29 for dedusting and a gas scrubber-scrubber 30 for wet cleaning with cooling are provided. Gases enter cyclone 29 from the extinguishing tank through line 23, and from cyclone to gas scrubber 30 through line 31 through gas blower 32. Supply of process water through line 33 and drainage of wet cleaning through line 34 to the gas scrubber 30 cooling tower 35, equipped with a fan 36 for cooling in the oncoming stream of cold atmospheric air supplied to the fan 36.

Градирня 35 по охлажденному стоку мокрой очистки связана по линии 37 с тонкослойным отстойником 38 со шнековой выгрузкой осадка с помощью шнекового транспортера 39 с последующей доставкой осадка по линии 40 на конвейер 22.The cooling tower 35 through wet chilled effluent is connected via line 37 to a thin-layer sump 38 with auger discharge of sludge using a screw conveyor 39 with subsequent delivery of sludge through line 40 to conveyor 22.

Для отвода очищенных и охлажденных газов из газопромывателя-скруббера 30 предусмотрена линия 41 с газодувкой 42, связанная с емкостью 5 для тушения.For the removal of purified and cooled gases from the scrubber gas scrubber 30, a line 41 is provided with a gas blower 42 connected to the extinguishing tank 5.

Для отвода образующейся летучей парогазовой фракции термолизной деструкции отходов из реактора 2 термолиза предусмотрена линия 43 с газодувкой 44 для подачи на линию фракционирования в насадочный скруббер 45 на промывание, к которому по линии 46 подводится техническая вода. В скруббере 45 осуществляется контакт с охлаждающей промывной водой, вследствие чего обеспечивается конденсация паров жидких углеводородов (смол) - продуктов реакций разложения ТБО (твердых бытовых отходов), содержащихся в исходной парогазовой фазе. Несконденсированные газы, содержащие преимущественно ацетилен, этилен, метан, аммиак, водород, оксиды углерода (II) и (IV) и т.д., выводят из скруббера 45 в адсорбер 47 по линии 48 на осушку в слое адсорбента (главным образом, силикагеля), после чего направляют на дожигание в реактор 2 термолиза по линии 49 с газодувкой 50 в камеры сгорания в качестве вторичного газового топлива.For the removal of the resulting volatile vapor-gas fraction of thermolysis of waste destruction from the thermolysis reactor 2, a line 43 with a gas blower 44 is provided for feeding the fractionation line to the nozzle scrubber 45 for washing, to which technical water is supplied via line 46. In the scrubber 45, contact is made with cooling washing water, as a result of which condensation of liquid hydrocarbon vapors (resins), the products of decomposition of solid waste (solid household waste) contained in the initial vapor-gas phase, is ensured. Non-condensed gases, containing mainly acetylene, ethylene, methane, ammonia, hydrogen, carbon oxides (II) and (IV), etc., are removed from scrubber 45 to adsorber 47 via line 48 for drying in an adsorbent layer (mainly silica gel ), after which they are sent for afterburning to the thermolysis reactor 2 along line 49 with gas blowing 50 into the combustion chambers as secondary gas fuel.

Сконденсированную жидкую фракцию (углеводородные смолы) термолиза отходов в смеси с промывной водой из скруббера 45 сбрасывают в последующую систему водоотведения. Для очистки сбросов от скруббера 45 предусмотрена трехступенчатая система водоочистки - гравитационное отстаивание в тонкослойном отстойнике 38, в который сброс из скруббера 45 подается по линии 51, связанной также с напорным флотатором 52 для флотационной очистки, который далее на выходе связан с напорными сорбционными фильтрами 53 для тонкой физико-химической очистки. Данная система позволяет очистить сброс от взвешенных частиц, сажи, углеводородных смол, соединений тяжелых металлов, хлорид-, нитрат-, сульфат-, фосфат-ионов до приемлемых норм для биологической очистки на производственных или городских очистных сооружениях. Флотатор 52 имеет вход для ввода флотоагентов со склада.The condensed liquid fraction (hydrocarbon resins) of waste thermolysis in a mixture with washing water from a scrubber 45 is discharged into a subsequent drainage system. To clean the discharges from the scrubber 45, a three-stage water treatment system is provided - gravity sedimentation in a thin-layer sump 38, into which the discharge from the scrubber 45 is fed through line 51, which is also connected to a pressure flotator 52 for flotation treatment, which is further connected to pressure sorption filters 53 for fine physico-chemical treatment. This system allows you to clean the discharge of suspended particles, soot, hydrocarbon resins, heavy metal compounds, chloride, nitrate, sulfate, phosphate ions to acceptable standards for biological treatment at industrial or urban wastewater treatment plants. Flotator 52 has an input for entering flotation agents from the warehouse.

В случае переработки крупнотоннажных опасных отходов является экономически целесообразным обезвоживание сконденсированной в скруббере 45 жидкой фракции термолиза отходов методом ректификации в колонных аппаратах, где смолы подогреваются в испарителях водяным паром, выработанном на котле-утилизаторе в узле тушения углерода. Ректификацию проводят при атмосферном давлении либо под вакуумом (200…400 мм водяного столба), благодаря чему снижаются температуры кипения и происходит отгонка воды из углеводородной фракции. Обезвоженная жидкая углеводородная фракция подлежит утилизации внешним потребителям в качестве аналога-заменителя жидкого темного печного топлива с температурой кипения 100…250°С, практический выход ее составляет в среднем 10% из общей массы первоначальных углеродсодержащих компонентов отходов с расчетной влажностью 20%. При этом отогнанная вода в виде дистиллята ректификационных колонных аппаратов направляется частично на рецикл в качестве промывной воды насадочного скруббера, частично - на утилизацию в системы водоотведения в качестве производственных сточных вод.In the case of processing large-capacity hazardous waste, it is economically feasible to dehydrate the condensed liquid fraction of waste thermolysis condensed in a scrubber 45 by distillation method in column apparatuses, where the resins are heated in evaporators with water vapor generated on a recovery boiler in a carbon quenching unit. Rectification is carried out at atmospheric pressure or under vacuum (200 ... 400 mm water column), due to which the boiling points are reduced and water is distilled off from the hydrocarbon fraction. The dehydrated liquid hydrocarbon fraction should be disposed of by external consumers as an analogue substitute for liquid dark heating oil with a boiling point of 100 ... 250 ° C, its practical yield is on average 10% of the total mass of the initial carbon-containing waste components with an estimated humidity of 20%. At the same time, distilled water in the form of distillate of distillation column apparatus is sent partially for recycling as a washing water for the packed scrubber, and partially for disposal into wastewater systems as industrial wastewater.

Образующиеся в процессе обогрева реактора термолиза 2 продукты сгорания топлива (дымовые газы) отводят по линии 54 в адсорбер 55, в котором проводится термокаталитическая стадия очистки путем пропускания неохлажденных дымовых газов (температура более 700°С) через адсорбер 55, содержащий псевдоожиженный слой катализатора (прокаленного муллитокремнеземистого волокна с медно-кобальтовыми промоторами), с целью улавливания высокотоксичных окислов хлор- и фторорганических соединений (таких как диоксины, фураны, бензапирены, бифенилы, меркаптаны). По мере осмоления и загрязнения катализатор с обезвреженными веществами (класс опасности IV-V) выгружают механическим способом, направляют на регенерацию (повторный обжиг) либо утилизацию (захоронение).The products of fuel combustion (flue gases) formed during the heating of the thermolysis reactor 2 are discharged via line 54 to adsorber 55, in which the thermocatalytic purification step is carried out by passing uncooled flue gases (temperature above 700 ° C) through adsorber 55 containing a fluidized bed of catalyst (calcined mullite-siliceous fiber with copper-cobalt promoters) to capture highly toxic oxides of organochlorine and fluorine compounds (such as dioxins, furans, benzapyrenes, biphenyls, mercaptan ). As tarring and contamination, the catalyst with the neutralized substances (hazard class IV-V) is unloaded mechanically, sent for regeneration (re-firing) or disposal (disposal).

Подвергнутые первой стадии очистки газы из абсорбера 55 по линии 56 с газодувкой 57 подают на вторую стадию газоочистки (хемосорбцию) для коллективного удаления токсичных компонентов NH3, H2S, оксидов NxOy, SxOy, СО, СO2 из дымовых газов в насадочных скрубберах 58, 59, в которых осуществляют взаимодействие с хемосорбентом - водным раствором щелочи NaOH (концентрация 15% масс.) и карбамида (концентрация 10% масс.), в результате происходит химическая нейтрализация оксидов азота, серы, углерода и физическая абсорбция азота и сероводорода, с получением суспензии сульфата аммония (NH4)2SO4 и карбоната натрия Na2CO3, подлежащих сбросу в систему водоочистки. Хемосорбент приготовляют в реакторе-гомогенизаторе, куда предварительно подают воду, карбамид в кристаллическом виде и концентрированный водный раствор NaOH. В процессе хемосорбции дымовые газы охлаждаются с 400°С до 80…120°С.The gases from the absorber 55 subjected to the first stage of purification are fed through line 56 with gas blowing 57 to the second stage of gas purification (chemisorption) for the collective removal of toxic components NH 3 , H 2 S, oxides N x O y , S x O y , CO, CO 2 from flue gases in packed scrubbers 58, 59, in which they interact with chemisorbent - an aqueous solution of alkali NaOH (concentration of 15% by mass) and urea (concentration of 10% by mass), the result is a chemical neutralization of nitrogen oxides, sulfur, carbon and physical absorption of nitrogen and hydrogen sulfide, to obtain a suspension nzii ammonium sulfate (NH 4) 2 SO 4, and sodium carbonate Na 2 CO 3 to be reset in the purification system. A chemisorbent is prepared in a homogenizer reactor, to which water, urea in crystalline form and a concentrated aqueous NaOH solution are preliminarily fed. In the process of chemisorption, flue gases are cooled from 400 ° C to 80 ... 120 ° C.

Третьей стадией газоочистки является хемосорбция окислов тяжелых металлов, содержащихся в продуктах горения вторичного топлива, осуществляемая в насадочном скруббере 60 путем контактирования восходящего потока дымовых газов с водным раствором гашеной извести Са(ОН)2, в результате чего большинство тяжелых металлов, таких как железо, мышьяк, ртуть, кадмий, никель, ванадий, переходят в нерастворимые комплексные химические кальцийсодержащие соединения, которые далее осаждаются в напорных фильтрах и выводятся на захоронение либо утилизацию внешним потребителям. Для подвода газа к скрубберу 59 от скруббера 58 предусмотрена линия подвода 61 с газодувкой 61, от скруббера 59 к скрубберу 60 - линия подвода 63 с газодувкой 64. Реагенты подаются в скрубберы 58, 59, 60 от емкостей 65, 66, 67 соответственно. Туда же подается техническая вода.The third stage of gas purification is the chemisorption of heavy metal oxides contained in the secondary fuel combustion products, carried out in a nozzle scrubber 60 by contacting an upward flow of flue gases with an aqueous solution of hydrated lime Ca (OH) 2 , resulting in most heavy metals such as iron, arsenic , mercury, cadmium, nickel, vanadium, pass into insoluble complex chemical calcium-containing compounds, which are then deposited in pressure filters and disposed of for disposal or disposal th external customers. To supply gas to the scrubber 59 from the scrubber 58, a supply line 61 with a gas blower 61 is provided, from a scrubber 59 to a scrubber 60 a supply line 63 with a gas blower 64. The reagents are fed to the scrubbers 58, 59, 60 from containers 65, 66, 67, respectively. Technical water is also supplied there.

Для отвода очищенных газов в атмосферу предусмотрен дымосос 68, связанный по входу со скруббером 60, а по выходу - с трубой (для вывода в атмосферу).For the removal of purified gases into the atmosphere, a smoke exhauster 68 is provided, connected at the inlet to the scrubber 60, and at the outlet, to a pipe (for output to the atmosphere).

Скрубберы 58, 59, 60 по отработанным реагентам связаны с флотатором 52, флотошлам из которого направляется в накопительный бункер 1.The scrubbers 58, 59, 60 for spent reagents are connected with flotator 52, flotation sludge from which is sent to the storage hopper 1.

Дымовые газы от установки 8 плазменного дожига по линии 28 подводятся к адсорберу 55.Flue gases from the installation 8 of the plasma afterburning through line 28 are supplied to the adsorber 55.

Все линии подвода и отвода оснащены вентилями.All inlet and outlet lines are equipped with valves.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Направляемые на обезвреживание твердые отходы подвергаются предварительному измельчению и складированию в накопительном бункере 1, из которого с помощью шнековых конвейеров 11 и 12 и промежуточного расходного бункера 13 подаются в загрузочный желоб шнекового питателя. Направляемые на обезвреживание жидкие и пастообразные отходы поступают в некопительный бункер, откуда посредством винтового насоса 14 перекачиваются в загрузочный желоб шнекового питателя 3. Далее смешанные отходы (жидкие, пастообразные и твердые отходы в смеси либо в раздельном виде, в зависимости от морфологического состава исходных отходов, поступающих на переработку) шнековым питателем 3 транспортируются к загрузочным штуцерам, по которым выгружаются в рабочие камеры многокамерного термолизного реактора 2. Шнековый питатель установлен под наклоном под углом от 5 до 20° с таким расчетом, чтобы транспортировка отходов осуществлялась самотеком при действии гравитационных сил. Шнековый питатель 3 оборудован спиралевидным безвальным шнеком, благодаря чему увеличивается пропускная способность питателя и возможна транспортировка липких и высоковязких отходов. Загрузочные штуцера соединяются с рабочими камерами термолизного реактора фланцевыми соединениями с вмонтированными шиберными затворами, оборудованными электроприводом.The solid waste directed to neutralization is subjected to preliminary grinding and storage in the storage hopper 1, from which they are fed through the screw conveyors 11 and 12 and the intermediate feed hopper 13 into the loading chute of the screw feeder. The liquid and paste-like wastes sent for neutralization enter the non-storage hopper, from where they are pumped to the loading chute of the screw feeder 3 by means of a screw pump 14. Next, the mixed wastes (liquid, pasty and solid wastes in a mixture or separately, depending on the morphological composition of the initial wastes, arriving for processing) by a screw feeder 3 are transported to the loading fittings, through which they are unloaded into the working chambers of the multi-chamber thermolysis reactor 2. The screw feeder is installed it is inclined at an angle from 5 to 20 ° in such a way that the waste is transported by gravity under the action of gravitational forces. The screw feeder 3 is equipped with a spiral shaftless screw, which increases the capacity of the feeder and the transportation of sticky and highly viscous waste. The loading nipples are connected to the working chambers of the thermolysis reactor by flange connections with mounted slide gates equipped with an electric drive.

Реактор термолиза состоит по меньшей мере из одной рабочей камеры, которая имеет форму прямоугольного параллелепипеда и выполнена из жаропрочной нержавеющей стали с наружной футеровкой из огнеупорных материалов, закрепленных на внешних металлоконструкциях. Камера обогревается с наружных сторон теплом, передающимся от дымовых газов, образуемых при сжигании рабочего топлива в горелке 15 и движущихся в пространствах между наружной поверхностью стенок камеры и внутренней поверхностью футеровки. Расчетная температура стенки рабочей камеры составляет от 900 до 1050°С. Температура перерабатываемой среды внутри камеры термолизного реактора составляет от 500 до 950°С. При указанной температуре в инертной бескислородной среде осуществляются физико-химические реакции разложения углеродсодержащих компонентов отходов на летучую фракцию и твердый коксовый (углеродный) остаток.The thermolysis reactor consists of at least one working chamber, which has the shape of a rectangular parallelepiped and is made of heat-resistant stainless steel with an outer lining of refractory materials mounted on external metal structures. The chamber is heated from the outside by heat transferred from the flue gases generated during the burning of the working fuel in the burner 15 and moving in the spaces between the outer surface of the chamber walls and the inner surface of the lining. The estimated temperature of the wall of the working chamber is from 900 to 1050 ° C. The temperature of the processed medium inside the chamber of the thermolysis reactor is from 500 to 950 ° C. At this temperature, in an inert oxygen-free environment, physicochemical reactions of the decomposition of the carbon-containing components of the waste into a volatile fraction and a solid coke (carbon) residue are carried out.

Ширина рабочих камер термолизного реактора составляет 300 мм, это обусловлено глубиной прогрева стационарного слоя вещества в камере. Число рабочих камер термолизного реактора определяется расчетным путем исходя из цикла термолизной деструкции вещества в камере и необходимой производительности по входящему потоку отходов с учетом их насыпной плотности (удельного веса).The width of the working chambers of the thermolysis reactor is 300 mm, this is due to the depth of heating of the stationary layer of the substance in the chamber. The number of working chambers of a thermolysis reactor is determined by calculation based on the cycle of thermolysis of the destruction of the substance in the chamber and the required productivity for the incoming waste stream, taking into account their bulk density (specific gravity).

Образующиеся летучие фракции термолизной деструкции отходов откачиваются газодувкой 44 по единому коллектору на линию фракционирования.The resulting volatile fractions of thermolysis waste destruction are pumped by gas blowing 44 through a single collector to the fractionation line.

Образующийся твердый углеродный остаток по завершению процесса термолиза выгружается из камеры разгрузочным шнековым транспортером 4, установленным в нижней разгрузочной зоне камер. Разгрузочный штуцер камеры соединяется с разгрузочным шнековым транспортером через фланцевое соединение с вмонтированным шиберным затвором 18, оборудованном электроприводом. Углеродный остаток термолиза отходов подается из камеры разгрузочным шнековым транспортером в приемный скребковый конвейер закрытого типа 19 со стальными пластинами, по которым горячий термолизный остаток направляется на узел охлаждения (тушения).The solid carbon residue formed at the end of the thermolysis process is discharged from the chamber by a discharge screw conveyor 4, which is installed in the lower discharge zone of the chambers. The unloading choke of the chamber is connected to the unloading screw conveyor through a flange connection with an integrated gate valve 18 equipped with an electric actuator. The carbon residue of the thermolysis of waste is fed from the chamber by an unloading screw conveyor to a closed-type receiving scraper conveyor 19 with steel plates, through which the hot thermolysis residue is sent to the cooling (extinguishing) unit.

Углеродный остаток термолиза при выгрузке из скребкового конвейера подается в емкость для тушения 5, в которой продувается циркулирующими газами (воздухом или азотом и иными инертными газообразными средами). При этом происходит теплообмен при непосредственном контакте теплоносителей, охлажденный до 80°С углеродный остаток направляется в бункер временного складирования 6. Нагретые циркулирующие газы подвергаются обеспыливанию в циклоне 29 и мокрой очистке с охлаждением в газопромывателе-скруббере 30. Далее сток мокрой очистки направляется в градирню 35, в которой охлаждается во встречном потоке холодного атмосферного воздуха, подаваемого вентилятором 36. Охлажденный сток мокрой очистки подлежит механическому осветлению (отстаиванию) в тонкослойном отстойнике 38 со шнековой выгрузкой осадка на конвейер 22. Очищенные и охлажденные газы тушения углеродного остатка после мокрой очистки подаются газодувкой 42 обратно в емкость для тушения 5.When unloading from the scraper conveyor, the carbon residue of thermolysis is fed into the extinguishing tank 5, in which it is blown with circulating gases (air or nitrogen and other inert gaseous media). In this case, heat exchange occurs with direct contact of the coolants, the carbon residue cooled to 80 ° C is sent to the temporary storage hopper 6. Heated circulating gases are dedusted in cyclone 29 and wet cleaned with cooling in a gas scrubber 30. Next, the wet cleaning effluent is sent to the cooling tower 35 , in which it is cooled in an oncoming stream of cold atmospheric air supplied by a fan 36. The cooled wet-cleaning effluent is subject to mechanical clarification (settling) into thin a billet sump 38 with a screw discharge of sediment to the conveyor 22. The cleaned and cooled quenching gases of the carbon residue after wet cleaning are fed by gas blower 42 back to the quenching tank 5.

В случае переработки крупнотоннажных опасных отходов в процессе тушения углеродного остатка цикрулирующие газы принимают значительное количество вторичной тепловой энергии. С целью ее регенерации предусматривается второй вариант реализации узла тушения углеродного остатка (не показано на схеме). При втором варианте газы тушения после обеспыливания в циклоне подаются в кожухотрубный котел-утилизатор (не показан), в котором контактируют через поверхность теплопередающих труб с водяным теплоносителем, который нагревается до парообразного состояния (температуры 90-130°С) и затем поступает внешним потребителям в виде вторичной тепловой энергии. Охлажденные в котле-утилизаторе циркулирующие газы подаются обратно в емкость для тушения углеродного остатка.In the case of the processing of large-tonnage hazardous waste in the process of extinguishing the carbon residue, the circulating gases receive a significant amount of secondary thermal energy. In order to regenerate it, a second embodiment of a carbon residue quenching unit (not shown in the diagram) is provided. In the second embodiment, the extinguishing gases after dedusting in a cyclone are fed into a shell-and-tube waste heat boiler (not shown), in which they are contacted through the surface of heat transfer pipes with a water heat carrier, which is heated to a vapor state (temperature 90-130 ° С) and then goes to external consumers in the form of secondary thermal energy. The circulating gases cooled in the recovery boiler are fed back to the carbon residue quench tank.

Охлажденный углеродный остаток в емкости временного хранения 6 проходит стадии пробоотбора через пробоотборник 7, определения класса опасности отхода экспресс-методом (в частности, биотестированием). При соответствии допустимым нормам термолизный остаток разгружается через шиберный затвор 24 и передается на захоронение либо утилизацию внешним потребителям. При несоответствии практически безопасному или малоопасному классу отходов термолизный остаток разгружается через шиберный затвор 25 и подается скребковым конвейером закрытого типа 26 в установку плазменного дожига 8, в которой сжигаются в потоке низкотемпературной воздушной плазмы при температуре 1500°С. Установка плазменного дожига представляет собой вертикальный цилиндрический шахтный реактор, выполненный из огнеупорных материалов с корундовым покрытием в высокотемпературной зоне, в которой с внутренней стороны установлены газоразрядные плазмотроны, создающие поток низкотемпературной воздушной плазмы с температурой 1500°С. Углеродный остаток загружается через шлюзовый дозатор 27 в среднем сечении шахтного реактора. При прохождении высокотемпературной зоны реактора углеродный остаток подвергается полному сжиганию, образующийся шлак расплавляется и вытекает из нижней разгрузочной зоны в приемную шлаковую ванну установки, где затвердевает, остекловывается и отгружается на захоронение либо утилизацию внешним потребителям. Газообразные продукты горения термолизного остатка в потоке плазмы объединяются с дымовыми газами реакторов термолиза, которые образуются от сжигания топлива реакторов, и направляются в систему газоочистки.The cooled carbon residue in the temporary storage tank 6 passes the stages of sampling through the sampler 7, determining the hazard class of waste by the express method (in particular, biotesting). Subject to acceptable standards, the thermolysis residue is discharged through the slide gate 24 and transferred to external consumers for disposal or disposal. In case of discrepancy with a practically safe or low-hazard class of waste, the thermolysis residue is discharged through a slide gate 25 and fed by a closed-type scraper conveyor 26 to a plasma afterburner 8, in which a low-temperature air plasma is burned at a temperature of 1500 ° C. The plasma afterburner is a vertical cylindrical shaft reactor made of refractory materials with corundum coating in a high-temperature zone, in which gas-discharge plasmatrons are installed on the inside, creating a stream of low-temperature air plasma with a temperature of 1500 ° C. The carbon residue is loaded through the lock batcher 27 in the middle section of the shaft reactor. When passing through the high-temperature zone of the reactor, the carbon residue is completely burned, the resulting slag is melted and flows from the lower discharge zone to the receiving slag bath of the installation, where it solidifies, vitrifies and is shipped for disposal or disposal to external consumers. The gaseous products of combustion of the thermolysis residue in the plasma stream are combined with the flue gases of the thermolysis reactors, which are formed from the combustion of the fuel of the reactors, and are sent to the gas purification system.

Образующаяся летучая парогазовая фракция термолизной деструкции отходов из реактора термолиза направляется на линию фракционирования в насадочный скруббер 45 на промывание, где осуществляется контакт с охлаждающей промывной водой, вследствие чего обеспечивается конденсация паров жидких углеводородов (смол) - продуктов реакций разложения ТБО, содержащихся в исходной парогазовой фазе. Несконденсированные газы, содержащие преимущественно ацетилен, этилен, метан, аммиак, водород, оксиды углерода (II) и (IV) и т.д., выводят из скруббера в адсорбер 47 на осушку в слое адсорбента (главным образом, силикагеля), после чего направляют на дожигание в реактор термолиза в камеры сгорания в качестве вторичного газового топлива.The resulting volatile vapor-gas fraction of thermolysis waste destruction from the thermolysis reactor is sent to the fractionation line to the nozzle scrubber 45 for washing, where contact is made with cooling washing water, which ensures the condensation of liquid hydrocarbon vapors (resins), the products of solid waste decomposition reactions contained in the initial vapor-gas phase . Non-condensed gases containing mainly acetylene, ethylene, methane, ammonia, hydrogen, carbon oxides (II) and (IV), etc., are removed from the scrubber to adsorber 47 for drying in an adsorbent layer (mainly silica gel), after which sent to the afterburning in the thermolysis reactor in the combustion chamber as a secondary gas fuel.

Сконденсированную жидкую фракцию (углеводородные смолы) термолиза отходов в смеси с промывной водой сбрасывают в последующую систему водоотведения. Перед сбросом в систему водоотведения стоки от скруббера 45 подвергаются, по меньшей мере, трехступенчатой системе водоочистки - гравитационному отстаиванию в тонкослойном отстойнике 38, флотационной очистке в напорном флотаторе 52, тонкой физико-химической очистке в напорных сорбционных фильтрах 53. Данная система позволяет очистить сброс от взвешенных частиц, сажи, углеводородных смол, соединений тяжелых металлов, хлорид-, нитрат-, сульфат-, фосфат-ионов до приемлемых норм для биологической очистки на производственных или городских очистных сооружениях.The condensed liquid fraction (hydrocarbon resins) of the thermolysis of waste in a mixture with washing water is discharged into a subsequent drainage system. Before being discharged into the wastewater system, the effluent from the scrubber 45 is subjected to at least a three-stage water treatment system — gravity settling in a thin-layer sump 38, flotation treatment in a pressure flotator 52, and fine-chemical cleaning in pressure sorption filters 53. This system allows you to clean the discharge from suspended particles, carbon black, hydrocarbon resins, heavy metal compounds, chloride, nitrate, sulfate, phosphate ions to acceptable standards for biological treatment at industrial or urban treatment s facilities.

В случае переработки крупнотоннажных опасных отходов является экономически целесообразным обезвоживание сконденсированной в скруббере 45 жидкой фракции термолиза отходов методом ректификацию в колонных аппаратах, где смолы подогреваются в испарителях водяным паром, выработанном на котле-утилизаторе в узле тушения углерода.In the case of processing of large-tonnage hazardous waste, it is economically feasible to dehydrate the liquid fraction of waste thermolysis condensed in the scrubber 45 using a rectification method in column units, where the resins are heated in the evaporators with water vapor generated on the recovery boiler in the carbon quenching unit.

Ректификацию проводят при атмосферном давлении либо под вакуумом (200...400 мм водяного столба), благодаря чему снижаются температуры кипения и происходит отгонка воды из углеводородной фракции. Обезвоженная жидкая углеводородная фракция подлежит утилизации внешним потребителям в качестве аналога-заменителя жидкого темного печного топлива с температурой кипения 100…250°С, практический выход ее составляет в среднем 10% из общей массы первоначальных углеродсодержащих компонентов отходов с расчетной влажностью 20%. При этом отогнанная вода в виде дистиллята ректификационных колонных аппаратов направляется частично на рецикл в качестве промывной воды насадочного скруббера, частично - на утилизацию в системы водоотведения в качестве производственных сточных вод.Rectification is carried out at atmospheric pressure or under vacuum (200 ... 400 mm of water), due to which boiling points are reduced and water is distilled off from the hydrocarbon fraction. The dehydrated liquid hydrocarbon fraction should be disposed of by external consumers as an analogue substitute for liquid dark heating oil with a boiling point of 100 ... 250 ° C, its practical yield is on average 10% of the total mass of the initial carbon-containing waste components with an estimated humidity of 20%. At the same time, distilled water in the form of distillate of distillation column apparatus is sent partially for recycling as a washing water for the packed scrubber, and partially for disposal into wastewater systems as industrial wastewater.

Образующиеся в процессе обогрева реактора термолиза продукты сгорания топлива (дымовые газы) направляют на трехстадийную газоочистку. Первая стадия газоочистки (термокаталитическая стадия) заключается в пропускании неохлажденных дымовых газов (температура более 700°С) через адсорбер 55, содержащий псевдоожиженный слой катализатора (прокаленного муллитокремнеземистого волокна с медно-кобальтовыми промоторами), с целью улавливания высокотоксичных окислов хлор- и фторорганических соединений (таких как диоксины, фураны, бензапирены, бифенилы, меркаптаны). По мере осмоления и загрязнения катализатор с обезвреженными веществами (класс опасности IV-V) выгружают механическим способом, направляют на регенерацию (повторный обжиг) либо утилизацию (захоронение).The products of fuel combustion (flue gases) formed during the heating of the thermolysis reactor are sent to a three-stage gas purification. The first stage of gas purification (thermocatalytic stage) consists in passing uncooled flue gases (temperature over 700 ° C) through an adsorber 55 containing a fluidized catalyst bed (calcined mullite-siliceous fiber with copper-cobalt promoters) in order to capture highly toxic oxides of chlorine and organofluorine compounds such as dioxins, furans, benzapyrenes, biphenyls, mercaptans). As tarring and contamination, the catalyst with the neutralized substances (hazard class IV-V) is unloaded mechanically, sent for regeneration (re-firing) or disposal (disposal).

Вторая стадия газоочистки (хемосорбция) предназначена для коллективного удаления токсичных компонентов NH3, H2S, оксидов NxOy, SxOy, СО, СO2 из дымовых газов в насадочных скрубберах 58, 59, в которых осуществляют взаимодействие с хемосорбентом - водным раствором щелочи NaOH (концентрация 15% масс.) и карбамида (концентрация 10% масс.), в результате происходит химическая нейтрализация оксидов азота, серы, углерода и физическая абсорбция азота и сероводорода, с получением суспензии сульфата аммония (NH4)2SO4 и карбоната натрия Na2СО3, подлежащих сбросу в систему водоочистки. Хемосорбент приготовляют в реакторе-гомогенизаторе, куда предварительно подают воду, карбамид в кристаллическом виде, и концентрированный водный раствор NaOH. В процессе хемосорбции дымовые газы охлаждаются с 400°С до 80…120°С.The second stage of gas purification (chemisorption) is intended for the collective removal of toxic components NH 3 , H 2 S, oxides N x O y , S x O y , CO, CO 2 from flue gases in packed scrubbers 58, 59, in which they interact with chemisorbent - an aqueous solution of alkali NaOH (concentration 15% wt.) and urea (concentration 10% wt.), the result is a chemical neutralization of nitrogen oxides, sulfur, carbon and physical absorption of nitrogen and hydrogen sulfide, to obtain a suspension of ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 and sodium carbonate Na 2 CO 3 to be discharged into the water treatment system. A chemisorbent is prepared in a homogenizer reactor, to which water, urea in crystalline form, and a concentrated aqueous NaOH solution are preliminarily fed. In the process of chemisorption, flue gases are cooled from 400 ° C to 80 ... 120 ° C.

Третьей стадией газоочистки является хемосорбция окислов тяжелых металлов, содержащихся в продуктах горения вторичного топлива, осуществляемая в насадочном скруббере 60 путем контактирования восходящего потока дымовых газов с водным раствором гашеной извести Са(ОН)2, в результате чего большинство тяжелых металлов, таких как железо, мышьяк, ртуть, кадмий, никель, ванадий, переходят в нерастворимые комплексные химические кальцийсодержащие соединения, которые далее осаждаются в напорных фильтрах и выводятся на захоронение либо утилизацию внешним потребителям.The third stage of gas purification is the chemisorption of heavy metal oxides contained in the secondary fuel combustion products, carried out in a nozzle scrubber 60 by contacting an upward flow of flue gases with an aqueous solution of hydrated lime Ca (OH) 2 , resulting in most heavy metals such as iron, arsenic , mercury, cadmium, nickel, vanadium, pass into insoluble complex chemical calcium-containing compounds, which are then deposited in pressure filters and disposed of for disposal or disposal th external customers.

Далее на выходе из скрубберов дымовые газы отгоняют дымососами 68 и через дымовую трубу 69 выбрасывают в атмосферу.Next, at the exit from the scrubbers, flue gases are driven off by exhaust fans 68 and emitted through the chimney 69 into the atmosphere.

Изобретение позволяет увеличить степень обезвреживания (массу обезвреженного остатка по отношению к исходной массе опасных отходов) до 90-95%, повысить энергоэффективность (на 25…30% в сравнении с известными аналогами) и производительность (до 60%) процессов разложения и карбонизации как углеродсодержащих органических отходов, так и низкосортных топлив в сравнении с известными аналогами. В устройстве осуществляются последовательные термолиз углеродсодержащих веществ посредством конвективной теплопередачи и плазменный дожиг токсичной части получаемого углеродного остатка термолиза, благодаря чему повышается теплотехнический коэффициент полезного действия, значение которого может достигать 92%, и скорость коксования (карбонизации) продуктов (до 250 мм/час в зависимости от теплофизических свойств и порозности материала). Кроме того, узлы загрузки и разгрузки сырья позволяют сократить эксплуатационные расходы, минимизировать использование подсобной транспортной инфраструктуры и трудоемких механизмов.The invention allows to increase the degree of neutralization (the mass of the neutralized residue relative to the initial mass of hazardous waste) up to 90-95%, to increase energy efficiency (by 25 ... 30% compared with known analogues) and productivity (up to 60%) of decomposition and carbonization processes as carbon-containing organic waste, and low-grade fuels in comparison with well-known analogues. The device implements sequential thermolysis of carbon-containing substances by convective heat transfer and plasma burns of the toxic part of the obtained carbon residue of thermolysis, thereby increasing the thermotechnical efficiency, which can reach 92%, and the rate of coking (carbonization) of products (up to 250 mm / hour, depending from thermophysical properties and porosity of the material). In addition, the nodes of loading and unloading of raw materials can reduce operating costs, minimize the use of auxiliary transport infrastructure and labor-intensive mechanisms.

Claims (3)

1. Устройство для термического обезвреживания опасных отходов, характеризующееся тем, что оно содержит последовательно связанные накопительный бункер, термолизный реактор с загрузочным питателем и нижним разгрузочным устройством, емкость для охлаждения (тушения) углеродного остатка термолиза отходов, бункер временного складирования углеродного остатка с системой пробоотбора для экспресс-анализа токсичности и установку плазменного дожига углеродного остатка с приемной шлаковой ванной, а также линию фракционирования с насадочным скруббером, адсорбером и колонными аппаратами для выделения жидкой углеводородной фракции продуктов термолиза и несконденсированного синтез-газа, используемого в качестве вторичного топлива в реакторе термолиза, систему водоочистки производственных сточных вод, трехстадийную очистку дымовых газов термолизного реактора, при этом реактор термолиза содержит по крайней мере одну камеру термолиза, система газоочистки содержит три стадии очистки с извлечением окислов тяжелых металлов, а система водоочистки включает в себя три ступени физико-химической очистки.1. A device for the thermal disposal of hazardous waste, characterized in that it contains a series-connected storage hopper, a thermolysis reactor with a feed feeder and a lower discharge device, a container for cooling (extinguishing) the carbon residue of thermolysis of waste, a hopper for temporary storage of carbon residue with a sampling system for rapid toxicity analysis and installation of a plasma afterburn of carbon residue with a receiving slag bath, as well as a fractionation line with a packed sk ubber, adsorber and column apparatus for separating the liquid hydrocarbon fraction of thermolysis products and non-condensed synthesis gas used as secondary fuel in the thermolysis reactor, a water treatment system for industrial wastewater, a three-stage purification of the flue gases of the thermolysis reactor, wherein the thermolysis reactor contains at least one a thermolysis chamber, a gas purification system contains three stages of purification with extraction of heavy metal oxides, and a water purification system includes three stages of physical o-chemical cleaning. 2. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что линия фракционирования выполнена с возможностью подачи сконденсированной фракции вместе с промывной водой непосредственно на систему водоочистки и сброса производственных сточных вод.2. The device according to p. 1, characterized in that the fractionation line is configured to supply a condensed fraction together with the wash water directly to the water treatment and discharge system of industrial wastewater. 3. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что узел загрузки сырья термолизного реактора выполнен в виде шнекового питателя, установленного под углом от 5 до 20°, оборудованного загрузочным желобом с внутренним спиралевидным безвальным шнеком для комбинированной загрузки и переработки неоднородных по составу твердых, жидких и пастообразных отходов.3. The device according to claim 1, characterized in that the feed unit of the thermolysis reactor feed is made in the form of a screw feeder installed at an angle of 5 to 20 °, equipped with a loading chute with an internal spiral shaftless screw for the combined loading and processing of non-uniform solid materials, liquid and pasty waste.
RU2015115329A 2015-04-24 2015-04-24 Device for thermal treatment of hazardous waste RU2629721C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015115329A RU2629721C2 (en) 2015-04-24 2015-04-24 Device for thermal treatment of hazardous waste

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015115329A RU2629721C2 (en) 2015-04-24 2015-04-24 Device for thermal treatment of hazardous waste

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015115329A RU2015115329A (en) 2016-11-20
RU2629721C2 true RU2629721C2 (en) 2017-08-31

Family

ID=57759595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015115329A RU2629721C2 (en) 2015-04-24 2015-04-24 Device for thermal treatment of hazardous waste

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2629721C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2666559C1 (en) * 2017-10-27 2018-09-11 Сергей Яковлевич Чернин Installation for thermal processing of waste
RU2670871C1 (en) * 2018-01-26 2018-10-25 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное Объединение "Экопроект" Heat treatment plant for wastewater polluted with biological agents of pathogenicity group i-iv
WO2020151774A1 (en) * 2019-01-25 2020-07-30 Ining S.R.O. Gasification device and plasma shutter with a microwave plazma slowing system of the gasification device
RU2747898C1 (en) * 2020-11-16 2021-05-17 Общество с ограниченной ответственностью «Технопарк» Installation for thermal destruction of predominantly solid municipal waste with production of carbon residue

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06123417A (en) * 1992-10-13 1994-05-06 Nippon Steel Corp Stable combustion in incinerator
RU2010152712A (en) * 2010-12-22 2012-06-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский авиационный техникум" (RU) METHOD FOR DISPOSAL OF SOLID DOMESTIC WASTE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU139148U1 (en) * 2013-10-30 2014-04-10 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ , от имени которой выступает МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТОРГОВЛИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) DEVICE FOR THERMOCHEMICAL DISPOSAL OF TOXIC SUBSTANCES
RU142256U1 (en) * 2013-10-30 2014-06-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) EXHAUST GAS CLEANING SYSTEM
RU2013126238A (en) * 2013-06-10 2014-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные транспортные системы" METHOD FOR PROCESSING HOUSEHOLD AND PRODUCTION WASTE IN FURNACE AND CARBON MATTER AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06123417A (en) * 1992-10-13 1994-05-06 Nippon Steel Corp Stable combustion in incinerator
RU2010152712A (en) * 2010-12-22 2012-06-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский авиационный техникум" (RU) METHOD FOR DISPOSAL OF SOLID DOMESTIC WASTE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2013126238A (en) * 2013-06-10 2014-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные транспортные системы" METHOD FOR PROCESSING HOUSEHOLD AND PRODUCTION WASTE IN FURNACE AND CARBON MATTER AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU139148U1 (en) * 2013-10-30 2014-04-10 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ , от имени которой выступает МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТОРГОВЛИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) DEVICE FOR THERMOCHEMICAL DISPOSAL OF TOXIC SUBSTANCES
RU142256U1 (en) * 2013-10-30 2014-06-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) EXHAUST GAS CLEANING SYSTEM

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2666559C1 (en) * 2017-10-27 2018-09-11 Сергей Яковлевич Чернин Installation for thermal processing of waste
RU2670871C1 (en) * 2018-01-26 2018-10-25 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное Объединение "Экопроект" Heat treatment plant for wastewater polluted with biological agents of pathogenicity group i-iv
WO2020151774A1 (en) * 2019-01-25 2020-07-30 Ining S.R.O. Gasification device and plasma shutter with a microwave plazma slowing system of the gasification device
RU2747898C1 (en) * 2020-11-16 2021-05-17 Общество с ограниченной ответственностью «Технопарк» Installation for thermal destruction of predominantly solid municipal waste with production of carbon residue

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015115329A (en) 2016-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2895576B1 (en) Method and apparatus for recycling plastic wastes
AU699600B2 (en) Improved pyrolytic conversion of organic feedstock and waste
RU2629721C2 (en) Device for thermal treatment of hazardous waste
RU2495076C1 (en) Method of processing flammable carbon- and/or hydrocarbon-containing products, reactor for implementing said method (versions) and apparatus for processing flammable carbon- and hydrocarbon-containing products
RU2393200C2 (en) Method of thermal treatment of solid organic wastes and plant to this end
MX2011004135A (en) Apparatus and process for thermal decomposition of any kind of organic material.
RU2763026C2 (en) Furnace
RU2659924C1 (en) Solid carbon-containing waste pyrolysis utilization method and waste treatment system for its implementation
US20220372374A1 (en) Installation for the production and a method of producing oil, gas anc char for a coal black from elastomers, especially rubber waste, in the process of continuous pyrolysis
EP3031881A1 (en) Method of pyrolytic processing of polymer waste from the recycling of food packaging and a system for carrying out such method
CN113877940B (en) Medical waste treatment process
CN103596672A (en) Method and apparatus for a combination moving bed thermal treatment reactor and moving bed filter
EA011643B1 (en) Pyrolysis of residual hydrocarbons
RU2552259C2 (en) Method of processing of domestic and industrial wastes to furnace fuel and hydrocarbon substance and device to this end
CN206279174U (en) Skid-mounted type greasy filth pyrolysis treatment systems
CA3019711A1 (en) Stationary reactor and its internals for producing liquid fuel from waste hydrocarbon and/or organic material and/or contaminated oils, thermal processes, uses and managing systems thereof
EP3692115A1 (en) Apparatus and method for producing synthesis gas
RU2747898C1 (en) Installation for thermal destruction of predominantly solid municipal waste with production of carbon residue
WO2019056138A1 (en) Stationary reactor and its internals for producing liquid fuel from waste hydrocarbon and/or organic material and/or contaminated oils, thermal processes, uses and managing systems thereof
RU2251483C2 (en) Worn tires processing method and a device of its realization
CN205838921U (en) Fine coal rapid pyrolysis apparatus
CN212451115U (en) Processing system of oily sludge
ES2706283T3 (en) Process and plant for the conversion of residual material into liquid fuel
RU96572U1 (en) INSTALLATION FOR THERMAL PROCESSING OF SOLID FUEL MATERIALS
RU2066338C1 (en) Method for thermal decomposition of solid carbon-containing materials with use of solid heat carrier, plant for embodiment of the method, reactor for decomposition of solid carbon-containing materials and heater-gasifier of solid heat carrier

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180202

Effective date: 20180202