RU2638558C1 - Способ термической переработки кека иловых осадков в шлаковом расплаве - Google Patents

Способ термической переработки кека иловых осадков в шлаковом расплаве Download PDF

Info

Publication number
RU2638558C1
RU2638558C1 RU2017110228A RU2017110228A RU2638558C1 RU 2638558 C1 RU2638558 C1 RU 2638558C1 RU 2017110228 A RU2017110228 A RU 2017110228A RU 2017110228 A RU2017110228 A RU 2017110228A RU 2638558 C1 RU2638558 C1 RU 2638558C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cake
fed
gas
combustion chamber
gasifier
Prior art date
Application number
RU2017110228A
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Юрьевич Маркелов
Валерий Леонардович Ширяевский
Ольга Вячеславовна Черкасова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Финансово-производственная компания в атомной энергетике"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Финансово-производственная компания в атомной энергетике" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Финансово-производственная компания в атомной энергетике"
Priority to RU2017110228A priority Critical patent/RU2638558C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2638558C1 publication Critical patent/RU2638558C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09BDISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области утилизации органических отходов, в частности осадков городских сточных вод, с получением продуктового газа и дальнейшего его сжигания для получения тепла, а также с получением гранулированного шлака и его использования в качестве строительного материала. Технический результат заявленной системы заключается в увеличении выхода целевых продуктов с пониженной эмиссией загрязнителей в окружающую среду. Способ термической переработки кека иловых осадков в шлаковом расплаве включает подачу в систему сушильных установок с нагревом кека и получением испаренной влаги и осушенного кека, после чего осуществляют подачу кека в бункер-накопитель с последующим направлением кека в печь-газификатор, которая оснащена горелкой и блоком молибденовых электродов и блоком слива жидкого шлака. Через блок жидкий шлак подают в гранулятор. В печи–газификаторе органическую составляющую кека преобразуют в продуктовый газ, который через контактный теплообменник подают в водяной теплообменник, после чего продуктовый газ охлаждают и направляют в камеру полного сжигания с тангенциальным входом. Камера полного сжигания выполнена суженной в области между входом и выходом для газа. После камеры полного сжигания продукты сгорания подают в котел-утилизатор тепла, из которого отходящий газ подают через систему газоочистки в дымовую трубу. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к области утилизации органических отходов, в частности, осадков городских сточных вод, с получением продуктового газа и дальнейшим его сжиганием для получения тепла, а также с получением гранулированного шлака и его использования в качестве строительного материала.
Из уровня техники известны следующие решения, используемые для термической переработки кека илового осадка.
Известны способы сжигания кека с получением зольного остатка, например способ, раскрытый в авторском свидетельстве №545827 (опубликовано 05.02.1977), в котором подачу отходов осуществляют двумя прямолинейными потоками навстречу друг другу, топливо и воздух подают в зону столкновения потоков отходов, а продукты горения отводят двумя потоками в зонах подачи отходов. Схема включает циклонную печь, куда подают прямолинейные потоки диспергированных отходов и которая имеет зону столкновения диспергированных потоков, куда осуществляют подачу потока топлива и воздуха, которые, сгорая, образуют вихревой поток, движущийся в зону подачи отходов, и каналы выхода продуктов сгорания.
Также для сжигания илового кека применяются установки с котлами кипящего слоя, колосниковые котлы и установки для каталитического сжигания.
Недостатки чисто термической утилизации иловых осадков заключаются в необходимости использования сложных систем газоочистки из-за летучей золы, а также в необходимости захоронения зольного остатка.
Кроме того, для сжигания иловых осадков, применяют пиролиз, например способ газификации твердых видов углеродного топлива, включающий нагрев, пиролиз подаваемого в ванну с расплавленным шлаком герметичной электродной электропечи углеродного топлива при пропускании через шлаковый расплав газифицирующих агентов, а также пропускании электрического тока, удаление из рабочего пространства печи синтез-газа, шлака и металлического сплава, при этом через шлаковый расплав пропускают трехфазный электрический ток (патент РФ №2521638, опубликован 10.07.2014).
Получаемые продукты при пиролизном сжигании кека: углеродный и зольный остатки, а также тепло/электроэнергия.
Наиболее близким аналогом патентуемого решения является способ переработки кека илистых осадков, в котором отходы обрабатывают электрическим разрядом высокой энергии в плазменной печи. Аппарат для плазменной обработки для использования в настоящем изобретении содержит печь и систему графитовых электродов для образования плазменной дуги внутри печи. Во время работы отходы подают в печь через впускное отверстие. Плазменная дуга перемещается от конца графитового электрода к отходам. Стадия плазменной обработки дает расплавленный шлак. Нелетучие опасные неорганические материалы, такие как тяжелые металлы или их соединения, включаются в расплавленный шлак, давая инертный стекловидный или полукристаллический продукт, в зависимости от скорости охлаждения и состава. Способ предусматривает восстановление твердого остеклованного шлака и/или отходящего газа. Отходящий газ содержит теплотворные компоненты и может быть использован для выработки энергии в газовой турбине или при помощи сжигания (патент РФ №2592891, опубликован 27.07.2016).
Недостаток известных пиролизных технологий утилизации иловых осадков заключается в сложности схемы газоочистки из-за жидких продуктов и недостаточности степени очистки целевых продуктов от загрязнителей.
Техническая задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в разработке термической технологии переработки кека илового осадка с использованием энергетического потенциала кека максимальным полезным использованием получаемых отходов в промышленности.
Технический результат заявленной системы заключается в использовании энергетического потенциала отходов, в увеличении выхода целевых продуктов с низкой эмиссией загрязнителей в окружающую среду, а также исключении необходимости захоронений отходов и обеспечении максимального использования их потенциала в промышленности.
Указанный технический результат достигается за счет осуществления способа термической переработки кека иловых осадков в шлаковом расплаве, в котором кек, после предварительного механического обезвоживания, подают на систему роторных сушильных установок с косвенным нагревом кека перегретым паром, испаренную влагу из сушильных установок подают на теплообменник охлаждения и конденсации воды, далее на циклон очистки выпара и систему биологической очистки воздуха перед подачей в дымовую трубу, осушенный кек из сушильных установок подают в бункер-накопитель, из которого кек посредством шнекового питателя подают в печь, оснащенную горелкой и блоком молибденовых электродов с системой электропитания, а также блоком слива жидкого шлака, через который жидкий шлак подают в гранулятор, в печи-газификаторе органическую составляющую кека преобразуют в продуктовый газ, который для закалки и понижения температуры до 1200°C проводят через контактный теплообменник и подают в водяной теплообменник, где продуктовый газ охлаждают до 200°C и подают в камеру полного сжигания продуктового газа с тангенциальным входом, где летучие органические соединения газа полностью сжигают в избытке кислорода при температуре около 1300°C, при этом камера полного сжигания включает горелку, факел которой ориентирован по оси камеры от входа к выходу, и сужение в средней части, продукты сгорания после камеры полного сжигания через газоход подают в паровой котел-утилизатор тепла, выполненный с возможностью выработки пара для аппаратов сушки исходного кека иловых осадков и оснащенный дополнительной горелкой для сжигания топлива, из которого отходящий газ подается в систему газоочистки и через дымосос - в дымовую трубу.
Продуктовый газ, полученный из органической составляющей кека, представляет собой синтез-газ в результате газификации высушенного кека при ограниченной подачи кислорода.
Продуктовый газ, полученный из органической составляющей кека, представляет собой пирогаз при пиролизе высушенного кека в отсутствие кислорода.
Система очистки отходящего газа после котла утилизатора обеспечивает его очистку от золы и кислых газов известными методами.
Подача отходящего газа в дымовую трубу и разрежение в технологической линии от печи-газификатора до котла утилизатора обеспечивается дымососом.
Максимальное использование целевых продуктов переработки кека иловых осадков с пониженным содержанием загрязнителей и их выбросов в атмосферу достигается за счет конструктивных особенностей печи-газификатора и камеры полного сжигания, а именно за счет применения комбинированной системы нагрева высушенного кека в печи-газификаторе, образованной горелками и дополнительным омическим подогревом шлакового расплава с помощью молибденовых электродов, на которые подается напряжение источника питания, а также за счет тангенциальной подачи продуктового газа в камеру полного сжигания, имеющей специальное сужение в средней области камеры для более эффективного перемешивания потока. Указанные особенности обеспечивают более эффективное очищение продуктового газа от загрязнителей, а также позволяют получить максимальный полезный эффект от продуктов переработки для потребления внутри системы (например, подогрев сетевой воды паром из парового котла-утилизатора), а также позволяют получить инертный и химически стойкий продукт - остеклованный гранулированный шлак, который может быть использован как строительный материал.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.
Фиг. 1 - общая схема процесса термической переработки кека илового осадка в шлаковом расплаве.
Фиг. 2 - общая схема печи-газификатора.
Фиг. 3 - общая схема камеры полного сжигания.
На фиг. 1 приведена схема, описывающая процесс переработки кека и дальнейшего использования продуктов переработки.
Кек, после предварительного механического обезвоживания, подается на систему роторных сушильных установок 1 с косвенным нагревом кека перегретым паром и получением испаренной влаги и осушенного кека. Система очистки нагретого воздуха после сушильных установок и перед дымовой трубой включает теплообменник 2 охлаждения и конденсации воды, циклон 3 очистки выпара и систему биологической очистки воздуха 4. Влага выдувается воздухом (подается вентилятором), насыщенный парами воды нагретый воздух подается на теплообменник 2 охлаждения и конденсации воды, далее на циклон 3 очистки выпара и систему биологической очистки воздуха 4 от летучих органических соединений и запахов перед подачей в дымовую трубу 5. Осушенный кек подается в бункер-накопитель 6.
Из бункера-накопителя иловый кек подается шнековым питателем в футерованную печь-газификатор 7 (ПГ, фиг. 2), где происходит процесс пиролиза/газификации органической составляющей и плавление минеральной составляющей. Органическая составляющая кека преобразуется в синтез-газ в присутствии необходимого количества кислорода и паров воды или в пирогаз процесса пиролиза высушенного кека при отсутствии кислорода. Нагрев печи 7 осуществляется сжиганием газового (или жидкого) топлива в горелке 8, куда подается воздух или обогащенный кислородом воздух, и системой дополнительного подогрева шлакового расплава омическим нагревом с помощью молибденовых электродов 9, на которые подается напряжение источника электропитания 10. Печь-газификатор 7 имеет вход для подачи сырья, выход синтез-газа (пирогаза), а также оснащена системой слива жидкого шлака 11, которая подает жидкий шлак в гранулятор 12, обеспечивающий получение гранулированного остеклованного шлака. Рабочая температура печи-газификатора составляет порядка 1600°С.
Продуктовый газ из печи-газификатора 7 подается через контактный теплообменник 13 (для закалки и понижения температуры до 1200°С) в водяной теплообменник 14, где охлаждается до 200°С, полученное тепло используется для собственных нужд.
Охлажденный продуктовый газ подается в футерованную камеру полного сжигания 15 (фиг. 3), где происходит полное сгорание синтез-газа, летучих органических соединений и аэрозолей в избытке кислорода. Температурный режим и стабилизация горения обеспечиваются горелкой 16, куда подается газовое/жидкое топливо и воздух, обогащенный кислородом. Подача продуктового газа в камеру осуществляется тангенциально, факел горелки ориентирован вертикально вниз по оси камеры от входа 24 к выходу 25, камера имеет сужение 22 в средней области между входом и выходом для газа для более эффективного перемешивания потока. Камера также включает узел вывода накопившейся золы 23 и узел вывода отходящего газа. Рабочая температура камеры при сжигании составляет порядка 1300°С.
Продукты сгорания подаются через футерованный газоход в паровой котел-утилизатор тепла 17, который вырабатывает пар, необходимый для аппаратов сушки исходного кека иловых осадков, деаэратора 18, избыток тепла подается на пароводяной подогреватель сетевой воды. Котел-утилизатор оснащается дополнительной горелкой для сжигания жидкого/газового топлива при нехватке тепла от сжигания продуктового газа и в момент старта системы.
Система очистки отходящего газа 19 после котла-утилизатора 17 обеспечивает его очистку от золы и кислых газов известными методами.
Подача отходящего газа в дымовую трубу 20 и разрежение в технологической линии от печи-газификатора 7 до котла-утилизатора 17 обеспечивается дымососом 21.
Таким образом, получаемые в результате переработки кека продукты:
- тепло/электроэнергия;
- гранулированный остеклованный шлак (строительный материал).
Преимущества перед известными способами переработки:
- нулевое захоронение;
- максимальное использование энергетического потенциала отходов;
- низкая эмиссия загрязнений в отходящем газе;
- сравнительно простая система газоочистки.

Claims (5)

1. Способ термической переработки кека иловых осадков в шлаковом расплаве, характеризующийся тем, что кек подают на систему сушильных установок с нагревом кека и получением испаренной влаги и осушенного кека, после чего осушенный кек подают в бункер-накопитель, из которого кек направляют в печь-газификатор, оснащенную горелкой и блоком молибденовых электродов, а также блоком слива жидкого шлака, через который жидкий шлак подают в гранулятор, в печи-газификаторе органическую составляющую кека преобразуют в продуктовый газ, который через контактный теплообменник подают в водяной теплообменник, где продуктовый газ охлаждают и направляют в камеру полного сжигания с тангенциальным входом, где летучие органические соединения газа полностью сжигают в избытке кислорода, при этом камера полного сжигания выполнена суженной в области между входом и выходом для газа, продукты сгорания после камеры полного сжигания через газоход подают в паровой котел-утилизатор тепла, из которого отходящий газ подается через систему газоочистки в дымовую трубу.
2. Способ термической переработки по п. 1, характеризующийся тем, что система очистки нагретого воздуха после сушильных установок и перед дымовой трубой включает теплообменник охлаждения и конденсации воды, циклон очистки выпара и систему биологической очистки воздуха.
3. Способ термической переработки по п. 1, характеризующийся тем, что продуктовый газ, полученный из органической составляющей кека, представляет собой синтез-газ процесса газификации высушенного кека при подаче определенного расхода кислорода.
4. Способ термической переработки по п. 1, характеризующийся тем, что продуктовый газ, полученный из органической составляющей кека, представляет собой пирогаз процесса пиролиза высушенного кека в отсутствие кислорода.
5. Способ термической переработки по п. 1, характеризующийся тем, что подача отходящего газа в дымовую трубу и разрежение в линии от печи-газификатора до котла-утилизатора обеспечивается дымососом.
RU2017110228A 2017-03-28 2017-03-28 Способ термической переработки кека иловых осадков в шлаковом расплаве RU2638558C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017110228A RU2638558C1 (ru) 2017-03-28 2017-03-28 Способ термической переработки кека иловых осадков в шлаковом расплаве

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017110228A RU2638558C1 (ru) 2017-03-28 2017-03-28 Способ термической переработки кека иловых осадков в шлаковом расплаве

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2638558C1 true RU2638558C1 (ru) 2017-12-14

Family

ID=60718783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017110228A RU2638558C1 (ru) 2017-03-28 2017-03-28 Способ термической переработки кека иловых осадков в шлаковом расплаве

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2638558C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2704398C1 (ru) * 2019-03-25 2019-10-28 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технический Центр "Экопромтех" Способ остеклования илового осадка или других органических шламов и отходов и устройство для его реализации
RU2776712C1 (ru) * 2021-11-25 2022-07-25 Марина Игоревна Вепринцева Способ получения продуктов термической деструкции илового осадка городских сточных вод

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2141330A (en) * 1937-03-15 1938-12-27 Abbot Charles Greeley Solar distilling apparatus
SU842052A1 (ru) * 1979-07-30 1981-06-30 Ленинградский Ордена Трудовогокрасного Знамени И Ордена Октябрь-Ской Революции Технологическийинститут Имени Ленсовета Способ обработки активного ила
RU2133712C1 (ru) * 1998-03-12 1999-07-27 Государственное учреждение институт горного дела дальневосточного отделения РАН Способ очистки сточных вод
RU2570546C2 (ru) * 2014-04-18 2015-12-10 Акционерное общество "Компания "ЭКОС" Способ безотходной биологической очистки сточных вод с переработкой выделенных осадков

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2141330A (en) * 1937-03-15 1938-12-27 Abbot Charles Greeley Solar distilling apparatus
SU842052A1 (ru) * 1979-07-30 1981-06-30 Ленинградский Ордена Трудовогокрасного Знамени И Ордена Октябрь-Ской Революции Технологическийинститут Имени Ленсовета Способ обработки активного ила
RU2133712C1 (ru) * 1998-03-12 1999-07-27 Государственное учреждение институт горного дела дальневосточного отделения РАН Способ очистки сточных вод
RU2570546C2 (ru) * 2014-04-18 2015-12-10 Акционерное общество "Компания "ЭКОС" Способ безотходной биологической очистки сточных вод с переработкой выделенных осадков

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2704398C1 (ru) * 2019-03-25 2019-10-28 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технический Центр "Экопромтех" Способ остеклования илового осадка или других органических шламов и отходов и устройство для его реализации
RU2776712C1 (ru) * 2021-11-25 2022-07-25 Марина Игоревна Вепринцева Способ получения продуктов термической деструкции илового осадка городских сточных вод
RU2802494C1 (ru) * 2022-11-09 2023-08-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе" Сибирского отделения Российской академии наук Система плавления золошлаковых отходов мусоросжигающего завода
RU2814348C1 (ru) * 2022-11-09 2024-02-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Способ плавления золошлаковых отходов мусоросжигающего завода

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5890440B2 (ja) 廃棄物処理方法および装置
RU2286837C2 (ru) Способ и система для обработки опасных отходов
FI80832B (fi) Avgasrening.
CN104479743B (zh) 一种以水蒸气为气化介质的垃圾等离子体气化炉
JP4502331B2 (ja) 炭化炉による熱併給発電方法及びシステム
RU2303746C2 (ru) Установка для термической переработки бытовых отходов
RU2638558C1 (ru) Способ термической переработки кека иловых осадков в шлаковом расплаве
JPH10246416A (ja) 火格子燃焼設備に由来するフライダストを熱的に処理するための方法と装置
HU216861B (hu) Eljárás és berendezés laza állagú hulladék termikus ártalmatlanítására
JP4156483B2 (ja) 汚泥のガス化溶融方法
KR19990028458A (ko) 연료 가스 생성 방법 및 장치
RU165402U1 (ru) Устройство для переработки отходов
JP2005298586A (ja) 有機物含有汚泥の炭化処理方法
RU2314996C1 (ru) Способ получения активированного угля и установка для его осуществления
RU2616079C1 (ru) Способ и устройство для плазменной газификации твёрдого углеродсодержащего материала и получения синтез-газа
JP5279062B2 (ja) 燃焼排ガス処理方法及び燃焼排ガス処理装置
JP2011064383A (ja) 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP2005308281A (ja) 廃棄物の熱分解設備
EA030363B1 (ru) Способ и устройство плазменной газификации органических отходов для получения синтез-газа
RU2569667C1 (ru) Способ и устройство переработки углеводородного материала в топливные компоненты путем газификации (пиролиза)
JPH10311515A (ja) ごみ焼却溶融装置
RU2644371C1 (ru) Способ финишной деструкции продуктов пиролиза твердых коммунальных отходов
RU52978U1 (ru) Установка для утилизации нефтешламов и загрязненных органикой грунтов
RU137350U1 (ru) Устройство для сжигания твердых бытовых и промышленных отходов
KR100515893B1 (ko) 연속식 고온 소각 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20181012

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190329

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210915