RU2722937C1 - Method for thermal processing of solid wastes - Google Patents
Method for thermal processing of solid wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722937C1 RU2722937C1 RU2020103921A RU2020103921A RU2722937C1 RU 2722937 C1 RU2722937 C1 RU 2722937C1 RU 2020103921 A RU2020103921 A RU 2020103921A RU 2020103921 A RU2020103921 A RU 2020103921A RU 2722937 C1 RU2722937 C1 RU 2722937C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- furnace
- melt
- oxygen
- slag
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу переработки твердых отходов, в том числе лежалых и медицинских, и может быть использовано в коммунально-бытовом хозяйстве, химии, металлургии, энергетике, строительстве и других отраслях промышленности.The invention relates to a method for processing solid waste, including stale and medical, and can be used in the household, chemistry, metallurgy, energy, construction and other industries.
Известен способ термической переработки твердых отходов в печи с боковым погружным дутьем (А.С. СССР №1315738). Совместно с отходами в шлаковую ванну, продуваемую кислородсодержащим газом в режиме барботажа, загружают топливо, оксиды металлов и металлолом. Количество загружаемого топлива обеспечивает содержание углерода в шихте 2-25%. При содержании углерода в шихте более 10% на каждый процент увеличения его содержания вводят оксиды металлов или металлолом в количестве соответственно 0,25-5,0 и 0,5-15% от массы загружаемой шихты. Продувку ванны ведут с интенсивностью 150-2200 нм3/м2*час. Недостатки известного способа заключаются в том, что отсутствует контроль за кислородным потенциалом способа (процесса) и, как следствие, возможен недожог токсичных соединений или переокисление шлакового расплава. Способ не гарантирует отсутствие повторного образования токсичных соединений, так как система газоочистки не рассмотрена, и не определены параметры ее работы, гарантирующие отсутствие токсичных компонентов в отходящих газах после их очистки и охлаждения. При использовании дутья с низким обогащением по кислороду образуется большое количество оксидов азота (NOx). Меры по нейтрализации (очистке) отходящих газов от оксидов азота не рассмотрены.A known method of thermal processing of solid waste in a furnace with lateral submersible blasting (AS USSR No. 1315738). Together with the waste, fuel, metal oxides and scrap metal are charged into the slag bath, purged with an oxygen-containing gas in the bubbling mode. The amount of fuel loaded provides a carbon content in the mixture of 2-25%. When the carbon content in the charge is more than 10%, for each percent increase in its content, metal oxides or scrap metal are introduced in an amount of 0.25–5.0 and 0.5–15%, respectively, of the charge charge. Purge the bath with an intensity of 150-2200 nm 3 / m 2 * hour. The disadvantages of this method are that there is no control over the oxygen potential of the method (process) and, as a result, it is possible to burn toxic compounds or reoxidize the slag melt. The method does not guarantee the absence of re-formation of toxic compounds, since the gas purification system has not been considered, and its operation parameters have not been determined to guarantee the absence of toxic components in the exhaust gases after their purification and cooling. When using a blast with low oxygen enrichment, a large amount of nitrogen oxides (NO x ) is formed. Measures to neutralize (clean) the exhaust gases from nitrogen oxides are not considered.
Известен способ термической переработки твердых отходов в печи с боковым погружным дутьем (Патент РФ №2030684). Отходы, топливо и флюсы загружают на поверхность шлаковой ванны, барботируемой кислородсодержащим дутьем. Загрузку проводят рассредоточенно по площади поверхности шлаковой ванны. Отвод газообразных продуктов переработки проводят вне зоны загрузки. Суммарное количество кислорода в дутье, подаваемом в шлаковую ванну, составляет 1,2-2,2 от теоретически необходимого для окисления углерода загрузки до СО, водорода до H2О. Над расплавом подают кислородсодержащее дутье, в котором суммарное количество кислорода составляет 0,05-0,8 от теоретически необходимого для окисления углерода загрузки до СО2 и водорода до Н2О. Жидкий шлак выпускают из печи и используют для производства строительных материалов. Технологические газы процесса не содержат токсичных веществ и после пылеулавливания могут быть выброшены в атмосферу. По варианту способа процесс ведут с загрузкой кальцийсодержащего флюса при отношении CaO/FeO в загрузке 0,2-0,6:1. С целью снижения пылеуноса твердые отходы могут загружаться в шлаковую ванну в сгораемой таре. Недостатки способа заключаются в том, что предусмотрено только использование твердого топлива, загружаемого на поверхность барботируемой ванны и не предусмотрены решения по минимизации пылевыноса и повторного образования полихлорированных дибензо-n-диоксинов и дибензофуранов при обработке отходящих газов. При использовании дутья с низким обогащением по кислороду образуется большое количество NOx. Меры по нейтрализации (очистке) отходящих газов от оксидов азота также не рассмотрены.A known method of thermal processing of solid waste in a furnace with lateral submerged blasting (RF Patent No. 2030684). Waste, fuel and fluxes are loaded onto the surface of a slag bath sparged with oxygen-containing blast. The loading is carried out dispersed over the surface area of the slag bath. The removal of gaseous products of processing is carried out outside the loading zone. The total amount of oxygen in the blast supplied to the slag bath is 1.2-2.2 from the charge theoretically necessary for the oxidation of carbon to CO, hydrogen to H 2 O. An oxygen-containing blast is fed over the melt, in which the total amount of oxygen is 0.05 -0.8 from theoretically necessary for the oxidation of carbon loading to CO 2 and hydrogen to H 2 O. Liquid slag is released from the furnace and used for the production of building materials. Process gases of the process do not contain toxic substances and after dust collection can be released into the atmosphere. According to a variant of the method, the process is carried out with the loading of calcium-containing flux at a CaO / FeO ratio in the loading of 0.2-0.6: 1. In order to reduce dust extraction, solid waste can be loaded into a slag bath in a combustible container. The disadvantages of the method are that it provides only the use of solid fuel loaded onto the surface of the bubbled bath and does not provide solutions to minimize dust removal and re-formation of polychlorinated dibenzo-n-dioxins and dibenzofurans in the treatment of exhaust gases. When using blast with low oxygen enrichment, a large amount of NO x is formed . Measures to neutralize (clean) the exhaust gases from nitrogen oxides are also not considered.
Также известен способ термического обезвреживания твердых коммунальных отходов в шлаковом расплаве и печь для его осуществления (Патент РФ №2623394). В способе, включающем загрузку подготовленной шихты в рабочую камеру, ее сжигание с образованием ванны шлакового расплава, барботирование расплава продуктами сгорания природного газа через погружные фурмы, выпуск продуктов плавки и очистку газов после термического разложения шихты, термическое обезвреживание отходов осуществляют непосредственно в ванне шлакового расплава за счет загрузки шихты непосредственно на уровень расплавленной шлаковой ванны и подачи в расплав воздуха, подогретого до 500°С, с коэффициентом избытка воздуха α≤1,3 через фурмы, расположенные на боковых стенах рабочей камеры, при этом температуру шлаковой ванны поддерживают в интервале 1400-1600°С, природный газ сжигают в выносных топочных камерах при α≤0,9, а продукты сгорания природного газа для барботирования шлаковой ванны и поддержания ее температуры подают под уровень расплава через сопла, установленные на топочных камерах, размещенных на боковых стенах рабочей камеры в шахматном порядке относительно сопел, расположенных на противоположной стене. Недостатки способа заключаются в том, что использование выносных топок и воздушного дутья в печах барботажного типа говорит о неизбежной в этом случае низкой скорости взаимодействия кислорода дутья с углеводородными соединениями. Углеводородная часть отходов будет медленно взаимодействовать с продуктами сгорания, образующимися в выносных топках. Поэтому есть большие сомнения, что при воздушном дутье удастся гарантированно разложить все токсичные органические соединения. Кроме того, при воздушном дутье и высоких температурах процесса неизбежно образование больших количеств NOx. В известном техническом решении никак не отражается, каким образом будет решаться вопрос с обезвреживанием газов от NOx. Не отражаются также меры по предотвращению повторного образования полихлорированных дибензо-n-диоксинов и дибензофуранов при охлаждении газов.Also known is a method of thermal disposal of solid municipal waste in a slag melt and a furnace for its implementation (RF Patent No. 2623394). In the method, including loading the prepared charge into the working chamber, burning it with the formation of a slag melt bath, bubbling the melt with natural gas combustion products through immersion tuyeres, discharging melting products and purifying gases after thermal decomposition of the charge, and waste heat treatment are carried out directly in the slag melt bath for by loading the charge directly to the level of the molten slag bath and supplying air heated to 500 ° C to the melt with an excess air coefficient α≤1.3 through tuyeres located on the side walls of the working chamber, while the temperature of the slag bath is maintained in the range of 1400- 1600 ° С, natural gas is burned in remote combustion chambers at α≤0.9, and natural gas combustion products for bubbling the slag bath and maintaining its temperature are fed to the melt level through nozzles installed on the combustion chambers located on the side walls of the working chamber in staggered relative to nozzles, races laid on the opposite wall. The disadvantages of the method are that the use of external furnaces and air blasting in bubble-type furnaces indicates the inevitable in this case, the low rate of interaction of oxygen of the blast with hydrocarbon compounds. The hydrocarbon portion of the waste will slowly interact with the combustion products formed in the remote furnaces. Therefore, there is great doubt that with air blasting it will be possible to guarantee the decomposition of all toxic organic compounds. In addition, with air blasting and high process temperatures, the formation of large amounts of NO x is inevitable. The known technical solution does not reflect in any way how the issue of neutralizing gases from NO x will be solved. Measures to prevent the re-formation of polychlorinated dibenzo-n-dioxins and dibenzofurans during gas cooling are not reflected either.
Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является способ переработки твердых отходов в шлаковом расплаве в многозонной печи (Патент РФ №2451089). Способ предусматривает подсушку и подачу шихты минимальными порциями в разные места ванны, где сжигают и плавят ее в барботируемом шлаковом расплаве. Продукты сгорания термически разлагают и промывают под обтекателем с помощью газопромывателей многозонной печи при температуре 1350°С, что позволяет избавиться от галогенов в отходах и диссоциированного хлора по тракту до турбинного охлаждения газа. Промывка печного газа производится газожидкостной средой, выбрасываемой барботируемым расплавом, который содержит избыточный водород и СО. За счет управляемого синтеза в зонах печи создаются новые вещества, которые нейтрализуют в распылительном абсорбере сухой очистки газов. Охлаждение дымового газа производится в 3 этапа и завершается в электрофильтре, дымососе и дымовой трубе. Недостатки ближайшего аналога заключаются в следующем:The closest analogue to the proposed invention is a method of processing solid waste in slag melt in a multi-zone furnace (RF Patent No. 2451089). The method involves drying and feeding the mixture in minimal portions to different places in the bath, where it is burned and melted in a bubbling slag melt. The combustion products are thermally decomposed and washed under a cowl using gas washers of a multi-zone furnace at a temperature of 1350 ° C, which allows you to get rid of halogens in the waste and dissociated chlorine along the path to gas turbine cooling. The washing of the furnace gas is carried out by a gas-liquid medium ejected by bubbling melt, which contains excess hydrogen and CO. Due to controlled synthesis, new substances are created in the furnace zones that neutralize the dry gas purification in the spray absorber. Flue gas cooling is carried out in 3 stages and ends in an electrostatic precipitator, smoke exhaust and chimney. The disadvantages of the closest analogue are as follows:
1. При использовании выносных топок нет гарантии полного разложения органических токсичных соединений из-за низкой скорости взаимодействия кислорода воздушного дутья с углеводородными соединениями органической составляющей твердых отходов.1. When using portable furnaces, there is no guarantee of the complete decomposition of organic toxic compounds due to the low rate of interaction of oxygen from the air blast with hydrocarbon compounds of the organic component of solid waste.
2. Выносные топки снижают надежность эксплуатации печи, поскольку использование притычек (пробки, перекрывающие устье дутьевых каналов для предотвращения выхода расплава из печи при аварийной ситуации) невозможно и прекращение продувки по любой причине приводит к выходу печи из строя на длительное время.2. Remote furnaces reduce the reliability of operation of the furnace, since the use of inlets (plugs blocking the mouth of the blowing channels to prevent the melt from leaving the furnace in an emergency) is impossible and the termination of purging for any reason leads to the failure of the furnace for a long time.
3. Предложение предотвращать вторичное образование полихлорированных дибензо-n-диоксинов и дибензофуранов путем увеличения скорости прохождения газов через котел-утилизатор за счет ограничения количества рабочих секций котла и использования максимальной тяги дымососа представляется сомнительной с позиций гарантированности отсутствия указанных токсичных соединений в отходящих газах на выходе из системы газоочистки, так как тягодутьевой режим печи зависит от многих факторов, в том числе и от состава поступающих на переработку отходов, которые в силу своих специфических особенностей образования не могут иметь постоянный состав. Система газоочистки устроена таким образом, что она разбита на участки, на одном из которых газ охлаждается в котле-утилизаторе с 950°С до 500°С, а потом в дымососе-смесителе, где он смешивается с воздухом - с 500°С до 200°С. Однако результаты исследований (Ладыгин К.В., Осветицкая Н.Д., Рахманов Ю.А. К вопросу предварительной оценки и методов снижения содержания диоксинов в отходящих газах установок термоокислительного обезвреживания медицинских отходов // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент» №2, 2014, С. 14-19) показывают, что для предотвращения повторного образования дибензо-n-оксинов и дибензофуранов важно иметь высокую скорость охлаждения в интервале температур ~850°С до ~230°С. Таким образом, предлагаемая схема поэтапного охлаждения не может гарантировать повторное образование высокотоксичных соединений.3. The proposal to prevent the secondary formation of polychlorinated dibenzo-n-dioxins and dibenzofurans by increasing the gas passage through the waste heat boiler by limiting the number of working sections of the boiler and using the maximum draft of the smoke exhauster is doubtful from the standpoint of guaranteeing the absence of these toxic compounds in the exhaust gases at the outlet of gas treatment systems, since the forced-draft regime of the furnace depends on many factors, including the composition of the waste received for processing, which, due to its specific formation characteristics, cannot have a constant composition. The gas purification system is designed in such a way that it is divided into sections, on one of which the gas is cooled in a waste heat boiler from 950 ° С to 500 ° С, and then in a smoke exhaust mixer, where it is mixed with air - from 500 ° С to 200 ° C. However, the research results (Ladygin K.V., Osvetitskaya N.D., Rakhmanov Yu.A. On the preliminary assessment and methods for reducing the dioxin content in the exhaust gases of thermal oxidative treatment units for medical waste // Scientific journal NRU ITMO. Economics and Environmental Management ”No. 2, 2014, pp. 14-19) show that in order to prevent the re-formation of dibenzo-n-oxins and dibenzofurans, it is important to have a high cooling rate in the temperature range of ~ 850 ° C to ~ 230 ° C. Thus, the proposed phased cooling scheme cannot guarantee the re-formation of highly toxic compounds.
Задачей предлагаемого способа является разработка технологии - способа термической переработки твердых отходов, гарантирующей экологическую безопасность всех образующихся при переработке продуктов плавки: отходящих газов, шлака и металлического сплава.The objective of the proposed method is to develop a technology - a method for the thermal processing of solid waste, which guarantees the environmental safety of all melting products formed during processing: exhaust gases, slag and metal alloy.
Технический результат при реализации предлагаемого способа термической переработки твердых отходов заключается в гарантированной нейтрализации всех вредных и токсичных соединений, органических и неорганических летучих веществ за счет окисления кислородным дутьем в высокотемпературном расплаве, последующем скоростном охлаждении раскаленных газов и возврата твердого остатка нейтрализации мокрой очистки газов в плавку, а неорганических нелетучих вредных и токсичных веществ - за счет их окклюзии стекловидной шлаковой массой, образующейся при водной грануляции шлакового расплава.The technical result in the implementation of the proposed method of thermal processing of solid waste is to guarantee the neutralization of all harmful and toxic compounds, organic and inorganic volatile substances due to oxidation by oxygen blasting in a high-temperature melt, subsequent high-speed cooling of hot gases and the return of the solid residue of neutralization of wet gas cleaning to smelting, and inorganic non-volatile harmful and toxic substances - due to their occlusion of the glassy slag mass formed during water granulation of slag melt.
Технический результат достигается тем, что в способе термической переработки твердых отходов, включающем предварительное измельчение отходов до частиц размером «-150 мм», непрерывную подачу твердых отходов, флюсов и твердого топлива на расплавленную шлаковую ванну, продуваемую через боковые заглубленные и непогружные фурмы кислородсодержащим газом, подаваемым совместно с газообразным или твердым топливом, избытке кислорода по сравнению со стехиометрически необходимым для полного окисления всех видов углеводородного топлива, согласно способу, в расплав, имеющий температуру 1200-1700°С, и над расплавом подают кислородсодержащее дутье, обогащенное по кислороду в пределах 65-100%. Для полной гарантии окисления дополнительно кислородно-воздушная смесь подается в печь выше уровня расплава, дожигая остатки органических веществ и обеспечивая содержание свободного кислорода в отходящем газе на выходе из печи не менее 6 об. %.The technical result is achieved by the fact that in the method of thermal processing of solid waste, including pre-grinding waste to particles with a size of "-150 mm", a continuous supply of solid waste, fluxes and solid fuel to a molten slag bath, blown through lateral buried and non-immersed tuyeres with oxygen-containing gas, supplied with a gaseous or solid fuel, an excess of oxygen compared with stoichiometrically necessary for the complete oxidation of all types of hydrocarbon fuel, according to the method, an oxygen-containing blast enriched in oxygen in the range of 65 is supplied to the melt having a temperature of 1200-1700 ° C. -100%. To ensure complete oxidation, an oxygen-air mixture is additionally supplied to the furnace above the melt level, afterburning the remaining organic substances and providing a free oxygen content in the exhaust gas at the furnace outlet of at least 6 vol. %
Согласно способу, отходящий газ перед выходом из печи прижимают с помощью специальных перегородок к расплаву и фильтруют через насыщенную брызгами и всплесками расплава область газового пространства. Это обеспечивает дополнительное снижение и без того невысокого уровня пылеуноса в печи плавки в жидкой ванне, а также является дополнительной гарантией отсутствия проскока непрореагировавших твердых и газообразных органических веществ в газоходную систему печи.According to the method, the exhaust gas is pressed against the melt by means of special baffles before exiting the furnace and filtered through a region of gas space saturated with splashes and splashes of the melt. This provides an additional reduction in the already low level of dust extraction in the smelting furnace in a liquid bath, and is also an additional guarantee that there will be no breakthrough of unreacted solid and gaseous organic substances into the gas duct system of the furnace.
Согласно способу, при попадании отходящего газа в систему газоочистки его подвергают скоростному охлаждению (закалке) от температуры, превышающей 850°С водным раствором с интенсивностью орошения в пределах 0,01-0,03 м3 раствора/ нм3 охлаждаемого газа. Закалка обеспечивает охлаждение газа за время менее 1 сек до температуры ≤200°С, что, в свою очередь, гарантирует невозможность повторного образования органических токсичных соединений.According to the method, when the exhaust gas enters the gas treatment system, it is subjected to rapid cooling (quenching) from a temperature exceeding 850 ° C with an aqueous solution with an irrigation rate in the range of 0.01-0.03 m 3 of solution / nm 3 of the gas to be cooled. Quenching provides gas cooling in less than 1 second to a temperature of ≤200 ° C, which, in turn, guarantees the impossibility of re-formation of organic toxic compounds.
Согласно способу, коэффициент основности шлака (K=(CaO+MgO+MexOy)/(SiO2+Al2O3); где: Me - Fe,Cr,Ni,Cu,Co,Zn,Pb,Sn,V) следует поддерживать в пределах 0,5-1,2. Это необходимо для обеспечения высокой скорости закалки стекловидного шлака и высокой степени его монолитности, гарантирующей безопасность хранения токсичных неорганических соединений.According to the method, the slag basicity coefficient (K = (CaO + MgO + Me x O y ) / (SiO 2 + Al 2 O 3 ); where: Me - Fe, Cr, Ni, Cu, Co, Zn, Pb, Sn, V) should be maintained in the range of 0.5-1.2. This is necessary to ensure a high rate of hardening of glassy slag and a high degree of its monolithicity, which guarantees the safe storage of toxic inorganic compounds.
Согласно способу, суммарное содержание в шлаке железа и других тяжелых черных и цветных металлов (хрома, никеля, меди, кобальта, цинка, свинца, олова, ванадия) следует поддерживать на уровне, не более 28% масс, что при окислительных условиях ведения плавки указанные выше металлы образуют тугоплавкие шпинели, высокая концентрация которых приводит к вспениванию ванны и созданию аварийной ситуации.According to the method, the total content in the slag of iron and other heavy ferrous and non-ferrous metals (chromium, nickel, copper, cobalt, zinc, lead, tin, vanadium) should be maintained at a level of not more than 28% of the mass, which under the oxidizing conditions of smelting higher metals form refractory spinels, the high concentration of which leads to foaming of the bath and the creation of an emergency.
Согласно способу, часть шлака может возвращаться в печь в пределах от 0 до 90% от массы загружаемых флюсовых компонентов. Оборот шлака целесообразен с точки зрения экономии расхода флюсов, кислорода и топлива на плавку, и доля оборота будет определяться степенью его насыщенности шпинелями на основе железа и других тяжелых черных и цветных металлов.According to the method, part of the slag can be returned to the furnace in the range from 0 to 90% by weight of the loaded flux components. Slag turnover is advisable from the point of view of saving flux, oxygen and fuel consumption for smelting, and the share of the turnover will be determined by its degree of saturation with spinels based on iron and other heavy ferrous and non-ferrous metals.
Согласно способу, совместно с отходами возможно подгружать в печь металлический лом или возвращать в печь полиметаллический сплав в количестве, необходимом для поддержания наличия ванны металла в печи в пределах 500-1000 мм от уровня пода печи.According to the method, together with the waste, it is possible to load scrap metal into the furnace or return the polymetallic alloy to the furnace in an amount necessary to maintain the presence of the metal bath in the furnace within 500-1000 mm from the level of the furnace hearth.
Ниже предлагаемое изобретение будет описываться более подробно со ссылкой на приложенные графические материалы.Below the invention will be described in more detail with reference to the attached graphic materials.
На фиг. 1 схематично показан общий вид пилотной опытной печи Ванюкова, где более подробно разъяснено:In FIG. 1 schematically shows a General view of the pilot pilot furnace Vanyukov, which is explained in more detail:
- 1 - каркас печи;- 1 - furnace frame;
- 2 - охлаждение шпура;- 2 - cooling the hole;
- 3 - футеровка печи;- 3 - furnace lining;
- 4 - кессоны шахты печи;- 4 - caissons of the shaft of the furnace;
- 5 - люк-окно печи;- 5 - hatch window of the furnace;
- 6 - сводовый кессон;- 6 - vaulted caisson;
- 7 - верхний загрузочный люк печи.- 7 - upper loading door of the furnace.
На фиг. 2, таблица 1 представлен состав представительной пробы твердых отходов.In FIG. 2, table 1 presents the composition of a representative sample of solid waste.
На фиг. 3, таблица 2 представлен состав проб технологического газа по содержанию токсичных веществ в зависимости от способа охлаждения газа.In FIG. 3, table 2 presents the composition of the process gas samples according to the content of toxic substances, depending on the method of gas cooling.
На фиг. 4, таблица 3 представлены результаты санитарно-эпидемиологических исследований шлака.In FIG. 4, table 3 presents the results of sanitary-epidemiological studies of slag.
Способ осуществляется следующим образомThe method is as follows
Испытания способа переработки твердых отходов проведены на пилотной опытной печи Ванюкова. Пояснение общего вида печи представлено на фиг. 1.Testing of the method for processing solid waste was carried out on a pilot experimental Vanyukov furnace. An explanation of the general view of the furnace is shown in FIG. 1.
Для проведения исследований была сформирована представительная проба твердых отходов состава, представленного в таблице 1. Состав твердых отходов для переработки в опытной печи Ванюкова принят по результатам анализа существующих потоков твердых отходов, образующихся в коммунальном хозяйстве Санкт-Петербурга (Постановление Правительства Санкт-Петербурга от 29 мая 2012 г. №524 «О Программе «Региональная целевая программа по обращению с твердыми бытовыми отходами в Санкт-Петербурге на период 2012-2020 годов».For research, a representative sample of solid waste was compiled as shown in Table 1. The composition of solid waste for processing in the Vanyukov pilot furnace was adopted based on the analysis of existing solid waste streams generated in the municipal sector of St. Petersburg (Decree of the Government of St. Petersburg of May 29 2012 No. 544 “On the Program“ Regional Targeted Program for Solid Waste Management in St. Petersburg for the period 2012-2020 ”.
Состав представительной пробы твердых отходов приведен в таблице 1, фиг. 2.The composition of a representative sample of solid waste is given in table 1, FIG. 2.
Методика проведения испытаний по переработке твердых отходов в печи Ванюкова заключалась в следующем.The test procedure for processing solid waste in the Vanyukov furnace was as follows.
После сушки и разогрева футеровки первоначально в печь загружали смесь низкокачественного кварцита (с повышенным содержанием Аl2О3) и известняка из расчета получения шлака, содержащего 50% SiO2, 35% СаО, 15% Аl2О3 и имеющего температуру плавления ~1330°С. Загрузку флюсующих компонентов производили до тех пор, пока уровень шлаковой ванны был выше уровня фурм на 200 мм - стандартный уровень расплава в опытной печи для штатного режима ведения плавки. Далее в шлаковый расплав через верхний загрузочный люк печи загружали твердые отходы, предварительно упакованные ~ на 1/3 объема в сетки, габаритом не более 200×500 мм, массой ~5-10 кг. Производительность печи по загружаемым твердым отходам составляла 220 кг/час. Загрузку твердых отходов производили в установившемся рабочем режиме работы опытной печи Ванюкова на поверхность шлакового расплава в течение 4 часов. Температуру плавки поддерживали в пределах 1350-1370°С. В процессе загрузки производили контроль состава отходящих газов на содержание токсичных соединений. По окончании загрузи твердых отходов, расплав из печи скачивали, пробы закаленного шлака передавали для санитарно-эпидемиологических исследований.After drying and heating the lining, a mixture of low-quality quartzite (with a high content of Al 2 O 3 ) and limestone was initially loaded into the furnace based on the production of slag containing 50% SiO 2 , 35% CaO, 15% Al 2 O 3 and having a melting point of ~ 1330 ° C. Fluxing components were loaded until the slag bath was 200 mm higher than the tuyeres — the standard melt level in the pilot furnace for normal melting. Then, solid waste pre-packed ~ 1/3 of the volume into nets with a size of not more than 200 × 500 mm and weighing ~ 5-10 kg was loaded into the slag melt through the upper loading door of the furnace. The furnace capacity for loaded solid waste was 220 kg / h. Solid waste was loaded in the steady-state operating mode of the Vanyukov pilot furnace on the surface of the slag melt for 4 hours. The melting temperature was maintained in the range 1350-1370 ° C. In the process of loading, the composition of the exhaust gases was monitored for the content of toxic compounds. At the end of the loading of solid waste, the melt was downloaded from the furnace, samples of hardened slag were transferred for sanitary and epidemiological studies.
Для представления заявляемого способа проведены плавки, включающие:To represent the proposed method conducted swimming trunks, including:
- плавка №1 - ошлакование печи, подготовка к проведению испытаний;- smelting No. 1 - slagging of the furnace, preparation for testing;
- плавки №2 и №3 - основные, в одной из которых (плавка №2) закалку отходящего технологического газа не производили, а в другой (плавка №3) - отходящий газ закаливали орошением водой, обеспечивая скорость закалки от 1200 до 200°С в течение - 0,5-0,7 сек.- Smelts No. 2 and No. 3 are the main ones, in one of which (smelting No. 2) the exhaust gas was not quenched, and in the other (heat No. 3) - the exhaust gas was quenched by irrigation with water, providing a quenching rate from 1200 to 200 ° C within - 0.5-0.7 seconds.
Поскольку основной целью испытаний было подтверждение экологической чистоты заявляемого способа переработки, основное внимание было уделено исследованию состава отходящего газа и шлака.Since the main purpose of the tests was to confirm the environmental friendliness of the proposed processing method, the main attention was paid to the study of the composition of the exhaust gas and slag.
Отбор и анализ отходящего технологического газа производился специалистами Санкт-Петербургской организации ЗАО «ЦИКВ», имеющей сертификацию на анализ токсичных веществ.The selection and analysis of process gas was carried out by specialists of the St. Petersburg organization CJSC CIKV, which has certification for the analysis of toxic substances.
Шлак, полученный в ходе проведения испытаний с целью определения класса опасности для окружающей среды, направляли на исследование также в сертифицированную организацию - ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Санкт-Петербург». Острую токсичность шлака оценивали методами биотестирования с использованием в качестве тест-объектов гранулированную сперму быка и дафнии (Daphnia Magna).Slag obtained during testing to determine the class of environmental hazard was also sent to the certified organization - FBUZ “Center for Hygiene and Epidemiology in the City of St. Petersburg” for research. The acute toxicity of the slag was evaluated using biotesting methods using granulated semen of bull and daphnia (Daphnia Magna) as test objects.
Результаты исследований представлены в следующих таблицах:The research results are presented in the following tables:
- таблица 2, фиг. 3 - Состав проб технологического газа по содержанию токсичных веществ в зависимости от способа охлаждения газа;- table 2, FIG. 3 - Composition of process gas samples according to the content of toxic substances, depending on the method of gas cooling;
- таблица 3, фиг. 4 - Результаты санитарно-эпидемиологических исследований шлака.- table 3, FIG. 4 - The results of sanitary-epidemiological studies of slag.
Согласно нормативным документам, предельно допустимый уровень содержания ядовитых токсичных веществ полихлорированных дибензо-n-диоксинов и дибензофуранов в промышленных выбросах составляет в токсическом эквиваленте 100 пг/м3. Как видно из таблицы 2 (фиг. 3), применение скоростного охлаждения (закалки) отходящего технологического газа при переработке твердых отходов в печи Ванюкова приводит к снижению суммарного содержания дибензо-n-диоксинов и дибензофуранов в отходящем технологическом газе со 173,217 до 30,388 пг/м3, что соответствует снижению токсичных веществ в 5,7 раза. Достигнутый результат при закалке газа водяным орошением ниже установленного норматива в 3,3 раза. Это позволяет утверждать, что реализация способа переработки твердых отходов в печи Ванюкова с обеспечением закалки отходящего технологического газа является экологически безопасным вариантом переработки твердых отходов.According to regulatory documents, the maximum permissible level of toxic toxic substances of polychlorinated dibenzo-n-dioxins and dibenzofurans in industrial emissions is in a toxic equivalent of 100 pg / m 3 . As can be seen from table 2 (Fig. 3), the use of high-speed cooling (quenching) of the exhaust process gas during the processing of solid waste in the Vanyukov furnace reduces the total content of dibenzo-n-dioxins and dibenzofurans in the exhaust process gas from 173.217 to 30.388 pg / m 3 , which corresponds to a decrease in toxic substances by 5.7 times. The achieved result during gas quenching by water irrigation is 3.3 times lower than the established standard. This suggests that the implementation of the method of processing solid waste in the Vanyukov furnace with quenching of the waste process gas is an environmentally friendly option for processing solid waste.
Как показали результаты исследований (таблица 3, фиг. 4), индекс токсичности шлака находится в пределах установленной нормы (80≤It≥120) и равен 94,1. При биотестировании с применением Daphnia Magna без разбавления гибель дафний не наблюдается, что подтверждает выполненный контрольный замер.As shown by the research results (table 3, Fig. 4), the slag toxicity index is within the established norm (80≤It≥120) and is equal to 94.1. During biotesting using Daphnia Magna without dilution, the death of daphnia is not observed, which confirms the performed control measurement.
Таким образом, на основании выполненных санитарно-эпидемиологических исследований шлака было установлено, что:Thus, on the basis of sanitary and epidemiological studies of slag, it was found that:
- шлак, закаленный в соответствии с СП 2.1.7.2570-10 «Изменение №1», СП 2.1.7.2850-11 «Изменения и дополнения №2» в СП 2.1.7.1386-03 следует отнести к IV классу опасности - малоопасный;- slag hardened in accordance with SP 2.1.7.2570-10 “Change No. 1”, SP 2.1.7.2850-11 “Changes and Additions No. 2” in SP 2.1.7.1386-03 should be classified as hazard class IV - low hazard;
- шлак, закаленный в соответствии с Приказом МПР РФ от 15 июня 2001 г. №511 можно отнести к V классу опасности для окружающей природной среды (ОПС) - практически не опасный.- slag hardened in accordance with the Order of the Ministry of Natural Resources of the Russian Federation dated June 15, 2001 No. 511 can be attributed to class V hazard for the environment (OPS) - practically not dangerous.
Следует особо отметить, что также одним из важных результатов выполненных испытаний по переработке твердых отходов в опытной печи Ванюкова ООО «Институт Гипроникель», является высокая надежность конструкции печи Ванюкова для реализации такого способа. Все основные узлы опытной печи в ходе проведения испытаний работали нормально, в том числе и охлаждаемые элементы - кессоны и фурмы, работа которых сопряжена с непосредственным контактом с расплавом в печи.It should be noted that one of the important results of tests performed on the processing of solid waste in the experimental Vanyukov furnace of Gipronickel Institute LLC is the high reliability of the Vanyukov furnace design for implementing this method. During the tests, all the main components of the experimental furnace worked normally, including cooled elements - caissons and tuyeres, whose operation is associated with direct contact with the melt in the furnace.
Таким образом, совокупность заявляемых признаков позволяет в предлагаемом способе достичь заявляемого технического результата, а именно: гарантировать нейтрализацию всех вредных и токсичных соединений, органических и неорганических летучих веществ за счет окисления кислородным дутьем в высокотемпературном расплаве, последующем скоростном охлаждении раскаленных газов и возврата твердого остатка нейтрализации мокрой очистки газов в плавку, а неорганических нелетучих вредных и токсичных веществ - за счет их окклюзии стекловидной шлаковой массой, образующейся при водной грануляции шлакового расплава.Thus, the combination of the claimed features allows the proposed method to achieve the claimed technical result, namely: to guarantee the neutralization of all harmful and toxic compounds, organic and inorganic volatile substances by oxidation with oxygen blast in a high-temperature melt, subsequent high-speed cooling of hot gases and the return of solid neutralization residue wet cleaning of gases into smelting, and inorganic non-volatile harmful and toxic substances - due to their occlusion with a glassy slag mass formed during water granulation of slag melt.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020103921A RU2722937C1 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Method for thermal processing of solid wastes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020103921A RU2722937C1 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Method for thermal processing of solid wastes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2722937C1 true RU2722937C1 (en) | 2020-06-05 |
Family
ID=71067705
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020103921A RU2722937C1 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Method for thermal processing of solid wastes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2722937C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU12220U1 (en) * | 1999-05-26 | 1999-12-16 | Акционерное общество открытого типа "Научно-производственная фирма по внедрению научных и инженерно-технических инноваций" | INSTALLATION FOR PROCESSING BY MELTING SOLID INDUSTRIAL AND HOUSEHOLD WASTE |
RU2451089C2 (en) * | 2009-07-24 | 2012-05-20 | Раттенберг Вадим Николаевич | Method of processing solid wastes in molten slag |
RU2523202C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Method of processing solid household and industrial wastes and device for its realisation |
CN107363072A (en) * | 2017-06-30 | 2017-11-21 | 中国恩菲工程技术有限公司 | The fused bath smelting method of waste |
EA201700350A1 (en) * | 2017-06-23 | 2018-12-28 | Белорусский Национальный Технический Университет | METHOD OF LOW-TONG RECYCLING OF DISPERSED IRON-CONTAINING METAL WASTE WITHOUT THEIR OF THEIR PRELIMINARY PREPARATION BY SOLID-LIQUID-PHASE RECOVERY IN A ROTATIC TENDING HEAT WRAPPED HYDLE LIQUID PHASE RECOVERY IN A ROTATIVE TEMPERATURE HEAT HAPPEN THRESHRELEURAL OVAL THRESHOLSELF ANALYZED HYDROPHYSICAL RECOVERY IN HYDROPHYSICAL RECOVERY |
-
2020
- 2020-01-28 RU RU2020103921A patent/RU2722937C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU12220U1 (en) * | 1999-05-26 | 1999-12-16 | Акционерное общество открытого типа "Научно-производственная фирма по внедрению научных и инженерно-технических инноваций" | INSTALLATION FOR PROCESSING BY MELTING SOLID INDUSTRIAL AND HOUSEHOLD WASTE |
RU2451089C2 (en) * | 2009-07-24 | 2012-05-20 | Раттенберг Вадим Николаевич | Method of processing solid wastes in molten slag |
RU2523202C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Method of processing solid household and industrial wastes and device for its realisation |
EA201700350A1 (en) * | 2017-06-23 | 2018-12-28 | Белорусский Национальный Технический Университет | METHOD OF LOW-TONG RECYCLING OF DISPERSED IRON-CONTAINING METAL WASTE WITHOUT THEIR OF THEIR PRELIMINARY PREPARATION BY SOLID-LIQUID-PHASE RECOVERY IN A ROTATIC TENDING HEAT WRAPPED HYDLE LIQUID PHASE RECOVERY IN A ROTATIVE TEMPERATURE HEAT HAPPEN THRESHRELEURAL OVAL THRESHOLSELF ANALYZED HYDROPHYSICAL RECOVERY IN HYDROPHYSICAL RECOVERY |
CN107363072A (en) * | 2017-06-30 | 2017-11-21 | 中国恩菲工程技术有限公司 | The fused bath smelting method of waste |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230031504A1 (en) | Two-stage plasma process for converting waste into fuel gas and apparatus therefor | |
KR960014941B1 (en) | Method and apparatus for continuous preheating load of electric arc furnace | |
US6173002B1 (en) | Electric arc gasifier as a waste processor | |
RU2141076C1 (en) | Method treatment of carbon-containing material | |
BRPI0609774A2 (en) | methods for processing a steel furnace powder and material containing iron and volatile metals, and for operating a channel induction furnace | |
EP0782683B1 (en) | Processing of municipal and other wastes | |
CA2729114C (en) | Combustion of co and combustibles in steel furnace offgases | |
CN111550795A (en) | Oxygen-deficient gasification plasma solid waste treatment system and method | |
RU2722937C1 (en) | Method for thermal processing of solid wastes | |
US3630719A (en) | Method of operating a cupola furnace | |
CN212377979U (en) | Solid useless processing system of oxygen deficiency gasification plasma | |
Schueneman | Air pollution aspects of the iron and steel industry | |
RU2605241C2 (en) | Method for fire cleaning of process equipment | |
RU2779238C2 (en) | Complex for processing and neutralization of technogenic and municipal waste based on “vanyukov smelting” | |
Boichenko et al. | Technological Methods to Protect the Environment in the Ukrainian BOF Shops | |
RU2765867C1 (en) | Method for producing foam silicate | |
JP7128602B1 (en) | Scrap metal melting method with less industrial waste | |
RU2117217C1 (en) | Method of reworking solid domestic and industrial wastes | |
RU2126847C1 (en) | Method of processing household and industrial wastes | |
RU2002995C1 (en) | Method of heat treatment of solid domestic and industrial waste | |
JP3962178B2 (en) | Hazardous material processing method and apparatus | |
Sheleshey et al. | ANALYSIS OF FEATURES OF COMBUSTION OF ANTHRACITE CALIBRATION AT DIFFERENT ENERGY INSTALLATIONS | |
Lahiri et al. | Clean Technology: Limit and Limitation | |
Vasilescu et al. | SOURCES OF POLLUTION IN SIDERURGY AND TECHNIQUES FOR REDUCING NOXIOUS EMISSIONS | |
Funck et al. | Technical control of pollution in the iron and steel industry. Research progress report: 1 January 1980. EUR 5977 EN |