WO2017155428A1 - Способ обезвреживания отходов и печь для его осуществления - Google Patents

Способ обезвреживания отходов и печь для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
WO2017155428A1
WO2017155428A1 PCT/RU2017/000109 RU2017000109W WO2017155428A1 WO 2017155428 A1 WO2017155428 A1 WO 2017155428A1 RU 2017000109 W RU2017000109 W RU 2017000109W WO 2017155428 A1 WO2017155428 A1 WO 2017155428A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
working chamber
melt
slag
furnace
tuyeres
Prior art date
Application number
PCT/RU2017/000109
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Глеб Семенович СБОРЩИКОВ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Экотепломаш"
Глеб Семенович СБОРЩИКОВ
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 "Экотепломаш", Глеб Семенович СБОРЩИКОВ filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Экотепломаш"
Publication of WO2017155428A1 publication Critical patent/WO2017155428A1/ru

Links

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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/16—Arrangements of tuyeres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/02—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B15/10—Arrangements of air or gas supply devices
    • 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
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]

Definitions

  • the inventive method of thermal neutralization of solid municipal waste in the slag melt and the furnace for its implementation relate to methods and devices, such as incinerators, specifically designed for burning waste or low-grade fuels.
  • a known method of thermal processing of solid household (municipal) and industrial waste in a slag melt comprising feeding into the working chamber of the furnace charge, consisting of carbon-containing solid waste or biogas of solid waste landfills, and oxygen-containing gas through the tuyeres to a slag melt with a certain intensity of blasting, melting the mixture with the formation of slag with a temperature of 1250-1400 ° C and the release of melting products.
  • a known furnace for melting in a liquid bath (Vanyukov A.V. et al. Melting in a liquid bath. - M .: Metallurgy, 1988, p. 208), containing a working chamber with coffered walls, a tuyere belt for supplying oxygen-containing gas to the melt, slag siphon, gas purification device.
  • the disadvantages of the known method and furnace for its implementation is the need to use a slag melt of oxygen-containing gas to purge the bath, which results in a rather high cost of waste processing through the use of oxygen, a significant underburning of the combustible charge components and the inability to ensure environmental safety of liquid and gaseous waste products.
  • the known method of thermal processing of solid household (municipal) waste in a slag melt involves drying and feeding the mixture in minimal portions to different places in the slag bath, where it is burned and melted in a bubbling slag melt.
  • the melt is purged by supplying natural gas combustion products from cyclone furnaces to the melt, located coaxially on opposite side walls of the furnace working chamber.
  • the waste combustion products are thermally decomposed and washed under a cowl using gas scrubbers 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 furnace gas is flushed with a gas-liquid medium emitted by a bubbling melt, which contains excess hydrogen and CO. Due to the controlled synthesis in the furnace zones, new substances are created that neutralize the dry gas cleaning in the spray absorber. Flue gas cooling is carried out in 3 stages and ends in an electrostatic precipitator, smoke exhaust and chimney.
  • the known furnace for continuous melting of materials in a slag melt contains a coffered shaft equipped with cyclone furnaces, a charge loading unit, a vault, partitions, and a dust collecting chamber with a neck, a waste heat boiler.
  • the main disadvantages of the known methods for thermal treatment of municipal waste include, first of all, the insufficient efficiency of the processes in the slag bath of the melt, the high financial costs of the implementation of processing, as well as the mismatch with modern requirements for environmental protection, due mainly to the relatively low temperature their processing and low volumetric heat content (MJ / m in the zone of technological processes.
  • Known methods of thermal neutralization waste disposal and devices for their implementation do not allow to fully implement the process of afterburning CO and suppressing NO x in the working chamber. Disclosure of invention
  • the technical problem solved by the claimed inventions consists in the development and implementation of such a method for the thermal treatment of municipal waste and a device for its implementation, which would allow for a simple and cheap technology for preparing materials for processing, high specific productivity of the process due to the organization of optimal modes of technological processes in bubbling slag bath of the melt, as well as compliance with environmental safety requirements and additional savings the reduction of resources and energy, including by eliminating the use of oxygen-containing gas for purging the slag bath and the possibility of obtaining a melt at the outlet of the unit, which by its chemical composition makes it possible to consider it as a commodity (for example, in the form of mineral wool).
  • the essence of the claimed inventions lies in the fact that a radical improvement of the technical, economic and environmental indicators of thermal waste processing can be achieved at temperatures of the process above 1200 ° C (decomposition temperature of organic components of municipal waste) and during operations of thermal processing of waste in the zone, the heat content in which is several orders of magnitude higher than in existing furnaces.
  • the task in contrast to the technical solutions known from the prior art, including the prototype, is solved by creating such a technology for the thermal treatment of municipal solid waste, in which the zone of thermal treatment is located directly in the slag melt.
  • the technical result provided by the claimed inventions is to create an effective technology for the thermal treatment of municipal waste with a high specific productivity of the process, in compliance with environmental requirements and additional conservation of resources and energy, in particular, by eliminating the use of oxygen-containing blast.
  • s slag melt including loading the prepared mixture into the working chamber, burning and melting the mixture with the formation of a bath of slag melt, bubbling the molten bath with the combustion products of natural gas through immersion tuyeres, discharging the melting products and purifying the gases formed after thermal decomposition of the mixture, followed by cooling, thermal the disposal (burning) of municipal solid waste is carried out directly in the molten slag bath by loading the mixture directly onto the melt surface a slag bath and feeding air heated to 500 ° C with a coefficient of excess air a ⁇ 1.3 through tuyeres located on the side walls of the working chamber below the melt level in a checkerboard pattern relative to tuyeres located on the opposite wall, the temperature of the slag bath maintain in the range of 1400-1600 ° C, while natural gas is burned in external combustion chambers with os ⁇ 0.9, and natural gas combustion products for bubbling the slag bath and maintaining its temperature are fed to the melt level through nozzles, tained in the
  • the proposed method provides air for burning solid municipal waste through tuyeres located on the side wall of the working chamber from the side of the loading hole above the level of the axes of the nozzles mounted on the combustion chambers of natural gas at a height of 5-8 diameters of the nozzle exit sections.
  • air can be additionally supplied to the upper part of the working chamber through tuyeres located on the side inclined walls of the working chamber.
  • the flow rate of air supplied to the tuyeres mounted on the inclined side walls of the working chamber is 0.3 of the flow rate of air supplied to the tuyeres of the lower row.
  • fluxes are added to the mixture to provide the specified viscosity and acidity of the melting products.
  • magnesite and chalk are used as fluxes in amounts of 1 17.24 kg and 55.56 kg, respectively.
  • the proposed method of high-temperature thermal treatment of municipal solid waste has a number of significant advantages compared with known methods.
  • inventive method provides the possibility of simple and cheap preparation of materials for processing.
  • varying the composition of the waste over a wide range does not prevent their subsequent use.
  • the thermal neutralization process is carried out directly in the melt volume of the slag bath sparged by natural gas combustion products and heated air.
  • Combined purging of the melt with the products of natural gas combustion and heated air makes it possible to substantially intensify the technological process of thermal decomposition.
  • up to 30% of air is supplied to the working chamber. exceeding the amount required for the burning of municipal solid waste.
  • the supply of molten products of combustion of natural gas and air to the slag bath ensures intensive mixing, the result of which is the creation of reliable contact between waste particles and high-temperature melt and uniform distribution of the melt temperature in the bath volume.
  • the fulfillment of these conditions eliminates the presence in the bath of areas with a relatively low temperature (below, for example, 1400 ° C), at which organic compounds that have not undergone thermal decomposition can remain in the bath of the melt.
  • the combustion of natural gas is carried out independently of the burning of municipal solid waste in portable furnaces with a coefficient of ⁇ 0.9.
  • Such a regime of burning natural gas prevents the formation of nitrogen oxides and ensures the temperature of the products of its combustion at the exit of the nozzles mounted on the remote furnaces at the level of 1750-1800 ° C. Sparging a molten slag bath with high-temperature combustion products natural gas allows you to maintain the temperature of the molten bath in the range of 1400-1600 ° C.
  • Maintaining the temperature of the molten bath in the specified range allows for the neutralization and decomposition of organic compounds that make up the waste.
  • the bubble layer of slag melt is the main technological zone in which the process of thermal disposal of solid municipal waste is carried out.
  • This zone due to the supply of high-temperature natural gas combustion products to the melt through nozzles located staggered on opposite side walls of the working chamber, and ensuring contact between the reaction zones formed when the jets of combustion products and air are introduced into the melt, a limit for the specified temperature of slag is created melt volumetric heat load and the most favorable conditions for the occurrence of technological processes of thermal disposal.
  • the inventive method according to the invention a furnace design for the thermal treatment of municipal solid waste has been developed.
  • the working chamber of the furnace is equipped with tuyeres for supplying air to the melt, which are located on the side walls above the level of the axes of the nozzles mounted on the remote furnaces, this nozzle remote furnaces are placed on opposite side walls of the working chamber in a checkerboard
  • the upper parts of the side walls of the working chamber are made inclined, and the loading device is placed above the level of the axes of the nozzles mounted on the remote furnaces, at a distance of not more than 40 diameters of the outlet section of the nozzle of the external furnaces.
  • the main technological processes take place in a bubbling layer in the zone of intensive mixing of slag melt with high-temperature products of natural gas combustion supplied through nozzles installed on the remote furnaces and air supplied through tuyeres located above the level of the axes of the nozzles of the remote furnaces.
  • the placement of the loading hole at the level of 40 diameters of the nozzles mounted on the external furnaces is optimal from the point of view of providing the ability to load waste directly onto the surface of the “foamed” melt bath. This avoids the inherent known methods of burning waste in a reducing atmosphere and, as a result, eliminates the presence of toxic substances in the exhaust gases.
  • tuyeres for supplying air to the melt are placed 5-8 diameters of nozzles mounted on the combustion chambers above the axes of the nozzles of the external furnaces.
  • the claimed range of distances between the axes of the air tuyeres and the axes of the nozzles mounted on the remote furnaces is due to the need to separate the zones of reduction and oxidation reaction in the bubble layer.
  • the optimal mode of disposal of municipal waste in the bubbling layer is ensured by localizing the oxidation and reduction reaction zones directly in the bubbling layer and organizing separate (sequential) processes in these zones. Placing the tuyere row at a height of 5-8 diameters of the nozzles of the external furnaces from the level of their axes allows creating a zone with a high oxygen content and high temperature in the upper part of the bubble layer, where solid municipal wastes are loaded, which results in the creation of optimal conditions for burning municipal wastes.
  • the lower part of the bubbling layer located below the level of placement of air tuyeres, where products of incomplete combustion of natural gas (since a ⁇ 1), conditions are created that exclude the formation of toxic nitrogen oxides.
  • the working chamber can be equipped with additional tuyeres located in the upper part of the working chamber on its inclined walls.
  • additional tuyeres located in the upper part of the working chamber on its inclined walls. The presence of these tuyeres makes it possible to provide an additional supply of air necessary for the afterburning of products of incomplete combustion of fuel.
  • the protective coating of the caissons of the working chamber of the claimed device is made in the form of a corundum packing, which provides refractory thermal protection, and also eliminates the occurrence of chemical reactions with the melt.
  • the claimed device is equipped with a waste heat boiler located above the working chamber and connected to it through a sand valve, and a slag siphon located at the end wall of the working chamber is connected to it by a transfer channel.
  • the furnace for thermal neutralization of municipal solid waste consists of a coffered shaft with a working chamber 1, in the lateral longitudinal walls of which there are remote furnaces of the lower row 2 intended for burning natural gas.
  • the furnaces are equipped with outlet nozzles.
  • the coffered mine is equipped with a pharmacy 5 and a loading hole 6.
  • the furnace is also equipped with a siphon 7 adjacent to the end wall of the mine.
  • the loading hole is located on the arch at the end wall, opposite the wall adjacent to the siphon.
  • the supply of solid waste and fluxes to the device for thermal neutralization of solid municipal waste is carried out from consumables with weighing batchers.
  • the metered components of the charge are fed to a collection conveyor and transported to the loading hole.
  • the nozzles of the external furnaces and lances of the lower row are constantly immersed in the melt.
  • their nozzle are blocked by a steel stopper - “abutment”.
  • Air tuyeres of the lower and upper rows are placed on opposite walls of the working chamber of the furnace above the level of the axes of the nozzles of the remote furnaces.
  • the furnace hearth is a box-type refractory brickwork enclosed in a steel casing.
  • the bottom profile is flat on one level in the workspace and siphon.
  • the shaft of the furnace in height has a variable section.
  • the caissons of the side and end walls of the mine are made of boiler pipes.
  • the first row of caissons is installed vertically.
  • the second and third side rows are installed with the extension up.
  • End caissons are installed vertically.
  • Remote fire chambers and tuyeres of the lower row are installed in vertical wall caissons.
  • tuyeres of the upper row are installed in the inclined wall caissons.
  • a recovery boiler is installed above the shaft of the furnace.
  • the recovery boiler is mounted on its own supports and connected to the shaft of the furnace through a sand valve.
  • the slag siphon equipped at the end wall of the furnace shaft is connected to the working chamber by a transfer channel. Slag is continuously discharged through the slit opening of the siphon.
  • the bottom part of the siphon is equipped with bore holes for partial and complete discharge of the melt from the furnace.
  • the hearth and the walls of the bath to the cooled elements, as well as the hearth and walls of the siphon are made of refractory materials.
  • the bottom of the workspace and siphon has three layers.
  • the lower heat-insulating layer adjacent to the frame is laid out of fibrous material.
  • the second reinforcing layer is laid out from ShA brand fireclay.
  • the working layer is laid out from periclase-spinel refractories.
  • temperature joints are provided that are filled with mineral wool.
  • the lining is dried and heated by burning natural gas with the help of starting burners and remote furnaces.
  • the air used to burn natural gas is gradually heated in the corresponding air heaters of the exhaust duct, which ensures a gradual increase in the flame temperature.
  • Starting the furnace begins with stopping the starting burners and removing them from the furnace hearth.
  • the exhaust holes of the hearth are closed with standard stoppers.
  • Furnaces of the furnace continue to work in heating mode. Next, the draft of the smoke exhauster is adjusted so that there is zero excess pressure in the furnace feed opening.
  • the slag bath is fused by melting granulated blast furnace slag with a particle size of minus 5 mm. Its supply to the unit is made from a hopper designed to store slag.
  • the loading of slag is carried out in discrete portions and make sure that the next portion of the slag is loaded into a completely molten bath.
  • blast furnace slag When collecting the melt to the nozzles of the furnaces go to the continuous loading of blast furnace slag.
  • the slag level rises to the nozzles of the external furnaces, its intense spraying onto the unit walls.
  • All loaded material in the form of a skull will be deposited on the cooled walls in the upper part of the unit.
  • the furnaces are switched to the operating mode and the blast furnace slag loading continues continuously until the pressure on the manometer installed on the duct increases by 0.3 atm. Then, the calculated amount of heated air is supplied to the upper tuyeres, and the remote furnaces are transferred to the operating mode with an air flow coefficient of 0.9. As a result, the main heat-release zone is shifted above the slag bath, which makes it possible to melt the excess of the skull hardened on the upper caissons and thus quickly form the working level of the slag melt. After gaining the required melt height, the furnace is ready for operation.
  • the temperature of the bath is maintained by adjusting the flow rate of the feed material, the flow rate of natural gas and the flow rate of heated air.
  • the waste is loaded into the unit through the loading hole.
  • the melt in the bath is formed from the mineral part of MSW, fluxes, mineral wool production waste and dust from the first gas cleaning stage.
  • the melt must have certain, predetermined, properties, including:
  • MSW Municipal solid waste
  • Table 1 The composition of municipal solid waste (MSW) accepted for calculations is shown in table 1.
  • the composition of the mineral part of the waste is shown in table 2.
  • the composition of the combustible mass of MSW is shown in table 3.
  • Table 1 The composition of the mineral part of the original solid municipal waste (ash)
  • Ash is a mineral part of MSW.
  • the density of the ash p W 2800 kg / m 3 . Liquidus temperature (melting) 1250-1350 ° ⁇ .
  • the latent heat of melting ash - g PL M: 377 kJ / kg.
  • the flow rate of each of the fluxes is determined based on the need to obtain a melt suitable for the production of mineral fibers.
  • the morphological composition of the loaded material in each of the modes contains:
  • Air is used as an energy carrier. All air supplied to the working space of the furnace is heated to 500 ° C in the boiler.
  • the air consumption for burning natural gas during operation in the design mode is 7029 nm 3 / hour, or 168696 nm 3 / day, or 5.567 ⁇ 10 7 nm 3 / year.
  • the layer is 19390 nm / hour, or 465360 nm / day, or 13.96 10 nm / year.
  • the volume of air for the afterburning of combustible components in the superlayer space of the furnace is 5817 nm / hour, or 139608 nm / day, or 4.19 10 nm 3 / year.
  • the total hourly flow rate of heated air is 32236 nm / hour, or
  • the melting point of the slag is 1 130-1200 ° C
  • the density of the slag at a temperature of 1300-1400 ° C is 2.7-2.9 t / m.
  • Average specific heat - C p 1.0174 + 1,0258- 10 "-T p 4 kJ / kg-K
  • the flue gases generated during the combustion of waste and fuel are sent to a hot water boiler, which contains equipment for heating the air to 500 ° C and feed elements for the reagent gas stream to neutralize them.
  • the flue gases After cooling, the flue gases are subjected to catalytic and mechanical cleaning and are emitted through the chimney into the atmosphere.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к мусоросжигательным печам, предназначенным для сжигания отходов или низкосортных топлив. В способе термического обезвреживания твердых коммунальных отходов в шлаковом расплаве включает 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, 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.

Description

СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОТХОДОВ И ПЕЧЬ ДЛЯ ЕГО
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Область техники
Заявляемые способ термического обезвреживания твердых коммунальных отходов в шлаковом расплаве и печь для его осуществления относятся к способам и устройствам, например мусоросжигательным печам, специально предназначенным для сжигания отходов или низкосортных топлив.
Уровень техники
Известен способ термической переработки твердых бытовых (коммунальных) и промышленных отходов в шлаковом расплаве по патенту Российской Федерации N°2079778 (опубл. 20.05.1997), включающий подачу в рабочую камеру печи шихты, состоящей из углеродсодержащих твердых отходов или биогаз полигонов твердых бытовых отходов, и кислородсодержащего газа через фурмы в шлаковый расплав с определенной интенсивностью дутья, плавку шихты с образованием шлака с температурой 1250-1400°С и выпуск продуктов плавки.
Известна печь для плавки в жидкой ванне (Ванюков А.В. и др. Плавка в жидкой ванне. - М.: Металлургия, 1988, с. 208), содержащая рабочую камеру с кессонированными стенами, фурменный пояс для подачи в расплав кислородсодержащего газа, шлаковый сифон, устройство газоочистки.
Недостатками известного способа и печи для его реализации является необходимость использования для продувки ванны шлакового расплава кислородсодержащего газа, следствием чего является достаточно высокая стоимость переработки отходов за счет использования кислорода, значительный недожог горючих компонентов шихты и невозможность обеспечения экологической безопасности жидких и газообразных продуктов переработки отходов.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемым изобретениям являются «Способ переработки твердых отходов в шлаковом расплаве» по патенту Российской Федерации N°2451089 (опубл. 27.01.2011) и «Печь для непрерывной плавки материалов в шлаковом расплаве по патенту Российской Федерации N°9472 (опубл. 10.06.2010).
Известный способ термической переработки твердых бытовых (коммунальных) отходов в шлаковом расплаве включает подсушку и подачу шихты минимальными порциями в разные места шлаковой ванны, где сжигают и плавят ее в барботируемом шлаковом расплаве. Продувку расплава осуществляют путем подачи в расплав продуктов сгорания природного газа из циклонных топок, расположенных соосно на противоположных боковых стенах рабочей камеры печи. Продукты сгорания отходов 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.
Известная печь для непрерывной плавки материалов в шлаковом расплаве содержит кессонированную шахту, оснащенную циклонными топками, узел загрузки шихты, свод, перегородки и пылеосадительную камеру с горловиной, котел-утилизатор.
К основным недостаткам известных способов термического обезвреживания коммунальных отходов в первую очередь можно отнести недостаточную эффективность протекания процессов в шлаковой ванне расплава, высокие финансовые затраты на реализацию переработки, а также несоответствие современным требованиям к охране окружающей среды, обусловленное, в основном, за счет относительно низкой температуры их переработки и малого объемного теплосодержания (МДж/м в зоне протекания технологических процессов. Известные способы термического обезвреживания отходов и устройства для их осуществления не позволяют осуществить в полной мере процесс дожигания СО и подавления NOx в рабочей камере. Раскрытие изобретения
Техническая проблема, решаемая заявленными изобретениями, состоит в разработке и реализации таких способа термического обезвреживания коммунальных отходов и устройства для его осуществления, которые бы позволили обеспечить простую и дешевую технологию подготовки материалов к переработке, высокую удельную производительность процесса за счет организации оптимальных режимов протекания технологических процессов в барботируемой шлаковой ванне расплава, а также соблюдение требований к экологической безопасности и дополнительное сбережение ресурсов и энергии, в том числе за счет исключения использования для продувки шлаковой ванны кислородсодержащего газа и возможности получения на выходе из агрегата расплава, который по его химическому составу позволяет рассматривать его как товар (например, в виде минеральной ваты).
Сущность заявленных изобретений заключается в том, что кардинальное улучшение технико-экономических и экологических показателей термической переработки отходов может быть обеспечено при температурах протекания процесса выше 1200°С (температуры разложения органических составляющих коммунальных отходов) и при проведении операций термической переработки отходов в зоне, теплосодержание в которой на несколько порядков выше, чем в действующих печах. В заявленной группе изобретений поставленная задача в отличие от технических решений, известных из уровня техники, в том числе из прототипа, решается путем создания такой технологии термического обезвреживания твердых коммунальных отходов, при которой зона термического обезвреживания локализована непосредственно в шлаковом расплаве.
Технический результат, обеспечиваемый заявленными изобретениями, заключается в создании эффективной технологии термического обезвреживания коммунальных отходов с высокой удельной производительностью процесса, с соблюдением экологических требований и дополнительным сбережением ресурсов и энергии, в частности, за счет исключения использования кислородсодержащего дутья.
Существующая техническая проблема решается за счет того, что в известном способе термического обезвреживания твердых коммунальных отходов в
з шлаковом расплаве, включающем загрузку подготовленной шихты в рабочую камеру, сжигание и плавку шихты с образованием ванны шлакового расплава, барботирование ванны расплава продуктами сгорания природного газа через погружные фурмы, выпуск продуктов плавки и очистку газов, образовавшихся после термического разложения шихты, с последующим охлаждением, термическое обезвреживание (сжигание) твердых коммунальных отходов осуществляют непосредственно в ванне шлакового расплава за счет загрузки шихты непосредственно на поверхность расплавленной шлаковой ванны и подачи в расплав воздуха, подогретого до 500°С, с коэффициентом избытка воздуха а<1,3 через фурмы, расположенные на боковых стенах рабочей камеры под уровнем расплава в шахматном порядке относительно фурм, расположенных на противоположной стене, температуру шлаковой ванны поддерживают в интервале 1400-1600°С, при этом природный газ сжигают в выносных топочных камерах при ос<0,9, а продукты сгорания природного газа для барботирования шлаковой ванны и поддержания ее температуры подают под уровень расплава через сопла, установленные на топочные камеры, размещенные на боковых стенах рабочей камеры в шахматном порядке относительно сопел, расположенных на противоположной стене.
В предложенном способе предусмотрена подача воздуха для сжигания твердых коммунальных отходов через фурмы, размещенные на боковой стене рабочей камеры со стороны загрузочного отверстия над уровнем осей сопел, установленных на камерах сгорания природного газа на высоте 5-8 диаметров выходных сечений сопел.
В заявленном способе в верхнюю часть рабочей камеры может дополнительно подаваться воздух через фурмы, расположенные на боковых наклонных стенах рабочей камеры.
В заявленном способе расход воздуха, подаваемого на фурмы, установленные на наклонных боковых стенах рабочей камеры, составляет 0,3 от расхода воздуха, подаваемого на фурмы нижнего ряда.
В заявленном способе в шихту для обеспечения заданных вязкости и кислотности продуктов плавки добавляют флюсы. Например, на тонну минерального остатка твердых коммунальных отходов при производстве (использовании) расплава для производства минеральной ваты в качестве флюсов используют магнезит и мел в количествах 1 17,24 кг и 55,56 кг соответственно.
Предлагаемый способ высокотемпературного термического обезвреживания твердых коммунальных отходов имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с известными способами. В частности, при реализации заявленного способа обеспечивается возможность простой и дешевой подготовки материалов к переработке. При этом варьирование состава отходов в широких пределах не препятствует их последующему использованию.
В отличие от известного способа термического обезвреживания, при котором технологический процесс протекает в восстановительной газовой среде надслоевого пространства над уровнем барботажного слоя, в предложенном способе процесс термического обезвреживания осуществляется непосредственно в объеме расплава шлаковой ванны, барботируемого продуктами сгорания природного газа и подогретым воздухом. Совместная продувка расплава продуктами сгорания природного газа и подогретым воздухом позволяет существенным образом интенсифицировать технологический процесс термического разложения. С этой целью в рабочую камеру подают воздух в объеме, до 30%. превышающем объем, необходимый для сжигания твердых коммунальных отходов. Подача в шлаковую ванну расплава продуктов сгорания природного газа и воздуха обеспечивает ее интенсивное перемешивание, результатом которого являются создание надежного контакта частиц отходов и высокотемпературного расплава и равномерного распределения температуры расплава в объеме ванны. Выполнение этих условий исключает наличие в ванне областей с относительно невысокой температурой (ниже, например, 1400°С), при которой в ванне расплава могут оставаться органические соединения, не подвергнувшиеся термическому разложению.
Сжигание природного газа осуществляют независимо от сжигания твердых коммунальных отходов в выносных топках с коэффициентом ос<0,9. Таким режимом сжигания природного газа предотвращают образование оксидов азота и обеспечивают температуру продуктов его сгорания на выходе из сопел, установленных на выносных топках, на уровне 1750-1800°С. Барботирование ванны шлакового расплава высокотемпературными продуктами сгорания природного газа позволяет поддерживать температуру ванны расплава в интервале 1400-1600°С.
Поддержание температуры ванны расплава в указанном интервале позволяет обеспечить нейтрализацию и разложение органических соединений, входящих в состав отходов.
Барботажный слой шлакового расплава является основной технологической зоной, в которой осуществляют процесс термического обезвреживания твердых коммунальных отходов. В этой зоне за счет подачи в расплав высокотемпературных продуктов сгорания природного газа через сопла, расположенные в шахматном порядке на противоположных боковых стенах рабочей камеры, и обеспечения соприкосновения реакционных зон, образованных при внедрении в расплав струй продуктов сгорания и воздуха, создаются предельная для заданной температуры шлакового расплава объемная тепловая нагрузка и наиболее благоприятные условия для протекания технологических процессов термического обезвреживания.
Высокая удельная производительность процесса обеспечивается мощным перемешиванием ванны расплава дутьем, что существенно ускоряет протекающие массо- и теплообменные процессы.
Реализация технологии высокотемпературного термического обезвреживания отходов в расплаве позволяет обеспечить высокую удельную производительность, лучшие экологические показатели, дополнительное сбережение ресурсов и энергии.
Разработанный способ высокотемпературного обезвреживания коммунальных отходов реализуется в печи заявленной конструкции.
Для осуществления заявленного способа согласно изобретению разработана конструкция печи для термического обезвреживания твердых коммунальных отходов. В заявленном устройстве, содержащем кессонированную рабочую камеру, оснащенную выносными топками, узлом загрузки шихты, шлаковым сифоном с выпускным отверстием, рабочая камера печи снабжена фурмами для подачи воздуха в расплав, которые расположены на боковых стенах выше уровня осей сопел, установленных на выносных топках, при этом сопла выносных топок размещены на противоположных боковых стенах рабочей камеры в шахматном
б порядке; верхние части боковых стен рабочей камеры выполнены наклонными, а загрузочное устройство размещено выше уровня осей сопел, установленных на выносных топках, на расстоянии не более 40 диаметров выходного сечения сопла выносной топки.
Основные технологические процессы протекают в барботажном слое в зоне интенсивного перемешивания шлакового расплава высокотемпературными продуктами сгорания природного газа, подаваемыми через установленные на выносных топках сопла, и воздуха, подаваемого через фурмы, размещенные выше уровня осей сопел выносных топок. Размещение загрузочного отверстия на уровне 40 диаметров сопел, установленных на выносных топках, является оптимальным с точки зрения обеспечения возможности осуществлять загрузку отходов непосредственно на поверхность «вспененной» ванны расплава. Это позволяет избежать присущее известным способам сжигание отходов в восстановительной атмосфере и, как следствие, исключить наличие токсичных веществ в отходящих газах.
Для обеспечения оптимального режима обезвреживания твердых коммунальных отходов фурмы для подачи воздуха в расплав размещены выше уровня осей сопел выносных топок на 5-8 диаметров сопел, установленных на топочных камерах.
Заявленный диапазон расстояний между осями воздушных фурм и осями сопел, установленных на выносных топках, обусловлен необходимостью разнести в барботажном слое зоны восстановительного и окислительного реагирования. Оптимальный режим обезвреживания коммунальных отходов в барботажном слое обеспечивается за счет локализации зон окислительного и восстановительного реагирования непосредственно в барботажном слое и организации раздельного (последовательного) протекания процессов в этих зонах. Размещение фурменного ряда на высоте 5-8 диаметров сопел выносных топок от уровня их осей позволяет в верхней части барботажного слоя, куда загружаются твердые коммунальные отходы, создать зону с высоким содержанием кислорода и высокой температурой, результатом чего является создание оптимальных условий для сжигания коммунальных отходов. При этом в нижней части барботажного слоя, расположенной ниже уровня размещения воздушных фурм, куда поступают продукты неполного сгорания природного газа (т.к. а<1), созданы условия, исключающие образование ядовитых оксидов азота.
В заявленной печи рабочая камера может быть снабжена дополнительными фурмами, размещенными в верхней части рабочей камеры на ее наклонных стенах. Наличие этих фурм позволяет обеспечивать дополнительную подачу воздуха, необходимого для дожигания продуктов неполного сгорания топлива.
Защитное покрытие кессонов рабочей камеры заявленного устройства выполнено в виде коррундовой набивки, которая обеспечивает огнеупорную тепловую защиту, а также исключает протекание химических реакций с расплавом.
Заявленное устройство снабжено котлом-утилизатором, размещенным над рабочей камерой и соединенным с ней через песочный затвор, а размещенный у торцевой стены рабочей камеры шлаковый сифон соединен с ней переточным каналом.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется фиг. 1. Печь для термического обезвреживания твердых коммунальных отходов состоит из кессонированной шахты с рабочей камерой 1, в боковых продольных стенах которой размещены выносные топки нижнего ряда 2, предназначенные для сжигания природного газа. Топки снабжены выходными соплами. На боковой продольной стене рабочей камеры со стороны загрузочного отверстия 6 выше уровня осей выходных сечений сопел, установленных на выносных топках, размещены фурмы 3, предназначенные для подачи воздуха для сжигания твердых коммунальных отходов в шлаковом расплаве. Кессонированная шахта снабжена аптейком 5 и загрузочным отверстием 6. Печь также снабжена сифоном 7, примыкающим к торцевой стене шахты. Загрузочное отверстие располагается на своде у торцевой стенки, противоположной стенке, примыкающей к сифону.
Подача твердых отходов и флюсов в устройство для термического обезвреживания твердых коммунальных отходов осуществляется из расходных бункеров с весовыми дозаторами. Дозированные компоненты шихты подаются на сборный конвейер и транспортируются к загрузочному отверстию.
В рабочем режиме сопла выносных топок и фурмы нижнего ряда постоянно погружены в расплав. Для прекращения подачи дутья в расплав их сопловые отверстия перекрываются стальной пробкой - «притычкой». Воздушные фурмы нижнего и верхнего рядов размещены на противоположных стенах рабочей камеры печи выше уровня осей сопел выносных топок.
Горн печи представляет собой огнеупорную кирпичную кладку коробчатого типа, заключенную в стальной кожух. Профиль подины плоский на одном уровне в рабочем пространстве и сифоне.
Шахта печи по высоте имеет переменное сечение. Кессоны боковых и торцевых стен шахты выполнены из котельных труб. Первый ряд кессонов установлен вертикально. Второй и третий боковые ряды установлены с расширением кверху. Торцевые кессоны установлены вертикально. В вертикальных стеновых кессонах установлены выносные топки и фурмы нижнего ряда. В наклонных стеновых кессонах установлены фурмы верхнего ряда.
Над шахтой печи установлен котел-утилизатор.
Котел-утилизатор установлен на собственных опорах и соединен с шахтой печи через песочный затвор.
Оборудованный у торцевой стены шахты печи шлаковый сифон соединен с рабочей камерой переточным каналом. Шлак непрерывно выпускается через щелевую летку сифона.
Донная часть сифона оборудована шпурами для частичного и полного выпуска расплава из печи.
Подина и стены ванны до охлаждаемых элементов, а также подина и стены сифона выполнены из огнеупорных материалов.
Подина рабочего пространства и сифона имеет три слоя. Нижний, примыкающий к каркасу теплоизоляционный слой выкладывается из волокнистого материала. Второй арматурный слой выкладывается из шамота марки ША. Рабочий слой выкладывается из периклазошпинелидных огнеупоров.
В торцевой стене рабочей камеры агрегата над уровнем пода имеется канал для соединения сифона с плавильной камерой. Поэтому каналу шлак перетекает в сифон. Шлак удаляется из сифона через выпускное отверстие по желобу для рабочего выпуска шлака. Кладка стен сифона по периметру выполняется трехслойной. Наружный, примыкающий к каркасу теплоизоляционный слой выкладывается из волокнистого материала. Второй арматурный слой - из шамота марки ША. Рабочий слой стен выкладывается из безобжигового периклазохромита ПХБ.
Отверстия в сифоне для полного выпуска шлака забиваются пробками из огнеупорной массы.
Для компенсации температурного расширения огнеупорной кладки как в продольном, так и в поперечном направлении предусматриваются температурные швы, которые заполняются минеральной ватой.
Осуществление изобретения
Реализация заявленного способа термического обезвреживания твердых коммунальных отходов в печи заявленной конструкции осуществляется следующим образом.
Перед пуском агрегата производят сушку и разогрев футеровки путем сжигания природного газа с помощью пусковых горелок и выносных топок.
В процессе сушки и разогрева футеровки происходит постепенный нагрев воздуха, используемого для сжигания природного газа, в соответствующих воздухонагревателях газоотводящего тракта, что обеспечивает постепенный рост температуры факела.
Запуск печи начинают с остановки пусковых горелок и удаления их из горна печи. Выпускные отверстия горна закрывают штатными стопорами.
Топки печи продолжают работать в режиме разогрева. Далее регулируют тягу дымососа таким образом, чтобы в загрузочном отверстии печи было нулевое избыточное давление.
Затем осуществляют наплавление шлаковой ванны за счет расплавления гранулированного доменного шлака с размерами частиц минус 5 мм. Его подача в агрегат производится из бункера, предназначенного для хранения шлака.
Сжигание природного газа в выносных топках производится с коэффициентом расхода воздуха а= 1,0- 1,2. При этом загрузку шлака осуществляют дискретными порциями и следят за тем, чтобы очередная порция шлака загружалась в полностью расплавленную ванну. При наборе расплава до сопел топок переходят к непрерывной загрузке доменного шлака. При подъеме уровня шлака к соплам выносных топок будет наблюдаться его интенсивное ю разбрызгивание на стены агрегата. В режиме интенсивного разбрызгивания необходимо подать в агрегат и расплавить там такое количество доменного шлака, которого хватило бы для достижения уровня расплава на 150-200 мм выше уровня нижних воздушных фурм. В этот период, несмотря на загрузку шлака в агрегат, его уровень не будет изменяться. Весь загруженный материал в виде гарниссажа отложится на охлаждаемых стенах в верхней части агрегата.
После этого топки переводятся в рабочий режим и загрузка доменного шлака продолжается непрерывно до тех пор, пока давление на манометре, установленном на воздуховоде, не повысится на 0,3 атм. Затем на верхние фурмы подается расчетное количество нагретого воздуха, а выносные топки переводятся в рабочий режим работы с коэффициентом расхода воздуха 0,9. В результате основная зона тепловыделения смещается выше шлаковой ванны, что позволяет оплавить избытки застывшего на верхних кессонах гарниссажа и таким образом быстро сформировать рабочий уровень шлакового расплава. После набора необходимой высоты расплава печь готова к эксплуатации.
После формирования шлаковой ванны начинают осуществлять загрузку шихты в зависимости от режима работы. Температуру ванны поддерживают, регулируя расход загружаемого материала, расход природного газа и расход нагретого воздуха.
Загрузка отходов в агрегат осуществляется через загрузочное отверстие.
При продувке продуктами сгорания и воздухом шлаковой ванны происходит ее интенсивное перемешивание, что обеспечивает надежный контакт отходов с высокотемпературным расплавом. При этом исключается наличие в ванне расплава областей с относительно невысокой температурой, при которой могут существовать органические соединения.
Непосредственно в ванне расплава при температуре 1450-1500°С и подаче в нее флюсов протекают среди других реакции, переводящие вредные вещества, входящие в состав ТКО, в расплав:
СаСО3->СаО+СО2-Ол
SO2+CaO+l/2O2->CaSO4+Q2
2HCl+CaO->CaCl2+H2O+Q3
2HF+CaO->CaF2+H2O+Q4 Таким образом, в ванне расплава в основном достигается нейтрализация токсичных и коррозионно активных кислотных компонентов.
Ниже приведены состав и физические свойства компонентов шихты и минерального рецикла для двух режимов осуществления способа и печи для его реализации.
1. Базовый 1. Загрузка: Твердые коммунальные отходы (ТКО) - 7000 кг/ч; флюсы (магнезит - 346 кг/ч; мел - ПО кг/ч) - 456 кг/ч; обороты (пыль 1 ступени газоочистки; отходы производства минеральной ваты) - 100 кг/ч; влажность ТКО - 38%.
2. Базовый 1 без оборотов. Загрузка: ТКО - 7000 кг/ч; флюсы (магнезит - 346 кг/ч; мел - 110 кг/ч) - 456 кг/ч; влажность ТКО - 38%.
При работе по первому режиму расплав в ванне формируется из минеральной части ТКО, флюсов, отходов производства минеральной ваты и пылей первой ступени газоочистки.
При работе по второму режиму в ванну не загружаются отходы производства минеральной ваты и пыли первой ступени газоочистки.
Расплав должен обладать определенными, наперед заданными, свойствами в том числе:
- кислотностью Mk=2 (1)
- соотношение CaO/MgO=2.1 (2)
Ниже представлен требуемый химический состав расплава в соответствии с заданием на проектирование: SiO2 - 48,63; TiO2 - 0,452; А12О3 - 7,726; Fe2O3 - 3,34; CaO - 19,023; MgO - 9,064; K2O - 1,267; Na2O 3,348; SO3 - 2,986; P2O5 - 3,585.
Принятый для расчетов состав твердых коммунальных отходов (ТКО) приведен в таблице 1. Состав минеральной части отходов - в таблице 2. Состав горючей массы ТКО приведен в таблице 3.
Влажность поступающих отходов принята равной Wp=38%.
Химический состав твердых коммунальных отходов
Таблица 1
Figure imgf000014_0001
Состав минеральной части исходных твердых коммунальных отходов (золы)
Таблица 2
Figure imgf000015_0001
Состав горючей массы ТКО
Таблица 3
Figure imgf000015_0002
Низшая теплота сгорания ТКО: QP H=6,36 МДж/кг.
Зола - минеральная часть ТКО.
Плотность золы рш=2800 кг/м3. Температура ликвидуса ( расплавление) 1250-1350°С.
Удельная теплоемкость золы - Сш=0,837+0Д05- 10' -Т кДж/кг-К.
Скрытая теплота плавления золы - гпл М:=377 кДж/кг.
Химические составы используемых флюсов приведены в таблицах 4 и
Химический состав магнезита (ГОСТ 1216-87)
Таблица 4
Figure imgf000015_0003
Плотность магнезита = 2970 кг/м ; теплота разложения магнезита: энд=1440 кДж/кг. Химический состав мела (ГОСТ 8253-79)
Таблица 5
Figure imgf000016_0001
Плотность мела = 2710 кг/м ; теплота разложения мела: q3m= 1779,5 кДж/кг
Расход каждого из флюсов определяется исходя из необходимости получения расплава пригодного для производства минерального волокна.
Из условий (1) и (2) следует, что к 100 кг золы необходимо добавить 17,724 кг необожженного магнезита и 5,636 кг мела. В пересчете на проектную производительность печи по твердым коммунальных отходам по 1 и 2 режимам работы расход флюсов равен: магнезита 346,15 кг/ч и мела 1 10,07 кг/ч. Помимо флюсов в печь предполагается загружать минеральный рецикл общей массой до 700 кг/ч. Принимаем, что химический состав минерального рецикла соответствует химическому составу расплава в ванне.
Согласно статистическим данным о составе ТКО морфологический состав загружаемого материала в каждом из режимов содержит:
в 1 режиме: золы 85,7%, магнезита 7,4%, мела 2,8%, отходов производства минеральной ваты 1,9% пыль первой ступени газоочистки 2,2%;
во 2 режиме: золы 89,4%, магнезита 7,7%, мела 2,9%.
Расчетные материальный и тепловой балансы технологического режима приведены в таблицах 6 и 7.
Материальный баланс процесса переработки твердых коммунальных отходов в проектном режиме Таблица 6
Figure imgf000017_0001
Тепловой баланс процесса переработки ТКО в проектном режиме
Таблица 7
Figure imgf000017_0002
В качестве энергоносителя используется воздух. Весь воздух, подаваемый в рабочее пространство печи, подогревается до 500°С в котле.
Расход воздуха на сжигание природного газа при работе в проектном режиме - 7029 нм3/час, или 168696 нм3/сутки, или 5,567· 107 нм3/год.
Объем воздуха, подаваемого на фурмы для сжигания горючей массы ТКО в
•з 7 4
слое, составляет 19390 нм /час, или 465360 нм /сутки, или 13,96 10 нм /год.
Объем воздуха для дожигания горючих компонентов в надслоевом пространстве печи составляет 5817 нм /час, или 139608 нм /сутки, или 4,19 10 нм3/год.
Общий часовой расход нагретого воздуха составляет 32236 нм /час, или
-> 7 4
773664 нм /сутки, или 23,2Ы0 нм /год. Давление нагретого воздуха перед входным коллектором 1,5· 105 Па
Химический состав образующегося расплава приведен в таблице 8.
Химический состав расплава (% по массе)
Таблица 8
Figure imgf000018_0001
При работе агрегата в проектном режиме с загрузкой твердых коммунальных отходов 7 т/ч и 658,146 кг/ч известняка образуется 2278 кг расплава в час. Суточный выход расплава - 54,67 т/сутки.
Температура плавления шлака 1 130-1200°С, плотность шлака при температуре 1300-1400°С - 2,7-2,9 т/м . Средняя удельная теплоемкость - Ср=1,0174+1,0258- 10"4-Тр кДж/кг-К. Средняя теплопроводность - λρ=3,852 Вт/(м-К). Степень черноты при 1400°С - ερ = 0,7.
Кислотность расплава - K=(SiO2+TiO2+P2O5)/(CaO+MgO+K2O+Na2O)=l,76.
Вместе с отходящими газами из ванны уносятся 2-3% от массы загруженного материала. При работе в проектном режиме (7000 кг ТКО+658 кг известняка) унос составит 140-230 кг/час или 3,67-5,52 т/сутки.
Расчетный химический состав пыли приведен в таблице 9. Расчетный химический состав пыли Таблица 9
Компонент Содержание, %
Fe203 0,9
СаО 14,6
Si02 40,8
А12О3 2,7
MgO 0,6
S03 2,0
НС1 1 ,3
С02 13,4
К20 4,0
Na20 10,5
Τί02 4,2
2О5 4,6
Суммарно прочее: (Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu,
0,4
Mil, Ni, V)
Образующиеся при сжигании отходов и топлива дымовые газы направляются в водогрейный котел, в котором расположено оборудование для подогрева воздуха до 500°С и элементы подачи в газовый поток реагентов для их обезвреживания.
После охлаждения дымовые газы подвергаются каталитической и механической очистке и через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.
С отходящими газами из печи уносится 102 ГДж тепла в час.
С водоохлаждаемых элементов печи снимается 10 ГДж тепла/час.
Для нагрева до 500°С воздуха, используемого для сжигания отходов и природного газа, затрачивается 21,7 ГДж/час тепла отходящих газов.
Количество тепла, которое может быть получено в виде горячей воды: 102+10-9,23-21,7=81,07 ГДж/час, где 9,23 ГДж/час - тепло, уносимое газами при температуре 180°С.

Claims

Формула изобретения
Пункт 1. Способ термического обезвреживания твердых коммунальных отходов в шлаковом расплаве, включающий загрузку подготовленной шихты в рабочую камеру, сжигание и плавку шихты с образованием ванны шлакового расплава, барботирование ванны расплава продуктами сгорания природного газа через погружные фурмы, выпуск продуктов плавки и очистку газов, образовавшихся после термического разложения шихты, с последующим охлаждением, отличающийся тем, что термическое обезвреживание твердых коммунальных отходов осуществляют непосредственно в ванне шлакового расплава за счет загрузки шихты на поверхность расплавленной шлаковой ванны и подачи в расплав воздуха, подогретого до 500 °С, с коэффициентом избытка воздуха а < 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 топках при а < 0,9, а продукты сгорания природного газа для барботирования шлаковой ванны и поддержания ее температуры подают под уровень расплава через сопла, установленные на топочные камеры, размещенные на боковых стенах рабочей камеры в шахматном порядке относительно сопел, расположенных на противоположной стене.
Пункт 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу воздуха для обезвреживания твердых коммунальных отходов осуществляют через фурмы, размещенные над уровнем осей сопел, установленных на камерах сгорания природного газа, на высоте 5-8 диаметров выходных отверстий сопел.
Пункт 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в верхнюю часть рабочей камеры дополнительно подают воздух через фурмы, расположенные на боковых наклонных стенах рабочей камеры.
Пункт 4. Способ по п.З, отличающийся тем, что расход воздуха, подаваемого на фурмы, установленные на наклонных боковых стенах рабочей камеры, составляет 0,3 от расхода воздуха, подаваемого на фурмы нижнего ряда.
Пункт 5. Способ по любому из п. п. 1-4, отличающийся тем, что в шихту для обеспечения заданных вязкости и кислотности продуктов плавки добавляют флюсы. Пункт 6. Печь для термического обезвреживания твердых бытовых отходов, содержащая кессонированную рабочую камеру, оснащенную выносными топками, узлом загрузки шихты, шлаковым сифоном с выпускным отверстием, отличающаяся тем, что рабочая камера снабжена фурмами для подачи воздуха в расплав, расположенными на боковых стенах выше сопел выносных топок; сопла выносных топок размещены на противоположных боковых стенах рабочей камеры в шахматном порядке относительно друг друга; верхние части боковых стен рабочей камеры выполнены наклонными; загрузочное устройство размещено выше уровня осей выходных сопел выносных топок на расстоянии не более 40 диаметров выходного отверстия сопла топки.
Пункт 7. Печь по п.6, отличающаяся тем, что фурмы для подачи воздуха в расплав размещены выше сопел выносных топок на 5-8 диаметров выходных отверстий топок.
Пункт 8. Печь по п.7, отличающаяся тем, что рабочая камера печи снабжена фурмами, размещенными в верхней части рабочей камеры на ее наклонных стенах.
Пункт 9. Печь по п.7, отличающаяся тем, что защитное покрытие кессонов рабочей камеры выполнено в виде коррундовой набивки, обеспечивающей отсутствие химических реакций с расплавом.
Пункт 10. Печь по п.9, отличающаяся тем, что снабжена котлом- утилизатором, размещенным над рабочей камерой и соединенным с ней через песочный затвор.
Пункт 1 1. Печь по п.10, отличающаяся тем, что размещенный у торцевой стены рабочей камеры шлаковый сифон соединен с ней переточным каналом.
Пункт 12. Печь по п.8, отличающаяся тем, что защитное покрытие кессонов рабочей камеры выполнено в виде коррундовой набивки, обеспечивающей отсутствие химических реакций с расплавом.
Пункт 13. Печь по п.12, отличающаяся тем, что снабжена котлом- утилизатором, размещенным над рабочей камерой и соединенным с ней через песочный затвор.
Пункт 14. Печь по п.13, отличающаяся тем, что размещенный у торцевой стены рабочей камеры шлаковый сифон соединен с ней переточным каналом.
PCT/RU2017/000109 2016-03-11 2017-03-01 Способ обезвреживания отходов и печь для его осуществления WO2017155428A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016108824 2016-03-11
RU2016108824A RU2623394C1 (ru) 2016-03-11 2016-03-11 Способ термического обезвреживания твердых коммунальных отходов в шлаковом расплаве и печь для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017155428A1 true WO2017155428A1 (ru) 2017-09-14

Family

ID=59241352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/000109 WO2017155428A1 (ru) 2016-03-11 2017-03-01 Способ обезвреживания отходов и печь для его осуществления

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2623394C1 (ru)
WO (1) WO2017155428A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2711634C1 (ru) * 2019-05-22 2020-01-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Способ переработки лежалых твердых бытовых отходов
RU2753722C1 (ru) * 2020-12-09 2021-08-20 Гагик Гагаринович Арутюнян Печь для термического обезвреживания отходов

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3841889A1 (de) * 1988-09-10 1990-03-15 Sorg Gmbh & Co Kg Verfahren zur ueberfuehrung von festen, weitgehend wasserfreien abfallstoffen in glasform sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
RU2062949C1 (ru) * 1992-07-03 1996-06-27 Владимир Филиппович Денисов Установка для переработки твердых бытовых и промышленных отходов
RU2349654C1 (ru) * 2007-06-28 2009-03-20 Общество с ограниченной ответственностью "Интенсивные Технологии" Способ переработки бытовых и промышленных отходов
RU94972U1 (ru) * 2009-07-24 2010-06-10 Раттенберг Вадим Николаевич Печь для непрерывной плавки материалов в шлаковом расплаве
RU2451089C2 (ru) * 2009-07-24 2012-05-20 Раттенберг Вадим Николаевич Способ переработки твердых отходов в шлаковом расплаве

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2072168C1 (ru) * 1994-02-09 1997-01-20 Вадим Николаевич Раттенберг Устройство для непрерывной плавки материалов в шлаковом расплаве

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3841889A1 (de) * 1988-09-10 1990-03-15 Sorg Gmbh & Co Kg Verfahren zur ueberfuehrung von festen, weitgehend wasserfreien abfallstoffen in glasform sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
RU2062949C1 (ru) * 1992-07-03 1996-06-27 Владимир Филиппович Денисов Установка для переработки твердых бытовых и промышленных отходов
RU2349654C1 (ru) * 2007-06-28 2009-03-20 Общество с ограниченной ответственностью "Интенсивные Технологии" Способ переработки бытовых и промышленных отходов
RU94972U1 (ru) * 2009-07-24 2010-06-10 Раттенберг Вадим Николаевич Печь для непрерывной плавки материалов в шлаковом расплаве
RU2451089C2 (ru) * 2009-07-24 2012-05-20 Раттенберг Вадим Николаевич Способ переработки твердых отходов в шлаковом расплаве

Also Published As

Publication number Publication date
RU2623394C1 (ru) 2017-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3288451A (en) Continuous production of furnace products
CN108800153B (zh) 危废物焚烧工艺
CN101713543B (zh) 一种零辅助燃料的污泥焚烧炉
WO1995001208A1 (en) Waste management facility
CN107363072A (zh) 废物的熔池熔炼方法
RU2699114C2 (ru) Плавильный аппарат погружного горения
RU2623394C1 (ru) Способ термического обезвреживания твердых коммунальных отходов в шлаковом расплаве и печь для его осуществления
CN107631301A (zh) 立式焚烧炉及危废物分区焚烧系统
JP4116698B2 (ja) 灰熔融式焼却システム
CN209431412U (zh) 废盐高温熔融吹氧窑炉
KR100654478B1 (ko) 로타리 노상 노에 공급재료 환원 방법과 장치
JP2002295817A (ja) 可燃ゴミのガス化溶融炉およびガス化溶融方法
EP0747492B1 (en) Method for melting ferrous metals by means of an electric arc furnace charged with ferrous materials containing energy-releasing substances
EP1367323A1 (en) Gasification melting furnace and gasification melting method for combustible refuse and/or burned ash
CN212253668U (zh) 一种处理工业废杂盐的焙烧炉
JPH11325428A (ja) 焼却炉及びその使用方法
US5307748A (en) Cyclonic thermal treatment and stabilization of industrial wastes
EP1227278A2 (en) Waste treatment apparatus
JP2003120910A (ja) 加熱処理装置とその処理施設
RU2135895C1 (ru) Установка для сжигания бытовых отходов
CN105674272A (zh) 一种硅瓷炉箅复式焚烧炉及其处理工艺
RU2137044C1 (ru) Установка для термической переработки твердых отходов
Pioro et al. Advanced melting technologies with submerged combustion
CN218972677U (zh) 尾气焚烧装置
RU2700134C1 (ru) Комплекс экологически чистой безотходной переработки твердых бытовых и промышленных отходов без предварительной сортировки и сушки

Legal Events

Date Code Title Description
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17763643

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 05/02/2019)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17763643

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1