ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ, 2011, том 45, № 6, с. 648-652
УДК 574-502.34
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОЧИСТНОЙ СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОТХОДОВ
© 2011 г. Л. Л. Товажнянский, В. Е. Ведь, В. А. Кощий, А. И. Ровенский, В. П. Мешалкин*, Е. В. Краснокутский
Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Украина *Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва
увй@кр1.ккагкоу. иа Поступила в редакцию 30.05.2011 г.
Описана конструкция и назначение основных узлов мобильного мусороперерабатывающего комплекса типа МПК. Представлены экспериментальные данные по каталитической очистке выпускных газов. Определено, что концентрации вредных соединений в отходящих газах мусороперерабатывающего комплекса МПК являются значительно меньшими, нежели допускаемые нормативными документами к выбросам в атмосферу.
ВВЕДЕНИЕ
Мировая практика утилизации муниципальных и горючей части промышленных отходов в наиболее промышленно развитых странах мира ФРГ, США, Австрии, Франции, Швеции, Италии и др. показала, что наиболее приемлемыми методами переработки являются термические [1]. Среди них термокаталитические методы являются наиболее эффективными, универсальными и экологически безопасными [2].
Использование современных термокаталитических методов позволяет решить две социально-экономические проблемы:
— утилизация имеющихся и непрерывно поступающих отходов и предотвращение дальнейшего их накапливания путем применения экологически безопасной технологии переработки;
— пополнение материально-энергетической ресурсной базы перерабатывающих производств за счет отсортировывания части коммерческих отходов, поступающих на утилизацию, а также за счет использования вторичного тепла отходящих газов [3].
Мобильные мусороперерабатывающие установки способствуют устранению негативного влияния накопления твердых промышленных и потребительских отходов на среду обитания человека на сравнительно небольших объектах; при этом они могут обслуживать определенное число производителей отходов на значительном территориальном пространстве без нанесения ущерба окружающей среде накоплением мусора [3, 4].
Научно-производственной фирмой "Технология" под эгидой Северо-Восточного центра АН Украины и Южной железной дороги при участии ряда институтов, университетов и предприятий спроектированы, выпущены и введены в промышленную эксплуатацию мобильные мусороперера-батывающие комплексы серии МПК производительностью от 50 до 400 кг/ч и стационарные установки производительностью до 5 т/ч.
Разработанные установки базируются на экологически безопасной отечественной технологии сжигания твердых бытовых и промышленных отходов, полностью соответствующей требованиям Европейских стандартов, а по отдельным показателям и превосходящих их. Введенные в промышленную эксплуатацию перерабатывающие комплексы решают проблему негативного влияния накопления твердых бытовых отходов (ТБО) на среду обитания человека на сравнительно небольших объектах. В конструкциях установок учтен мировой опыт обращения с ТБО, полностью реализованы вопросы экологически безопасного уничтожения ТБО.
В установках реализован комплексный подход в обращении с отходами, сочетающий сортировку ТБО с извлечением вторсырья и сжигание остатка, который обеспечивает максимальную экологическую и экономическую эффективность. Разработки защищены патентами Украины и Российской Федерации [5].
В настоящей работе рассмотрена эффективность функционирования очистной системы мобильного комплекса термокаталитического обезвреживания отходов.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
ТБО (табл. 1) являются сложной многокомпонентной смесью, включающей многие сырьевые материалы (полиэтилен, цветные и черные металлы, бумага, картон, пластмассы, стекло и др.), пищевые отходы, отходы промышленных предприятий (ветошь, спецодежда, отработанные масляные и воздушные фильтры и др.) и опасные составляющие ТБО (тяжелые металлы, болезнетворные микроорганизмы и др.). Кроме безопасного сжигания ТБО на мусороперерабатывающем комплексе возможно и уничтожение жидких нефтешламов, в том числе и отработанных масел, нефтесборочных сорбентов и т.д. На эти виды работ научно-производственная фирма "Технология" получила лицензию на переработку.
Комплексы по переработке отходов типа МПК обеспечивают соблюдение экологических нормативов при максимальном использовании сырьевой и энергетической ценности ТБО с минимальными приведенными затратами, сокращают расходы на утилизацию, сокращают нагрузку на полигоны ТБО на 90% и снижают опасность отходов до IV класса опасности [6].
Таблица 1. Типичный состав мусора Дусмана, поступающего на утилизацию с железнодорожных составов
Материал Содержание, %
Бумага, картон 50-55
Текстиль 5-8
Пластмасса 15-20
Пищевые отходы 8-12
Деревоотходы 3-4
Резина 2-3
Неорганические отходы 6-8
(песок, камни, глина)
Комплексы по переработке ТБО выполняются в стационарном (блочно-контейнерном) или мобильном исполнении для монтажа на железнодорожной или автомобильной платформе. На рисунке приведен общий вид и наименование основных технологических узлов мусороперерабатывающе-го комплекса МПК-300.
Основные технологические переделы комплекса.
Приемно-сортировочная линия предназначена для приема поступающих ТБО, дозированной подачи их на сортировку, отбора и первичной подго-
Общий вид мусороперерабатывающего комплекса МПК-300: 1 - контейнер для приема ТБО; 2 - загрузочный транспортер с приемным бункером; 3 - сортировочная кабина; 4 - выгрузочный транспортер с приемным бункером; 5 — железнодорожная платформа; 6 - манипулятор с маслостанцией; 7 - загрузочное устройство печи; 8 - топливный бак с системой подачи топлива; 9 - печь термокаталитического обезвреживания отходов; 10 - дутьевой вентилятор с воздухопроводами; 11 - бак с системой подачи щелочного раствора; 12 - центробежно-вихревой пылеуловитель; 13 - каталитический реактор второй ступени; 14 - дымоохладитель второй ступени; 15 - воздухоосушитель; 16 - компрессор; 17— шкаф управления; 18 — рукавный фильтр; 19 — адсорбционный углетканевый фильтр; 20—дымосос; 21 — дымовая труба.
650
ТОВАЖНЯНСКИЙ и др.
товки коммерческой части отходов (полиэтилен, пластик, стекло, металл, бумага и др.) и подачи остатков ТБО ("хвостов") на термокаталитическое уничтожение.
Приемно-сортировочная линия состоит из следующих основных узлов (рисунок): приемного закрома, предназначенного для хранения ТБО, оснащенного грейферным гидроманипулятором для производства погрузочно-разгрузочных операций; перегрузочного бункера с дозировочным конвейером для подачи на сортировку; сортировочной кабины с конвейерным столом для переборки отходов, контейнерами для сбора коммерческой части отходов, прессами-дробилками для первичной подготовки сырья и бактерицидными лампами над рабочим столом для дезинфекции; промежуточного бункера с конвейером для подачи остатков ТБО на термокаталитическое уничтожение.
Отделение термокаталитического обезвреживания отходов включает в себя: загрузочное устройство с герметичной системой подачи отходов в печь (пневмозаталкиватель, заслонка, крышка, ворошитель, пульт автоматического управления, функционирующий по двум программам); камерную печь, футерованную и оборудованную эжекционной форсункой и горячим дутьевым подводом в подколосниковое пространство и на форсунку; температура в камере сжигания поддерживается в пределах 850—1000°С; камеру дожигания, в которой происходит объемное дожигание органических соединений; в камере установлен высокотемпературный каталитический реактор; температура в камере дожигания достигает 1100°С, время пребывания газов в ней составляет 2—2.5 с; систему впрыска содового раствора; цен-тробежно-вихревой пылеуловитель для предварительной очистки отходящих газов от крупной фракции взвешенных частиц (более 10 мкм) с бункером для уловленной пыли; систему дымоохлади-телей I и II ступени; воздушные рекуператоры; низкотемпературный каталитический реактор с температурой газов 350—500°С; рукавный фильтр с импульсной регенерацией и бункером для уловленной пыли; адсорбционный углетканевый фильтр; компрессорную установку; тягодутьевое оборудование; систему контроля, управления и защиты.
В блоке каталитической очистки 1-й ступени происходит каталитическое разложение органических соединений, НС1, НД Н^04, окисление полициклических ароматических углеводородов до СО2, окисление СО до СО2, восстановление оксидов азота до элементарного азота и частичное сжигание сажи. Не распавшиеся в камере дожигания хлорорганические соединения (диоксины, фура-ны) в высокотемпературном блоке каталитиче-
ской очистки разрушаются, образуя углекислый газ, воду и соляную кислоту.
Система впрыска содового раствора предназначена для нейтрализации кислых газообразных HCl, HF, SO2 и SO3 путем превращения их в безвредные соли NaCl, NaF, Na2SO3, Na2SO4.
В центробежно-вихревом пылеуловителе, предназначенном для снижения пылевой нагрузки на каталитический реактор второй ступени и рукавный фильтр, отходящие дымовые газы очищаются от крупных (до 50 мкм) фракций пыли и сажи на 85-95% .
В каталитическом реакторе 2-й ступени, установленном за центробежно-вихревым пылеуловителем и работающем в температурном режиме 500-610°С, происходит окончательное обезвреживание (нейтрализация) возможных, вследствие присутствия человеческих факторов, "проскоков" вредных хлорорганических соединений.
Рукавный фильтр очищает дымовые газы от мелкодисперсной пыли. Эффективность его функционирования составляет 99.5-99.8%; при этом возможная концентрация пыли на выходе из него может составлять 7-10 мг/м3, которая является величиной меньшей, чем допустимое содержание пыли в выпускных газах, нормативное для теплоэнергетического оборудования.
В углетканевом фильтре при резком охлаждении отходящих газов с 100-120°С до 40°С происходит конденсация паров ртути, кадмия, кобальта и других тяжелых металлов на углетканевой кассете фильтра. Разбавление отходящих газов воздухом осуществляется через впускной клапан.
Был проведен цикл исследований по
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.