книги / Переработка отходов производства и потребления

Установки для сжигания отходов могут быть систематизирова­ ны по производительности, конструкции решетки, характеру ис­ пользования продуктов сгорания, типу применяемого топлива, ви­ ду сжигаемых отходов.

Конструкция колосниковой решетки играет очень важную роль, поскольку она должна обеспечивать: транспортировку отхо­ дов; равномерное горение и максимальное использование всей по­ верхности решетки; подвод воздуха для горения; поддержку и пе­ ремещение горящих отходов.

Решетки для сжигания различаются по способу перемещения твердых отходов и бывают с неподвижным слоем (неподвижные решетки), с непрерывно двигающимся слоем (цепные решетки) и с прерывистым перемещением слоя (обратно-переталкивающие ре­ шетки).

Существуют также ротационные топки, которые пригодны для сжигания не только твердых, но и жидких отходов, ярусные топ­ ки - топки цилиндрической формы, разделенные на ряд этажей и загружаемые сверху, и топки кипящего слоя.

Любая топка должна быть оснащена устройством для стабили­ зации горения, которая достигается сжиганием стабилизационного топлива для прогрева топки, воспламенения отходов и при необхо­ димости компенсации недостаточной теплоты сгорания отходов. Оптимально применение для этих целей газообразного топлива (природного газа или пропан-бутановой смеси), поскольку газ меньше других топлив загрязняет атмосферу и позволяет легко ре­ гулировать процесс горения.

Температура в топке должна быть в интервале 800 - 1000 °С. Нижняя граница определяется необходимостью наиболее полного сгорания отходов, а верхняя - температурой плавления шлаков (850 - 1450 °С). При повышении температуры в печи до этих зна­ чений происходит плавление шлака и зашлаковывание колоснико­ вой решетки.

Перед очисткой топочные газы подвергаются охлаждению. Это производится одним из следующих способов: подмешиванием хо­ лодного воздуха, впрыском воды, теплообменом с получением го­ рячего воздуха, воды или пара.

Одной из наиболее важных проблем при сжигании отходов яв­ ляется очистка дымовых газов до санитарных норм. Требования к санитарной очистке газов определяются необходимостью получе­ ния в приземном слое воздуха содержания загрязняющих веществ ниже ПДК.

При сгорании твердых отходов образуется помимо летучей зо­ лы значительное количество весьма токсичных веществ, таких, на­

пример, как диоксины. Диоксины разрушают гормональную систе­ му человека, ослабляя его иммунитет и нанося непоправимый вред репродуктивной способности. Отличительной особенностью диокси­ нов является их высокая устойчивость, что приводит к накоплению этих ядов в окружающей среде. Основная масса образующихся при сжигании отходов диоксинов адсорбируется на поверхности частиц пыли. Требования к содержанию диоксинов в продуктах сгорания отходов постоянно повышаются, что стимулирует использование все более совершенных способов борьбы с их образованием и раз­ работку новых приемов их поглощения.

Снизить содержание диоксинов в дымовых газах можно путем создания многоступенчатой их очистки. В частности, современные мусоросжигательные заводы используют до 10 ступеней очистки дымовых газов от токсичных газов и пыли, в том числе каталити­ ческое дожигание газов, угольные адсорберы, электрические и ру­ кавные фильтры, скрубберы, очистку воды после скрубберов и др.

Однако такая многоступенчатая и дорогостоящая очистка ды­ мовых газов не всегда требуется. Выбор того или иного способа производится исходя из состава отходов и продуктов сгорания, производительности установки для сжигания, температуры продук­ тов сгорания и других факторов.

Существующие способы очистки дымовых газов делят на сухие и мокрые. В основе сухих способов очистки лежат гравитацион­ ный, центробежный, инерционный и электрический механизмы выделения твердых частиц из газового потока.

Сравнительная эффективность работы различных аппаратов сухой очистки газов от твердых частиц показана в табл. 7.1.

При мокрых способах очистки газов от пыли запыленный воз­ дух или дымовые газы приводятся в контакт с жидкостью, как правило, с водой, которая захватывает твердые частицы и выносит их из аппарата очистки. Мокрые способы высокоэффективны, ис­ пользуются при необходимости очистки от очень мелких частиц (в ряде аппаратов - с размерами менее 1 мкм). Они позволяют соче­ тать очистку газов с их охлаждением. При мокрых способах проис­ ходит очистка дымовых газов не только от пыли, но и от раство­ ренных в воде газов и жидкостей. Как правило, при мокрых спосо­ бах очистки газов используют замкнутую систему водоснабжения. Мокрые способы очистки газов реализуются в скрубберах. Наибо­ лее простая конструкция аппарата мокрой очистки газов приведена на рис. 6.52.

Завершая очень краткий анализ существующих способов очист­ ки дымовых газов, следует отметить, что промышленность выпу­ скает достаточно большой ассортимент аппаратов как сухой, так и мокрой очистки, сравнительные характеристики которых приведе­ ны в табл. 7.2.

Эти аппараты в рамках одной марки отличаются большим ко­ личеством типоразмеров, позволяющих учесть производительность, запыленность, температуру, состав газов и другие характеристики процесса. Выбор и расчет установок для очистки газов достаточно подробно описан в специальной литературе.

Следует отметить, что установки обезвреживания дымовых га­ зов до современных санитарных норм довольно дороги. Учитывая это, появились предложения по совместному сжиганию брикетиро­ ванных твердых бытовых отходов совместно с природным топливом в котлоагрегатах ТЭЦ, что позволяет стабилизировать условия го­ рения и повысить температуру в топке. Это, по мнению авторов, даст возможность снизить содержание диоксинов и фуранов в ды­ мовых газах и избежать больших затрат на газоочистку.

печь марки СФ-369^01, производство которой освоено заводом ’’Уралхиммаш”. Производительность этой печи по сжигаемым от­ ходам составляет 90 т/сут, внутренний диаметр барабана 3,5 м, длина 16 м. Все печи оснащаются необходимым оборудованием: за­ грузочным устройством, камерой дожигания, котлом-утилизато­ ром, системами пыле- и газоочистки.

В Москве в настоящее время построены три современных мусо­ росжигательных завода, которые перерабатывают твердые бытовые и некоторые промышленные отходы. Наряду с уничтожением отхо­ дов заводы производят товарную продукцию из продуктов их сго­ рания.

Энерготехнологическое использование тепла отходящих га­ зов. Эффективность работы термических установок по сжиганию отходов зависит от типа применяемого реактора и от принятой энерготехнологической схемы.

Снижение стоимости работы таких установок достигается при глубоком использовании тепла отходящих газов, что позволяет со­ кратить расходы на топливо, а в некоторых случаях и отказаться от него (при создании автотермического процесса). Тепло отходя­ щих газов можно использовать для подогрева дутьевого воздуха, для подогрева и предварительной сушки отходов, для испарения некоторых жидких фракций, содержащихся в отходах.

Однако глубокое использование тепла отходящих газов для улучшения технологического процесса сжигания отходов ограниче­ но рядом причин. При подогреве дутьевого воздуха удается ис­ пользовать лишь небольшую часть тепла газов. При сушке отходов возможно термическое разложение некоторых веществ, содержа­ щихся в них. Предварительное упаривание жидких отходов также возможно далеко не всегда по ряду технических причин. Поэтому целесообразно внешнее использование тепла отходящих газов для получения горячей воды, технологического или энергетического пара, а также в качестве теплоносителя для других технологиче­ ских процессов.

При оснащении установок для сжигания отходов котлами-ути­ лизаторами существенно увеличиваются капиталовложения и экс­ плуатационные расходы. Поэтому их применение целесообразно только в установках с большой теплопроизводительностью - поряд­ ка 8 - 10 МВт. В установках с меньшей тепловой мощностью при­ менение котлов-утилизаторов экономически нецелесообразно.

Наиболее успешная эксплуатация котлов-утилизаторов воз­ можна только на отходящих газах, не содержащих пыль и корро­ зионно-активные вещества. При этом дешевые котлы-утилизаторы конвективного типа с пароперегревателями устанавливаются за ог­ невыми реакторами. За ними могут быть установлены конвектив­ ные воздухонагреватели и далее - конвективные теплообменники для получения горячей воды (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Схема установки для сжигания отходов с утилизацией тепла отходящих газов:

1 - реактор; 2 - конвективный котел-утилизатор; 3 - воздуходувка; 4 - конвектив­ ный воздухоподогреватель; 5 - контактный теплообменник; б - дымосос; 7 - дымо­ вая труба

В установках с внешним энергетическим теплоиспользованием обеспечивается высокая степень использования теплоты сгорания топлива и отходов. К.п.д таких установок достигает 85 - 90%. Энерготехнологические установки с котлами-утилизаторами и воз­ духоподогревателями широко применяются при сжигании промыш­ ленных отходов.

7.4. Плазменный способ утилизации отходов

Плазмохимическую технологию используют для переработки высокотоксичных жидких и газообразных отходов. При этом не

.только обезвреживаются опасные отходы, но и получаются ценные товарные продукты. Процесс осуществляется в плазмотроне за счет энергии электрической дуги при температуре выше 4000 °С. При такой температуре кислород и любые отходы расщепляются до электронов, ионов и радикалов. Степень разложения токсичных отходов достигает 99,9998%, а в отдельных случаях 99,99995%.

Из-за высоких затрат энергии и сложности оборудования плаз­ мохимическая технология применяется для ликвидации только тех отходов, обезвредить которые другими способами не удается.

Перспективно применение плазменного метода для переработ­ ки отходов в восстановительной среде с целью получения ценных товарных продуктов. В нашей стране разработана технология пи­ ролиза жидких хлорорганических отходов в низкотемпературной восстановительной плазме, позволяющая получать ацетилен, эти­ лен, хлористый водород и продукты на их основе.

Схема плазменного агрегата для переработки жидких хлорор­ ганических отходов представлена на рис. 7.7. Плазмообразующий газ (водород, азотоводородная смесь и др.) нагревается электриче­

дают и очищают от сажи. электропитания Очищенный газ используется

при синтезе хлорорганических продуктов. Процесс является замк­ нутым, безотходным и рентабельным. Себестоимость получаемых продуктов - сравнительно низкая за счет использования неутилизируемых отходов.

Представляет интерес использование плазменной технологии для утилизации фреонов, являющихся, по некоторым данным, озо­ норазрушающими веществами и представляющих серьезную опас­ ность для озонового слоя Земли.

Для плазмохимического разрушения фреонов целесообразно в качестве плазмообразующего газа использовать водород. В этом случае в результате взаимодействия плазмы с фреонами будут об­ разовываться кислые газы НС1 и HF, а также хлор, фтор и диок­ сид углерода. Абсорбцию кислых газов необходимо проводить в скруббере с получением товарных продуктов - соляной и плавико­ вой кислот. Удаление галогенов может быть осуществлено с по­ мощью щелочи.

Глава 8. ЗАХОРОНЕНИЕ ОТХОДОВ

Одним из наиболее распространенных способов удаления отхо­ дов является их захоронение. В принципе, захоронению должна подвергаться только та часть отходов, которая остается после их переработки тем или иным способом, а также те отходы, которые сегодня невозможно или экономически нецелесообразно утилизи­ ровать. Однако в действительности подвергается захоронению зна­ чительная часть отходов, которые можно было бы при достигнутом уровне технологии переработать с большой пользой для общества.

8Л. Полигоны для захоронения отходов

Захоронение отходов должно происходить на специально орга­ низованных полигонах. Полигоны для захоронения отходов явля­ ются природоохранными сооружениями, предназначенными для регулярного централизованного сбора, удаления, обезвреживания и хранения неутилизируемых отходов. Количество и мощность поли­ гонов для каждого региона обосновываются технико-экономически­ ми расчетами.

В странах ЕЭС полигоны для захоронения отходов подразделя­ ются на полигоны для опасных, бытовых и инертных отходов. Дан­ ная классификация является в значительной мере условной, так как не всегда можно провести четкую грань между опасными, нео­ пасными и инертными отходами, поскольку эта грань может изме­ няться во времени под воздействием различных факторов.

Захоронения твердых бытовых отходов в нашей стране должны отвечать санитарным правилам, предусмотренным Гигиеническими требованиями к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов (СП 2.1.7.722 - 98), разработанным НИИ эколо­ гии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина.

При проектировании полигонов необходимо руководствоваться СНиП 2.01.28. - 85 ’’Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных отходов. Общие положения по проектированию”, со­ гласно которым захоронению на полигонах подлежат неутилизируемые токсичные отходы I, II и III классов, т.е. чрезвычайно опас­ ные, высокоопасные и умеренно опасные.

В соответствии с действующими Строительными нормами в со­ ставе полигонов должно быть три объекта, которые могут нахо­ диться на разных площадках: 1) цех Для обеззараживания и перво­ начальной обработки отходов с целью их полного обезвреживания или снижения класса опасности, а также сокращения объемов от­ ходов, подлежащих захоронению; 2) участок захоронения отходов; 3) гараж специализированной автотехники, предназначенной для перевозки и захоронения отходов.

При организации полигонов для захоронения отходов важное значение имеют:

*правильный выбор площадки;

*создание необходимых инженерных сооружений;

*порядок заполнения полигона отходами;

*глубина предварительной обработки отходов;

*проведение мониторинга окружающей среды;

*контроль за образованием, сбором и транспортировкой био­ газа;

*контроль за образованием, сбором и удалением фильтрата. В соответствии с современными требованиями захоронение от­

ходов должно быть оборудовано следующими отдельными инже­ нерными сооружениями:

*уплотненным основанием из минеральных слоев в комбина­ ции с искусственными материалами;

*проездами;

*сооружениями по сбору просачивающейся воды и ее очист­ ке;

*сооружениями по сбору и утилизации выделяющегося газа;

*сооружениями по защите ландшафта с помощью рекульти­ вации земель.

Полигоны размещают в свободных от застройки, открытых, хо­ рошо проветриваемых незатопляемых местах, на которых возмож­ но выполнение необходимых инженерных работ. Вокруг полигона на расстоянии не менее 3000 м должна быть создана санитарно-за­ щитная зона.

Полигон может располагаться на расстоянии не менее 200 м от сельскохозяйственных угодий и транзитных магистральных дорог и не менее 50 м от лесных массивов.

Место захоронения должно располагаться на незначительном удалении от главных транспортных магистралей и быть связано с ними дорогой хорошего качества.

Дефицит площади для захоронения отходов вблизи крупных городов можно уменьшить путем организации сети перегрузочных станций, где отходы будут сортироваться, измельчаться и накапли­ ваться по видам. Это позволит сократить их объем и использовать для захоронения более удаленные полигоны.

Полигоны размещаются на участках со слабофильтрующими грунтами (глина, суглинок, сланцы и т. д.), имеющими коэффици­ ент фильтрации не более 0,00001 см/с. Уровень грунтовых вод при их наибольшем подъеме должен составлять не менее 2 м от нижне­ го уровня захороняемых отходов (как правило, заглубленного на 7 - 1 5 м).

Главными конструктивными элементами участка захоронения отходов являются герметизирующая облицовка, защитный облицо-