Оценка различных методов термической переработки отходов. термическое оборудование для сжигания отходов

 

  Вся электронная библиотека >>>

 ТЕХНОЛОГИИ ОТХОДОВ >>>

   

 

ТЕХНОЛОГИИ ОТХОДОВ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В СЕРВИСЕ


Раздел: Технологии и производство

   

5.3.6 Оценка различных методов термической переработки отходов

  

 

Для выбора оптимального метода термической обработки ТБО необходимо сравнение имеющихся технологий по следующим критериям:

•          экономическим (уровень капитальных и эксплуатационных затрат);

•          технологическим (уровень развития и апробации технологии, надежность оборудования, степень автоматизации процесса, эксплуатационные характеристики, требования безопасности, необходимость подготовки обходов и использования дополнительного сырья — топлива, других компонентов, производство товарной продукции);

•          экологическим (количество и токсичность отходов и газовых выбросов, возможность их обезвреживания и утилизации).

Кроме этого, следует учесть возможность изготовления оборудования в России, а также квалификационные требования к обслуживающему персоналу, обусловленные особенностями той или иной технологии.

Сущность методики заключается в том, что для сравнительной оценки технологий приняты критерии, каждому из которых присвоен фактор приоритета (величина от 10 до 50). Оценка в баллах определяется как произведение фактора приоритета и коэффициента (его величина меняется от -1 до +1), характеризующего достоинства или недостатки той или иной технологии с точки зрения отдельных критериев. Например, для критерия «уровень развития технологии» фактор приоритета принят равным 50; коэффициент для технологии слоевого сжигания составляет +1 (технология хорошо отработана, оборудование производится серийно). Оценка в баллах по этому критерию для технологии слоевого сжигания составляет 50 баллов.

Из приведенной в  5.38 оценки термических методов переработки отходов следует, что наиболее предпочтительными из них являются слоевое сжигание на колосниковых решетках, сжигание в кипящем слое и отечественная технология газификации. Методы слоевого сжигания на колосниковых решетках и сжигания в кипящем слое имеют преимущество перед другими методами обработки ТБО по группе общих критериев: высокий уровень апробированности технологий, серийно выпускаемое оборудование, высокий гарантийный срок эксплуатации (не менее 15 лет), относительно низкие затраты и др.

Вместе с тем эти технологии несколько уступают высокотемпературным технологиям обработки ТБО и отечественной технологии газификации по материальным и экологическим критериям. Отечественная технология газификации выглядит предпочтительнее других методов термической обработки отходов по стоимости оборудования, экологическим критериям, но уступает по одному из самых важных критериев - уровню промышленного развития технологии. Вместе с тем эта технология уже отработана в промышленном масштабе и является весьма перспективной (не требует подвода кислорода, не требовательна к режиму пуск-остановка, имеет более высокий энергетический КПД, экологические преимущества).

Сопоставление трех методов термической переработки отходов — сжигания на колосниковой решетке, процесса «Siemens» и процесса «Thermoselect» - сделала фирма «Berlin-Consult», используя отчеты ряда немецких фирм, сопровождавших проекты новых технологий.

Из сопоставления данных, характеризующих эффективность утилизации энергии при реализации различных методов, следует, что метод «Thermoselect», в котором производится плавление всех инертных материалов, равно как и метод «Siemens», в котором расплавляется часть отходов, несколько проигрывают в части отдачи энергии внешним потребителям по сравнению с традиционным колосниковым сжиганием с отводом тепла для тепловых электростанций. Оба высокотемпературных метода имеют высокий специфический расход энергии.

С точки зрения экологического влияния, все методы примерно равны и при наличии эффективной газоочистки характеризуются низкими выбросами вредных веществ (имеющиеся различия можно считать второстепенными).

Можно сделать вывод, что современные системы сжигания отходов на колосниковых решетках по своим технико-экономическим характеристикам несколько выше новых высокотемпературных термических методов. При этом надежность традиционных систем подтверждена многолетней практикой эксплуатации многочисленных заводов, в том числе весьма крупных. Иными словами, новые высокотемпературные термические методы переработки отходов не имеют очевидных преимуществ по сравнению с традиционным сжиганием на колосниковых решетках при температуре ниже температуры плавления шлака.

Из новых процессов слоевого сжигания (при температуре ниже температуры плавления шлака) наиболее перспективен процесс газификации, разработанный в ИПХФ РАН в Черноголовке.

В России термическое оборудование для сжигания отходов на подвижных решетках не производится, поэтому представляет интерес технологическая оценка различных методов слоевого сжигания ТБО в топках с переталкивающими решетками, тенденций практического применения этих методов, а также оценка возможностей ведущих западных фирм как партнеров для реализации оптимальных технологий в российских условиях.

Как показано выше, принципиально для российских ТБО подходят топочные устройства систем «Martin», «Steinmuller» и «Noell» (топочные устройства системы «Deutsche Babcock», предназначенные исключительно для сжигания отходов с высокой теплотворной способностью, не подходят в принципе, хотя именно топками с валковыми решетками этой фирмы оснащено большинство заводов в СНГ — ошибочность такого выбора доказана практикой работы этих заводов).

Сравнение методов термической переработки отходов по некоторым показателям

Отечественные ТБО характеризуются повышенной влажностью, и, с точки зрения термической обработки влажных отходов, наиболее подходят топочные устройства системы «Martin». Вместе с тем выбор системы «Martin» для сжигания ТБО в российских условиях не однозначен по следующим причинам:

•          российские отходы характеризуются переменной влажностью, переменным составом и переменной теплотворной способностью;

•          относительно большой угол наклона решетки (для предотвращения образования завалов при переталкивании отходов назад и для более быстрого прохождения материала) обусловливает опасность повышенного недожога из-за проскока части материала;

•          систему распределения воздуха через узкие щели в головной части колосников нельзя считать оптимальной (например, фирма «Noell» от этого отказалась); площадь живого сечения решетки, определяющая аэрацию, составляет 1,2-1,7%, при этом скорость воздуха на входе в топку составляет 20-50 м/сек, а гидравлическое сопротивление прохождению воздуха - 200-300 мм водяного столба;

•          относительная сложность устройства обратно-переталкиваю- щей решетки и необходимость механической обработки колосников, делающая их более дорогими.

Характерно, что с 1990 по 2000 г., после ужесточения в Германии требований к выходу недожога при сжигании отходов, фирма «Martin» не получила в Германии ни одного заказа на строительство своих установок. Кроме того, необходимо учитывать, что фирма изготавливает в комплекте лишь топку с решеткой; котельное оборудование и оборудование для газоочистки фирма не выпускает, т.е. ее нецелесообразно рассматривать как партнера в комплектной поставке технологического оборудования для термической переработки отходов и газоочистки.

Технология и оборудование фирмы «Steinmuller» (см.  5.40) представляются более перспективными для термической переработки российских ТБО. С 1990 по 1997 г. фирма построила в Германии 36% всех термических установок (44% приходятся на другие фирмы-производители колосникового оборудования, вместе взятые), а в Европе — 14% (из рассматриваемых производителей на долю фирмы «Martin» приходится в Европе 10% установок, на долю фирмы «Deutsche Babcock» - 15%).

Технология сжигания фирмы «Steinmuller» является компромиссной среди других технологий и рассчитана на переработку ТБО переменного состава и переменной влажности. Поступательно-переталкивающая решетка системы «Steinmuller», в отличие от других, обеспечивает стабильную подачу воздуха в топку и постоянную воздушную «сетку» при сжигании отходов (при ширине колосника 120-125 мм площадь живого сечения решетки, определяющая эффективность аэрации, составляет 1,5-2,5%, при этом скорость воздуха на входе в топку составляет 15-30 м/сек, а гидравлическое сопротивление прохождению воздуха - 50-80 мм водяного столба); для ТБО переменного состава очень важно также, что распределение воздуха по отдельным зонам решетки автоматически регулируется. Решетки системы «Steinmuller» весьма просты в обслуживании (замена отдельных колосников производится одним человеком и не требует применения специального инструмента). Провал материала между колосниками минимален (зазор 1,5 мм).

Учитывая, что фирма «Steinmuller» поставляет в комплекте топочное, котельное оборудование и оборудование для газоочистки и является при этом одной из трех (наряду с «Lurgi» и «АВВ») ведущих фирм Европы в области газоочистки, взаимодействие с ней представляется обоснованным и целесообразным.

Колосниковая решетка фирмы «Noell» (с 1990 по 1998 г. фирма построила в Германии три завода) также обеспечивает хорошее сгорание отходов по всей площади пода (принципиальная геометрия топочного пространства в печах фирм «Noell» и «Steinmuller» идентична),  и печи достаточно хорошо приспособлены для сжигания отходов как с низкой, так и с высокой теплотворной способностью: по данным фирмы «Noell», от 2000 до 3500 ккал/кг. Реализованное в топках последнего поколения расположение отверстий для подачи дутьевого воздуха в торце колосников обеспечивает минимально необходимый расход и равномерную подачу воздуха в слой отходов, а оригинальная система распределения вторичного воздуха и частичная рециркуляция дымовых газов способствуют максимальному выгоранию летучих органических веществ.

В то же время состоящее из стянутых болтами колосников монолитное полотно решетки представляется менее удачным с точки зрения реализации термического процесса и проведения ремонтных работ. Несмотря на то, что в конструкции предусмотрены специальные компенсаторы расширений, возникающих в результате воздействия высоких температур (при нагревании подвижные уравнительные элементы решетки, соединенные с неподвижными колосниками, выдавливаются во внешнюю сторону), это удорожает и усложняет эксплуатацию решетки. Более дорогими являются также колосники, требующие механической обработки при изготовлении, а болтовое соединение колосников в решетке усложняет ремонтные работы.

Для российских условий (высокая влажность ТБО, высокое содержание инертных и экологически опасных компонентов в ТБО) предпочтительно применение методов термической переработки ТБО (слоевого сжигания, перспективного отечественного процесса газификации) в схемах комплексной переработки ТБО, когда термической обработке подвергается обогащенная горючими компонентами фракция отходов.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  ТЕХНОЛОГИИ ОТХОДОВ - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В СЕРВИСЕ

 

Смотрите также:

 

Оценка потенциально опасных ингредиентов, влияющих...

Переработка промышленных отходов. □ сложности оценки устойчивости откосов, особенно при большой высоте захоронения Одним из массовых видов отходов являются твердые бытовые отходы (ТБО). Термические способы переработки отходов.

 

Термические способы переработки отходов.

5.1. Беспламенные термические способы утилизации отходов. Метод жидкофазного окисления ("мокрое" сжигание) используют для обезвреживания жидких отходов и осадков сточных вод.

 

Переработка промышленных отходов

Глава 5 термические способы переработки отходов.
5.2. Плазменный способ утилизации отходов. 5.4. Промышленные установки для сжигания отходов.
11.6. Другие методы переработки древесных отходов.

 

Промышленные установки для сжигания отходов. оборудование...

1. Какие существуют термические методы утилизации отходов?
8. Как производится подготовка отходов к сжиганию? 9. Какие существуют стадии процесса сжигания отходов? 10. Какие Вы знаете виды колосниковых решеток?

 

Сжигание отходов и мусора. Плазменный способ утилизации...

При смешивании отходов с плазмой происходит их испарение, термическое разложение (пиролиз) с получением олефиновых
Одним из наиболее опасных отходов, основным методом переработки которых служит сжигание, являются галогено- органические отходы.

 

Термическая переработка бытовых отходов

Из различных методов переработки ТБО наиболее отработанным и часто используемым является сжигание.
применением термических методов перерабатывают 25-30% объема городских отходов, в Японии - 65-70%, в США - 15-20%.

 

Технологии переработки отходов

Эти методы часто сочетаются с тепловыми, механическими и физико-химическими процессами. Тепловые процессы являются неотъемлемой частью многих способов переработки отходов и используются при их сжигании и пиролизе, а также при различных...