Промышленные отходы

Термический метод широко используется сегодня для обезвреживания промышленных отходов, содержащих органические включения: жидких, пастообразных, твердых и газообразных. Это нефтепродукты и нефтешламы, растворители, отходы лакокрасочных материалов, пестициды и др.

Федеральный классификационный каталог отходов представлен в прил. 22.

В России разработано достаточно много технологий и конструкций для обезвреживания отходов промышленных предприятий. Долгие годы в этой области работает НПО «Техэнергохимпром» (г. Москва; г. Бердск), «Огневые технологии» (г. Бердск), МЭИ (г. Москва).

На рис. 3.22-3.33 представлены разработанные этими организациями конструкции агрегатов для термического обезвреживания отходов, полу

чивших наибольшее распространение на промышленных предприятиях. Размеры на эскизах аппаратов приведены для справки. Изготавливались и закупались в промышленности аппараты больших и меньших размеров, различной производительности от 50 до 6 000 кг/ч по отходам различного агрегатного состояния. Построение технологической схемы для обезвреживания промышленных отходов аналогично с ТБО. Коренным отличием является обязательное отделение подготовки отходов перед сжиганием, включающее насосы, мельницы, дозаторы, смесители, дробилки, дезинтеграторы и другое оборудование.

Рис. 3.22. Циклонный реактор для огневого обезвреживания жидких отходов

Рис.

Рис. 3.24. Циклонный кольцевой реактор для обезвреживания твердых сыпучих и пастообразных отходов

Рис. 3.25. Циклонный горизонтальный реактор для обезвреживания особоопасных отходов

Рис. 3.26. Комбинированная печь:

1 - циклонная камера горения; 2 - газоход; 3 - камера разложения твердых отходов

Рис. 3.27. Печь для сжигания крупнодисперсных отходов:

1 - камера сгорания; 2 - горелочное устройство; 3 - камepa псевдоожижения; 4 - патрубок подвода ожижающего агента; 5 - трубопровод вторичного воздуха; 6 - завихритель; 7 - патрубок для подачи отходов

Рис. 3.28. Печь для сжигания отходов фотоматериалов:

1 - труба; 2 - шнек; 3 - барабан; 4 - отверстия; 5 - окно; 6 - дожигатель

Рис. 3.29. Вращающаяся печь для обезвреживания насыщенных влагой отходов:

1 - вращающаяся печь; 2 - камера термической обработки; 3 - дожигатель;

4, 5 - устройства для загрузки отходов

Рис.

твердых промышленных отходов

Рис. 3.31. Печь для сжигания несовместимых отходов:

1 - камера сгорания; 2 - устройство горелочное; 3 - форсунки;

4 - сопло воздушное

Рис. 3.32. Печь камерная, предназначенная для термического обезвреживания жидких и твердых производственных отходов

Рис. 3.33. Дожигатель, предназначенный для обезвреживания газовых выбросов от лакокрасочных камер термическим методом в нестационарном режиме, позволяющий значительно экономить расход природного газа

Ввиду большого разнообразия состава и свойств промышленных отходов разработан ряд технологических схем и огнетехнического оборудования, обеспечивающих высокие санитарно-гигиенические и экономические показатели процесса обезвреживания [1, 2, 38, 39].

В зависимости от агрегатного состояния и свойств отходов для огневого обезвреживания, применяются шахтные, камерные, барабанные вращающиеся, циклонные печи, печи с псевдоожиженным слоем и др.

Наиболее совершенными из них для сжигания жидких отходов являются циклонные печи (рис. 3.22, 3.26) Их преимущества обусловлены главным образом аэродинамическими особенностями (вихревой структурой газового потока), обеспечивающими высокую интенсивность и устойчивость процесса сжигания с малыми тепловыми потерями и минимальными избытками воздуха. Это позволяет создавать малогабаритные устройства, работающие с высокими удельными нагрузками, в десятки раз превышающими нагрузки камерных, шахтных и барабанных печей.

ками предварительного смешения, расположенными на боковой поверхности камеры сгорания. Распыливание сточных вод осуществляется центробежными механическими форсунками, установленными радиально ниже зоны горения топлива. При сжигании тяжелого топлива (мазут), а также при распыливании вязких отходов наблюдается заброс несгоревших частиц на стенки камеры сгорания и образование коксовых отложений, что приводит к нарушению процесса. Подача суспензий центробежными форсунками практически невозможна вследствие их забивания.

Для распыления жидкостей с большой вязкостью (до 0,72 х 10-4 м2/с) и суспензий с максимальным размером частиц до 300 мкм применены пневматические (паровые) форсунки и разработаны новые способы ввода отходов в камеру сгорания. Наиболее эффективным оказалось введение отходов аксиально встречными потоками. Это позволило аэродинамически запереть приосевую зону, предотвратить образование коксовых отложений и вынос несгоревших частиц с дымовыми газами через приосевую зону, наиболее полно использовать объем камеры сгорания и, в конечном итоге, повысить эффективность процесса.

В случае необходимости сжигания большого количества несовместимых отходов подача может осуществляться несколькими пневматическими форсунками, установленными в нижней части вертикальной камеры сгорания и направленными навстречу потоку отходящих газов (рис. З.31.)

При сжигании отходов, содержащих хлор, фтор, фосфор, серу, надежная нейтрализация образующихся токсичных продуктов сгорания с минимальным расходом нейтрализующих реагентов достигается при вводе их непосредственно в жидкие отходы. Однако в ряде случаев смешение отходов с нейтрализующими реагентами невозможно из-за осмоления органической части отходов, выпадения твердой фазы, газовыделений и др.

Разработана схема термического обезвреживания отходов по которому нейтрализующие реагенты в виде раствора или суспензии вводят в распыленном состоянии в приосевую область циклонной камеры сгорания навстречу поступательному движению потока дымовых газов и подают в зону разложения и окисления отходов.

Для термического обезвреживания жидких отходов, содержащих минеральные примеси, разработаны специальные циклонные печи солевого типа, позволяющие улавливать легкоплавкие минеральные соли в камере сгорания и выводить их в виде расплава.

В циклонных печах солевого типа летку для вывода плава солей обычно располагают на стенке газохода, противоположной стороне вывода дымовых газов. При таком расположении летки обеспечивается динамический напор газов в области вывода расплава солей даже при общем разрежении в газоходе, что исключает подсасывание через летку холодного воздуха и охлаждение места вывода солей. Однако устойчивый вывод расплава солей через такую летку возможен только при равномерном образовании их в количестве не менее 100 кг/ч и перегреве до температуры, превышающей температуру плавления на 100-150 °С.

Применение циклонных печей требует получения тонкодисперсных систем с размерами частиц 200-300 мкм и менее. Печи с псевдоожиженным слоем позволяют вести обработку материала с размером частиц 5-6 мм и более. Однако их применение ограничивается из-за шлакования слоя в случае сжигания легкоплавких отходов или отходов с низкой температурой плавления золы и большого пылеуноса. Устройство, представляющее собой комбинированную печь, позволяет совместить положительные свойства псевдоожиженного слоя и вихревой структуры газового потока. На рис. 3.27 приведена схема печи с воздухоохлаждаемой камерой псевдоожижения.

Для предприятий, на которых образуется большое количество жидких и небольшое количество твердых отходов, разработаны способ сжигания и комбинированная печь (см. рис. 3.26). Твердые отходы подвергаются разложению и частичному сжиганию в камере, расположенной в газоходе печи. Газообразные продукты разложения и неполного сгорания твердых отходов направляются на дожигание в циклонную камеру, в которой сжигаются жидкие отходы и топливо. Совместное сжигание позволяет уменьшить капитальные затраты на создание установки и сократить расход топлива на термическое обезвреживание жидких отходов, обладающих низкой теплотой сгорания.

Крупногабаритные твердые отходы рекомендуется сжигать во вращающихся печах (см. рис. 3.30). Вращающиеся печи достаточно просты и надежны в эксплуатации, обеспечивают полную механизацию процесса сжигания от загрузки отходов в печь до выгрузки золы. В этих печах обеспечивается непрерывное перемешивание отходов и хорошие условия теплопередачи от горячих газов к обрабатываемому материалу, что обуславливает надежное озоление отходов. Оснащение вращающихся печей вихревыми дожигателями позволяет получить дымовые газы с объемной долей окиси углерода менее 0,1 %. Дожигатель представляет собой цилиндрическую камеру с пережимом, имеющую тангенциальные каналы для ввода дымовых газов и воздуха. Дожигатель оснащен горелочными устройствами для подачи топлива в случае необходимого повышения температуры. Разработаны вращающиеся печи производительностью по отходам от 200 до 5 000 кг/ч.

Для сжигания насыщенных влагой твердых и пастообразных отходов разработана вращающаяся печь, оснащенная камерой предварительной термической обработки и вихревым дожигателем. Печь позволяет интенсифицировать процесс сушки отходов за счет непосредственного контакта отходящих дымовых газов с подаваемыми на сжигание отходами и за счет передачи тепла через стенки камеры. Камера предварительной термической обработки отходов имеет внутренний винтовой гребень с направлением витков, обеспечивающим движение отходов в камере в направлении, обратном движению их в барабане печи. Конструкция печи позволяет уменьшить длину барабана печи, снизить тепловые потери и удельный расход топлива на обезвреживание.

Более широкими возможностями обладает вращающаяся печь, которая позволяет обезвреживать твердые отходы и обводненные твердые или пастообразные отходы в одном огнетехническом агрегате без усреднения состава (см. рис. 3.29).

С целью обеспечения равномерного слоевого горения и исключения локального повышения температуры, приводящего к расплавлению золы, разработана специальная вращающаяся печь для сжигания твердых отходов фотоматериалов (см. рис. 3.28). Печь оснащена камерой термического разложения, выполненной в виде трубы со шнеком внутри. Часть трубы, расположенной во вращающемся барабане, имеет отверстие для удаления газообразных продуктов разложения и окно для выгрузки твердого остатка.

Сжигание осуществляется в три стадии. На первой стадии при движении отходов в камере термического разложения происходит постепенный нагрев материала и отгонка летучих, на второй стадии осуществляется озоление твердого остатка во вращающемся барабане, на третьей стадии - дожигание дымовых газов.

Для обезвреживания газообразных выбросов, содержащих органическую составляющую, разработан специальный дожигатель, работающий в нестационарном режиме (рис. 3.33).

Дожигатель состоит из двух камер с теплообменной насадкой, камеры сгорания и двух газовых переключателей. Газовые выбросы проходят через предварительно разогретую регенеративную насадку, нагреваются до температуры 700-900 °С и поступают в камеру сгорания, где при интенсивном перемешивании происходит взаимодействие газов с высокотемпературными продуктами сгорания топлива, температура в камере повышается до 1 000 °С, что обеспечивает полное дожигание вредных компонентов. Далее высокотемпературные газы проходят через регенеративную насадку второй камеры, нагревают ее, охлаждают до 200-250 °С и сбрасываются в атмосферу.