Способ термохимической переработки твердых отходов
Изобретение относится к области утилизации твердых отходов, предпочтительно твердых бытовых отходов, путем их сжигания. Способ термохимической переработки твердых отходов включает подачу воздуха и отходов в зону сжигания, последовательное проведение сушки отходов, пиролиза и сжигания кокса, размещение и обработку образующейся золы. Воздух в зону сжигания кокса подают в направлении сверху вниз, а подачу твердых отходов производят снизу вверх. Пиролиз твердых отходов осуществляют путем прогрева продуктами сгорания кокса предварительно просушенной массы твердых отходов. Сушку твердых отходов осуществляют путем прогрева твердых отходов смесью продуктов сгорания кокса и образовавшихся пиролизных газов. Смесь продуктов сгорания, пиролизных газов и водяных паров сжигают путем ее перемешивания с избыточным объемом воздуха, регенеративно нагретого до температуры, превышающей температуру разложения диоксинов. Образующуюся золу обрабатывают водой, и пропускают через смоченную таким образом золу дымовые газы. Технический результат: высокая эффективность сжигания отходов, в частности за счет обеспечения непрерывной подачи твердых отходов в зону сжигания. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области утилизации твердых отходов, предпочтительно твердых бытовых отходов (ТБО), путем их сжигания.
Известен способ термохимической переработки твердых отходов, включающий подачу воздуха и отходов в зону сжигания, последовательное проведение сушки отходов, пиролиза и сжигания кокса, размещение и обработку образующейся золы (патент России N 2112906, 1998).
Данный способ решает многие проблемы высокоэффективного сжигания мусора, тем не менее его сложно использовать при решении некоторых задач, например непрерывного сжигания мусора.
Задачей настоящего изобретения является создание способа переработки твердых отходов путем их сжигания, обеспечивающего высокую эффективность сжигания, в частности за счет обеспечения возможности непрерывной подачи твердых отходов в зону сжигания.
Данная задача была решена настоящим изобретением.
В способе термохимической переработки твердых отходов, включающем подачу воздуха и отходов в зону сжигания, последовательное проведение сушки отходов, пиролиза и сжигания кокса, размещение и обработку образующейся золы, согласно изобретению воздух в зону сжигания кокса подают в направлении сверху вниз, а подачу твердых отходов производят снизу вверх, при этом пиролиз твердых отходов осуществляют путем прогрева продуктами сгорания кокса предварительно просушенной массы твердых отходов, а сушку твердых отходов осуществляют путем прогрева твердых отходов смесью продуктов сгорания кокса и образовавшихся пиролизных газов, затем пиролизные газы сжигают путем их перемешивания с избыточным объемом регенеративно нагретого воздуха.
Сжигание пиролизных газов предпочтительно осуществляют путем их перемешивания с избыточным объемом воздуха, регенеративно нагретого до температуры, превышающей температуру разложения диоксинов.
Образующуюся золу предпочтительно обрабатывают водой, и пропускают через смоченную таким образом золу дымовые газы.
Образующуюся при пропускании через смоченную золу дымовых газов смесь солей можно подвергать дальнейшей переработке и разделению.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 и 2 изображена принципиальная схема осуществления заявленного способа. На схеме показаны камера сжигания 1 твердых отходов, регенеративный теплообменник 2, зольный фильтр 3, кривые 4, изображающие характер распределения температур по ходу движения регенеративно нагретого воздуха, емкость 5 для рассола. Позицией 6 обозначен теплообменник.
На Фиг.2 показано распределение зон горения, пиролиза, сушки твердых отходов и образовавшейся золы в камере сжигания 1.
Термохимическую переработку отходов заявленным способом осуществляют следующим образом.
Твердые отходы поступают в камеру сжигания 1, выполненную предпочтительно в виде цилиндра, снизу. Сверху в камеру сжигания 1 подают воздух, обеспечивающий сжигание твердых отходов. В камере сжигания 1 последовательно происходит сушка отходов, пиролиз, сжигание образовавшегося после пиролиза кокса и удаление образовавшейся золы в зольный фильтр 3. Воздух, подаваемый в камеру сжигания 1, фильтруется сверху вниз через слой золы заданной толщины, благодаря чему обеспечивается постоянный уровень аэродинамического сопротивления, а следовательно, и постоянный расход воздуха. Нагретые продукты сгорания фильтруются в камере сжигания 1 вниз сквозь слой твердых отходов, поступающих в камеру сжигания 1 снизу. В процессе фильтрации происходит пиролиз органических компонентов твердых отходов и выделение горючих пиролизных газов. При пиролизе поглощается значительное количество тепла. Смесь продуктов сгорания и пиролизных газов фильтруется дальше вниз сквозь слой твердых отходов, при этом происходит сушка отходов и очистка пиролизных газов от пыли. Из нижней части камеры сжигания 1 смесь продуктов сгорания, пиролизных газов и водяных паров направляется на сжигание, например, в камеру дожигания (не показана), предназначенную для сжигания пиролизных газов, образующихся в камере сжигания 1. В камере дожигания происходит перемешивание смеси продуктов сгорания, пиролизных газов и водяных паров с воздухом, регенеративно нагретым в регенеративном теплообменнике 2.
При осуществлении способа в зону сгорания поступают кокс и подогретый воздух, что может обеспечивать перемещение твердых отходов снизу вверх при неподвижном фронте горения (непрерывный процесс) либо перемещением фронта горения сверху вниз при неподвижных твердых отходах (периодический процесс). Воздух, как указано выше, предварительно прогревается при прохождении слоя золы, при этом обеспечивается сравнительно низкая температура сжигания кокса, не допускающая плавления золы.
Пиролизные газы, выделяющиеся из твердых отходов, содержат диоксины и поэтому дожигаются при температуре, превышающей температуру их разложения, но более низкой, чем температура образования окислов азота. Дожигание пиролизных газов, как правило, производят при температуре (1200-1500)°С с выдержкой при высокой температуре (1500-1600)°С более 2 с и последующим быстрым охлаждением, предотвращающим регенерацию диоксинов. Высокотемпературное дожигание пиролизных газов осуществляют путем их перемешивания с гарантированно избыточным количеством регенеративно нагретого воздуха. В результате высокотемпературного дожигания пиролизных газов образуются дымовые газы. Преждевременное горение пиролизных газов исключается благодаря отсутствию кислорода, полностью истраченного на сжигание кокса.
Зола, образующаяся при сжигании твердых отходов, содержит ряд вредных для биосферы и ценных для промышленности компонентов (тяжелые металлы и т.д.). Опасность для окружающей среды представляют вещества, растворяющиеся в воде и почвенных растворах. Для эффективного извлечения этих веществ, их разделения и повторного использования в качестве промышленного сырья и удобрений образующаяся зола направляется в зольный фильтр 3, где обрабатывается по известным технологиям. Площадь зольного фильтра может составлять несколько гектаров, фильтр промывается водой по частям его площади для снижения его аэродинамического сопротивления, время отмывки золы 0,5-1,5 года, загрузка и выгрузка зольного фильтра производится по секторам по мере отмывки золы.
Очистка кислых дымовых газов производится при их фильтрации через слой смоченной золы фильтра с образованием в нем смеси солей, которые затем вместе с золой направляются в зольный фильтр для последующей переработки и разделения.
По сравнению с известными аналогами заявленный способ обеспечивает большую эффективность переработки твердых отходов благодаря повышению эффективности сжигания отходов и извлечению содержащихся в них полезных компонентов для промышленного использования.
1. Способ термохимической переработки твердых отходов, включающий подачу воздуха и отходов в зону сжигания, последовательное проведение сушки отходов, пиролиза и сжигания кокса, размещение и обработку образующейся золы, отличающийся тем, что воздух в зону сжигания кокса подают в направлении сверху вниз, а подачу твердых отходов производят снизу вверх, при этом пиролиз твердых отходов осуществляют путем прогрева продуктами сгорания кокса предварительно просушенной массы твердых отходов, а сушку твердых отходов осуществляют путем прогрева твердых отходов смесью продуктов сгорания кокса и образовавшихся пиролизных газов, затем смесь продуктов сгорания, пиролизных газов и водяных паров сжигают путем ее перемешивания с избыточным объемом воздуха, регенеративно нагретого до температуры, превышающей температуру разложения диоксинов, а образующуюся золу обрабатывают водой и пропускают через смоченную таким образом золу дымовые газы.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что образующуюся при пропускании через смоченную золу дымовых газов смесь солей подвергают дальнейшей переработке и разделению.
