Термические методы минимизации объема твердых

 отходов. Пиролиз и сжигание

    Процесс пиролиза - термообработка при высоких температурах в отсутствие или небольших концекнтрациях кислорода - проводят, например,   на установки ЭЧУТО (рис.2.32, разработка Энергетического института им. Г.М. Кржижановского). следующим образом. В камеру термического разложения через шлюз загружают исходные твердые отходы. После закрытия промежуточного шибера и верхнего люка внутренний объем камеры оказывается полностью изолированным от внешней атмосферы. В горелочное устройство подают топливо и воздух и за счет выделяющегося при горении тепла разогревают установку. Образующиеся в процессе горения продукты сгорания проходят через дымоходы обогревательной камеры, отдают тепло на нагрев камеры термического разложения и, последовательно пройдя через катализатор, теплообменник, скруббер, дымосос, дымовую трубу и выбрасываются в атмосферу.

    По мере роста температуры в камере термического разложения начинается процесс термического разложения органической составляющей отходов и выделяющиеся газообразные продуты пиролиза через вертикальный газоход, поступают в горелочное устройство, где сгорают, обеспечивая

 

 

теплотой сгорания соответствующую часть необходимого для процесса топлива. Огонь обезвреживает вредные компоненты, содержащиеся в продуктах пиролиза, чес обеспечивается значительное снижение содержания вредных веществ в дымовых газах. При достижении 600-650⁰С основной процесс выделения парогазовых летучих продуктов пиролиза завершается, после чего осуществляют механическое перемешивание массы отходов в камере для активации остаточных теплообменных процессов.

    После практически полного завершения процесса пиролиза через внутренний канал мешалки 3 в камеру подают газифицирующий агент

     (воздух, паровоздушная или водовоздушная смесь) и полукокс газифицируют до коксозольного остатка при вращательном и возвратно-поступательном (механическом и гидродинамическом) перемешивании материала с одновременной подачей газифицирующего агента и активацией процесса газификации во всем объеме камеры.

    Образующиеся газообразные продукты газификации также поступают в горелку, где подвергаются огневому обезвреживанию. После завершения процесса газификации через нижний люк коксозольный остаток сбрасывается в колосники, где дожигается в ходе последующего цикла.

    Технологический процесс переработки отходов в печи Ванюкова заключается в высокотемпературном разложении компонентов рабочей массы в слое барботируемого шлакового расплава при температуре 1350-1400⁰С за 2-3с, что обеспечивает полное разложение всех сложных органических соединений до простейших компонентов. Барботаж осуществляют за счет подачи через стационарные дутьевые устройства окислителя(рис.2.33).

    ТПБО рассматривают как топливо с теплотворной способностью 1500-1800 ккал/кг при влажности около 52%.

    Комплекс по утилизации отходов позволяет перерабатывать шихту без предварительной сортировки и сушки со значительным колебанием по

 

 

химическому и морфологическому составу за счет универсальности плавильного агрегата.

    Экологичность процесса обусловлена следующим:

   ● на выходе из печи нет высокотоксичных соединений;

   ● системы очистки отхордящих газов имеет запас по пропускной способ-ности и рассчитана на улавливание практически всех возможных вредных соединений, встречающихся в бытовых и промышленных отходах и образующихся при их переработке.

    В результате плавки образуются газы, содержащие продукты сгорания, разложения и шлак, состоящий из силикатов и оксидов металлов. Возможно образование донной фазы, содержащей черные и цветные металлы. Шлак после водной грануляции поступает на предприятия стройиндустрии или на строительство автодорог. Донная фаза (смесь металлов) отливают в слитки и отправляется на переработку на предприятия черной и цветной металлургии. Газы охлаждают в теплообменнике с получением пара энергетических параметров, очищают от пыли, вредных примесей и выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу.

Сжигание является наиболее распространенным способом термического обезвреживания твердых отходов. Схема мусоросжигающего завода представлена на рис. 2.34.

Отходы из приемного бункера 1 грейферным захватом 2 подают в загрузочный бункер 3. Сжигание в печи 6 происходит на подвижной решетке

4. Необходимый для горения воздух подают воздуходувкой 5 под решетку. Форсунки 7 предназначены для впрыскивания жидких отходов. Котел 8 позволяет утилизировать тепло, выделяемое при горении отходов, с получением перегретого пара. Дымовые газы проходят очистку в электрофильтрах 10 и затем дымососом 11 выбрасываются через трубу 12, высота которой рассчитана с учетом снижения предельных концентраций выбрасываемых веществ ниже норм ПДК. Шлак, который образуется при

 

горении отходов, после охлаждения водой удаляют транспортером 9 на склад.

этом используют повторно.— для производства, к примеру, «лежачих полицейских», шумоизоляционных материалов и дорожного покрытия.

    Современные мусоросжигающие заводы в отличие от старых обеспечены каталитическими устройствами, обеспечивающими уничтожение диоксинов и фуранов.

 

    2.4.9. Переработка твердых и жидких радиоактивных отходов.

    В НПО «Радон» перерабатывают твердые и жидкие радиоактивные отходы средней и низкой активности. В целях экономии объема хранилищ и обеспечения безопасности при длительном хранении твердые радиоактивные отходы перед захоронением сжигают и прессуют. Сжигают горючие отходы (кроме галогенсодержащих): древесину, бумагу, ветошь, спецодежду, биологические и другие отходы, достигая сокращения объема: на 60-80%. Образующуюся золу отверждают цементированием, превращая в монолитные блоки. Высокоэффективная система газоочистки обеспечивает надежную защиту атмосферного воздуха.

    Прессованию подвергают негорючие отходы или те, сжигание которых нецелесообразно ввиду содержания опасных веществ: металлоизделия, резина, пластмассы, лабораторное оборудование, сокращая объем на 40-80%..

    Крупногабаритные и сверхпрочные конструкции поступают на захоронение в индивидуальных контейнерах без переработки. Пустоты, образующиеся в хранилище между упаковками с радиоактивными отходами, заполняют цементным раствором.

    Жидкие радиоактивные отходы подвергают разным методам очистки и обезвреживания, позволяющим сконцентрировать радиоактивные вещества в малом объеме. На конечной стадии их переводят в твердые формы, безопасные при длительном хранении. представлена Технология сжигания радиоактивных отходов проводят на установках ЭЧУТО (рис.2.32,) имеет следующие характеристики:

· способность перерабатывать отходы сложного морфологического состава с содержанием негорючих компонентов до 40% (в том числе металлов);

· относительно малые объемы отходящих газов и малые уносы радиоактивности из печи;

· высокая степень сокращения первоначального объема отходов;

· получение конечного продукта в виде плавленого химически стойкого материала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    В данном учебном пособии нами мало представлены материалы о ресурсосбережении за счет использования нанотехнологий. Причина в том, что по этому новому, перспективному направлению, которое включено в число  приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации, нами будет составлено новое учебное пособие.

    С позиций обеспечения сохранения ресурсов можно указать на следующие разработки, по нанотехнологиям  и производимой на их основе продукции:

    ● Из нанотрубок можно создать сверхлегкие и сверхпрочные композиционные материалы для пожарных и космонавтов.

    ● Нанотрубки ─  идеальный материал для безопасного хранения газов во внутренних плоскостях. В первую очередь водорода, который использовали бы как топливо для автомобилей, если бы громоздкие, толстостенные и небезопасные баллоны для хранения Н₂ не лишали Н₂ его главного преимущества ─ энергии, выделяемой на единицу массы (на 500 км пробега автомобиля требуется 3 кг Н₂).

    ● Нанотрубки можно будет использовать как микроскопические контейнеры для перевозки и хранения химически или биологически активных веществ: белков, ядовитых газов, компонентов топлива и даже расплавленных металлов.

    ● Включая нанотрубки в различные сплавы (алюминиевые, магниевые, литиевые) можно существенно повысить износостойкость, прочность и трещиностойкость. Нанотрубки будут также полезны при разработке новых смазочных и охлаждающих составов, для повышения ресурса механических узлов трения транспортных систем. Опыты показывают, что расход топлива при этом сокращается на 2-7%, износ деталей — в 1,5-2,5 раза, а мощность двигателя внутреннего сгорания увеличивается на 2-4%.

    ● Нанотрубки позволили в последнее время достичь прогресса в повышении эффективности искусственного фотосинтеза.

    ● Малые частицы и наноразмерные элементы используют для производства различных авиационных материалов, например, радиопог-лощающие керамических материалов, в матрице которых беспорядочно распределены ультрадисперсные металлические частицы.

    ● Нанотехнологии станут основой новой промышленной революции, которая приведет к созданию устройств в 100 раз более прочных, чем сталь и не уступающих по сложности человеческим клеткам. Уже создаются и будут создаваться устройства, основанные на новейших материалах с необычными свойствами. Благодаря обработке на атомарном уровне, привычные материалы будут обладать улучшенными свойствами, постепенно становясь все легче, прочнее и меньше по объему.

Согласно прогнозу ученых это произойдет через 10-15 лет.

    ● Прогнозируют, что нанотехнологии способны также стабилизировать экологическую обстановку. Новые виды в промышленности не будут производить отходов, отравляющих планет, а нанороботы смогут уничтожить последствия старых загрязнений ─ нанотехника восстановит озоновый слой, очистит от загрязнений почву, реки, атмосферу, океаны, демонтирует заводы, плотины, рудники, запечатает радиоактивные отходы в вечные самовосстанавливающиеся контейнеры. Более того, эксперименты с образцами почв, пораженных радиационно и химически (в том числе и чернобыльскими), показали возможность восстановления их с помощью нанопрепаратов на основе бактериородопсона до естественного состояния микрофлоры и плодоносности за несколько месяцев! Следы промышленной деятельности почти исчезнут с лица Земли, сократятся сельскохозяйственные угодья, большую часть планеты покроют сады и естественные экосистемы…

    ● С помощью механоэлектрических нанопреобразователей можно будет пребразовывать любые виды энергии с большим КПД и создать эффективные устройства для получения электроэнергии из солнечного излучения с КПД около 90%. Утилизация отходов и глобальный контроль за энергосистемами позволит существенно увеличить сырьевые запасы человечества.

    ● В настоящее время на рынке продают только скромные достижения нанотехнологий – такие как самоочищающиеся ткани и упаковки, дольше сохраняющие свежими продукты питания. Однако ученые предсказывают триумфальное шествие нанотехнологий в недалеком будущем.

 

Вопросы для самоконтроля

 

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться: