Методы термического обезвреживания

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования

«Московский государственный технический университет

имени Н.Э. Баумана» 
 
 
 

Кафедра «Экология и промышленная безопасность»

Группа  Э9-91

 
 

Методы  термического обезвреживания

Научно-исследовательская работа 
 

Проверил:

Выполнил:  
 
 
 
 
 

Москва-2010

Содержание

Введение …………………………………………….…………………………………… 3

1. Директива ЕС «Обработка отходов»…………………………………………...4

2. Обработка отходов в странах ЕС…………………………….….……………..5

3. Технологии термического обезвреживания отходов

3.1 Печи с колосниковой решеткой………………………………………..…….…..6

3.2 Барабанная вращающаяся печь…..………………………………………..…....11

3.3 Печи для сжигания  отходов в кипящем  слое…………………………………12

3.4 Печь Ванюкова………………………………………………………………………13

3.5 Генераторы-плазмотроны……………………………………………………….14

4. Характеристика выбросов и газоочистка………………….…………………..15

5. Проблемы термического обезвреживания.……………………………………..18

Заключение………………………...……………………………………………………..20

Список  используемой литературы……………………………….………………...21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

       

         Значительное количество коммунальных отходов перерабатывается путем термообработки на мусоросжигательных заводах. Более широкому распространению термического способа переработки отходов препятствует значительное количество вредных веществ, образующихся и выделяющихся при их сжигании. Это продукты неполного сгорания отходов, включая и и очень опасные диоксины и фураны; тяжелые металлы и их соединения, кислотные оксиды и кислоты (SO₂  , NO _{x ,}HCl, HF и др.), пыль и т.д. Правительства развитых стран начинают все большее внимание уделять вопросам охраны окружающей среды и поощряют развитие соответствующих технологий.        

      Мусоросжигание уменьшает объем отходов, попадающих на свалки, и может использоваться для производства электроэнергии. Современные мусоросжигательные установки оборудованы системами очистки выбросов, генераторами электроэнергии  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1.Директива ЕС «Обработка отходов». 

    В настоящее время идет процесс гармонизации российского законодательства с нормами международного права. Россия подписала ряд международных конвенций и соглашений, а также ратифицировала Киотский протокол, в соответствии с которым обязана уменьшить имеющиеся и потенциально опасные негативные воздействия на ОС. Достигнуто это может быть при внедрении наилучших доступных технологий. В связи с этим особую значимость приобретает опыт, накопленный в странах ЕС в области реализации НДТ в промышленности.

    В европейских странах процедура выдачи разрешений на право хозяйственной деятельности была законодательно закреплена Директивой Совета Европейского Союза 96\61\ЕС от 24 сентября 1996 г. «О комплексном предотвращении и контроле загрязнений» IPPC-Директивой. В рамках форума по обмену информацией в области НДТ поступают сведения о наилучших доступных технологиях, реализованных государствами-членами ЕС, а также промышленными обьединениями и ассоциациями. На основе анализа полученной информации упомянутые рабочие группы разрабатывают справочные рекомендательные документы по НДТ (BREF-документы)

 

2. Переработка отходов странах ЕС

        После более-менее  полного извлечения из отходов предметов и веществ, пригодных для повторного использования, остаётся неутилизируемая часть отходов, которая в развитых странах распределяется по трём потокам:

• накапливается на специализированных полигонах в анаэробных условиях на неограниченное время;
• подвергается биохимическому аэробному компостированию (реже используется анаэробная переработка) и в виде близкого к природным субстанциям почвы компоста возвращается в оборот веществ в окружающей среде;
• направляется на термическую переработку путём сжигания органической составляющей, иногда пиролиз, чаще с утилизацией выделяющейся тепловой энергии и значительно реже с использованием зольного остатка.

     Разумеется, существуют предприятия, где сочетается два или все три направления, а также их различные разновидности.Тенденции в части изменения относительной доли общего потока отводов, перерабатываемых по указанным трём направлениям, отражены в данных Евростата (статистического органа Евросоюза). В таблице 1 приведена обобщённая информация по 27 государствам с различным, но сравнимым уровнем экономического развития и с общим населением почти 500 млн. человек.

Представленные  данные свидетельствуют о том, что  принятый в ЕС курс на сокращение и  последующее исключение из практики стран-участниц размещение на полигонах отходов, пригодных для рециклинга или переработки в компост, а также сжигания нерассортированных отходов развивается планомерно. Несмотря на тенденцию резкого возрастания доли рециклинга, сжигание твердых отходов (с определенной утилизацией энергии) сохраняет свое значение и стабильно возрастает в ЕС в течение рассматриваемого десятилетия как по абсолютным, так и по относительным количествам перерабатываемых отходов. 
 
 

3. Технологии термического обезвреживания отходов

    При сопоставлении различных технических и конструкторских решений на установках для сжигания отходов необходимо сравнивать как минимум сами печи и системы очистки продуктов сжигания, в первую очередь дымовых газов.

    Для МСЗ было предложено использовать несколько различных базовых конструкций и их модификаций, хорошо себя зарекомендовавших в отраслях промышленности.

3.1 Печь с неподвижной колосниковой решеткой 

         Для сжигания твердых отходов используют печи и топки различных конструкций. 

        На рисунке 2 представлена схема печи с неподвижной ступенчатой колосниковой решеткой.

 

        1-бункер; 2-шахта; 3-сопло для подачи вторичного воздуха; 4-огнеупорная насадка; 5-первая ступень топки; 6-камера дожигания; 7-подача воздуха; 8-наклонная колосниковая решетка; 9-слой отходов  

        Рисунок 2-Схема печи с неподвижной колосниковой решеткой.  

        Отходы из бункера 1 через шахту 2 попадают на наклонную или ступенчатую колосниковую решетку 8. Слой отходов 9 под действием собственного веса медленно сползает по решетке к месту выгрузки золы. Органические составляющие отходов сгорают частично в слое, а частично над слоем 5, куда дополнительно подается вторичный воздух через сопло 3. Основное количество воздуха 7 поступает под решетку.  

        Несгоревшие органические вещества вместе с дымовыми газами проходят огнеупорную насадку 4, предназначенную для турбулизации газового потока, и дожигаются в камере 6. Золу удаляют из печи вручную. 

        Печи довольно чувствительны к сжиганию пластмасс и других плавких веществ, способных забивать решетки колосников, и требуют предварительного измельчения крупно- габаритных отходов. Используются для получения энергии.

Печь  с криволинейно-выпуклой колосниковой решеткой 

        Печь содержит камеру сжигания 1(рис 3), колосниковую решетку 2 и расположенную над ней загрузочную шахту 3. Поверхность 4 центральной части решетки выполнена криволенейнно-выпуклой и сплошной и снабжена установленным с возможностью вращения и расположенным под загрузочной шахтой 3 распределителем 5 в виде конуса 6, на боковой поверхности которого закреплены лопасти 7 [2].

 

        1 – камера сжигания; 2 – колосниковая решетка; 3 – загрузочная шахта; 4 – криволинейно – выпуклая поверхность решетки; 5 – распределитель; 6 – конус; 7 – лопасти; 8 – секции; 9 – горелка; 10 – сопла; 11 – патрубки для тангенциального подвода воздуха на горение; 12 – патрубок выхода дымовых газов; 13 – золовой затвор.  

        Рисунок 3 – Печь с криволинейно – выпуклой колосниковой решеткой. 

        Поверхность 4 центральной части колосниковой решетки составляет 60 – 80 % от общей площади. Периферийная часть колосниковой решетки выполнена перфорированной и состоит из отдельных секций 8 с возможностью их поворота на 90^o для ссыпания золы. Конус 6 может быть выполнен либо сплошным, либо полым с возможностью подвода охлаждающей среды. Угол при вершине конуса составляет менее 90^o. Лопасти 7 выполнены в виде пластин и располагаются на боковой поверхности конуса от вершины к основанию либо по образующей, либо под углом к образующей. В конкретной печи пластины располагаются по эвольвенте. 

        В камере сжигания 1 размещены горелка 9, сопла 10 для струйного дутья воздуха патрубки 11 для тангенциального подвода воздуха на горение, патрубок 12 выхода дымовых газов. 

        В конусной части камеры сжигания размещен золовой затвор 13. 

        Сжигание отходов в предлагаемой конструкции печи происходит следующим образом. Через загрузочную шахту 3 отходы загружают в камеру сжигания 1 таким образом, чтобы отходы заполнили загрузочную шахту 3. За счет сил сцепления между кусками отходы размещаются на поверхности 4 в виде столба, верхняя часть которого находится в загрузочной шахте. После окончания загрузки разжигают горелку 9, работающую на жидком топливе либо на газе. При достижении в камере сжигания температуры ~400^oC отходы воспламеняются. После воспламенения отходов начинают вращать распределитель 5. При вращении последнего лопасти 7, захватывая отходы, перемещают их от центра к периферии, образуя спиралеобразную волну из отходов, которая перемещается за счет давления следующей волны. Этому движению способствует также криволинейный выпуклый под. Причем высота волны уменьшается по мере продвижения ее к периферии пода, поскольку объем волны, если не учитывать выгорание отходов остается постоянным, а периметр увеличивается. Все это обусловливает равномерное распределение отходов по всей поверхности пода печи, что способствует более полному выгоранию отходов, поскольку в центральной части пода, где высота и порозность слоя наибольшие, происходит пиролиз отходов и горение летучих. По мере выгорания летучих порозность слоя снижается и доступ кислорода для горения к поверхности отходов ухудшается, но благодаря продвижению волны слой отходов уменьшается, что способствует более полному их выгоранию. Переменный угол наклона пода способствует автоматическому отделению золы. Изменением скорости вращения распределителя можно регулировать в некоторых пределах высоту слоя отходов, а также скорость их передвижения по поверхности 4. Для более точной регулировки высоты слоя отходов и скорости их передвижения по поверхности 4 можно вращать центральную часть колосниковой решетки 2