ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сжигание отходов из "Принципы создания безотходных химических производств" Один из наиболее распространенных и эффективных методов устранения отходов — их сжигание. Оно сопровождается образованием диоксида углерода, воды и золы, а также наносящих наибольщий ущерб окружающей среде вредных компонентов, таких, как окислы серы, азота, галогены и тяжелые металлы (ртуть, мышьяк, селен, свинец, кадмий и др.). Если газообразные продукты процесса сжигания отходов содержат повышенные концентрации вредных примесей, то для снижения их выбросов в атмосферу до требуемых стандартами норм необходима вторичная обработка, включающая дожигание, промывку или фильтрацию продуктов сгорания [51]. [c.137] Степень полноты окисления отходов зависит в основном от воспламеняемости отходов, времени нахождения их в печи, температуры пламени и турбулентности в реакционной зоне. Процесс сжигания применим в основном к органическим отходам, но его можно использовать и для разложения некоторых неорганических отходов. Воспламеняемость отходов характеризуется пределами воспламеняемости, температурой вспышки и температурами воспламенения и самовоспламенения. Чем ниже эти величины, тем меньше требуемая температура процесса сжигания и избыток кислорода. [c.137] В отходах этих групп может содержаться вода. В состав негорючих отходов входят также неорганические соли, галогены, соединения азота, серы и фосфора. Теплота сгорания горючих отходов составляет 11 600—18 600 кДж/кг. Диапазон приведенных значений зависит от различных факторов, таких, как летучесть отходов, смешение с воздухом, применение распыления (для жидких отходов), а также от физического состояния отходов (жидкое, твердое или газообразное). Для поддержания процесса горения отходов без дополнительного топлива адиабатическая температура в печи сжигания должна быть в пределах 1095—1205 °С. [c.138] Типичными горючими органическими отходами являются традиционные растворители, ацетон, ксилол, толуол, прп сгорании которых образуются диоксид углерода, азот ы пары воды. [c.138] Негорючие органические отходы имеют низкие теплоту сгорания и летучесть. Жидкие негорючие органические отходы обычно распыляют с дополнительным введением топлива в высокотемпературной печи. Газообразные отходы обрабатывают тем же способом, что и твердые, но продукты их сгорания дожигают во вторичной камере сгорания. Для эффективного сжигания любых негорючих органических отходов необходимо хорошее смешение их с воздухом и с дополнительным топливом. [c.138] Смесь органических и неорганических солей — наиболее трудный материал для сжигания, так как неорганические соли могут содержать водную фазу. При сжигании такого материала молекулы органических соединений разрушаются, а неорганические соединения образуют окислы или карбонаты, выходящие из зоны сжигания. Перед выбросом топочных газов в атмосферу эти неорганические окислы и карбонаты улавливают в мокрых скрубберах. [c.138] Для того чтобы в зоне горения происходил гидролиз, необходим избыток водорода по отношению к хлору. Для полного гидролиза этот избыток должен удовлетворять молярному отношению (1—4) 1 атомов водорода к атому хлора. Необходимое количество водорода можно получить из хлорированного органического соединения или (при его недостатке в молекулах исходных органических отходов) путем добавления в реакционную зону воды либо водяного пара. [c.139] В зависимости от рабочей температуры установки и времени пребывания отходов в камере сгорания получается различное количество свободного хлора. Поэтому во многих случаях целесообразна вторая ступень промывки топочных газов щелочью для удаления свободного хлора. [c.139] Нитроорганические отходы взрывоопасны и при их сжигании образуются окислы азота. Для уменьшения образования КОл до предельно допустимых концентраций существует несколько способов. Один из них — низкотемпературное (980—1095 °С) сжигание в больших камерах сгорания с длительным периодом нахождения в них перерабатываемых отходов. Применяется также двухступенчатая система сжигания, в которой первичная камера сгорания работает с избытком топлива, а несгоревшие углеводороды затем окисляются во вторичной камере. Такая система преследует цель уменьшения образования окислов азота в высокотемпературной зоне путем удаления кислорода, способствующего их образованию. [c.139] Удаление серосодержащих отходов — проблема, аналогичная удалению галогеноорганических отходов. При сжигании серосодержащих отходов сера окисляется до сернистого ангидрида, а при достаточном избытке воздуха — до серного ангидрида. Оба эти окисла могут абсорбироваться в насадочной колонне раствором каустической или кальцинированной соды с образованием сульфита или бисульфита натрия. Другим способом удаления серы служит впрыск в зону горения водного раствора каустической или кальцинированной соды. [c.139] Фосфорорганические отходы сжигают с последующим улавливанием Р2О5 водой или щелочью с образованием слабой фосфорной кислоты или фосфата натрия. [c.139] Каждый тип установки имеет свои преимущества и недостатки. В табл. V-4 приведены параметры процессов сжигания отходов в печах различного типа. [c.140] Сжигание в многоподовой печи, в печи с топкой кипящего слоя и в печи для сжигания жидких отходов можно проводить в обычном режиме и в режиме пиролиза (без доступа воздуха). [c.140] Пиролизные установки. Нормальный процесс сжигания требует 40—100%-ного избытка воздуха по отношению к стехиометрическому количеству. Пиролиз — процесс, проводимый без доступа воздуха с применением косвенного нагрева подобно процессам крекинга. Однако пиролиз часто проводят при значительно меньшей подаче воздуха, чем стзхиометрическое соотношение, требуемое для сжигания. При пиролизе отходы органических материалов дистиллируются или испаряются, образующийся горячий газ удаляется из печи. Тепло для проведения процесса обеспечивается за счет частичного сгорания пиролизного газа внутри печи, а также сгорания элементарного углерода. Неокисленную часть горючего газа можно использовать в качестве топлива во внешней камере сгорания и получать энергию по известной технологии утилизация тепла в котлах-утилизаторах. Содержание несгоревших материалов в шлаках процесса пиролиза выше, чем в шлаках нормального процесса сжигания. [c.140] Шламы с теплотой сгорания ниже 7000 кДж/(кг содержащейся воды) обычно смешивают с высококалорийными органическими материалами, для того, чтобы увеличить указанный показатель до 8150 кДж/кг. Высококалорийные отходы содержат измельченную бумагу или древесину, неиспользуемые отходы нефти и отработанные фильтры процесса фильтрации органических материалов. Нормальный процесс сжигания применяют в тех случаях, когда развивающиеся в печи высокие температуры не вызывают проблем, связанных с расплавлением золы. Шлаки, образующиеся в этом процессе, имеют невысокое содержание углерода. [c.141] Многоподовые печи. Основной агрегат установок для сжигания отходов — многоподовые печи диаметром 1,8—7,6 и высотой 3,6—22,8 м. Диаметр и число подов зависят от производительности по исходному сырью, типа и длительности термического процесса. Для нормального сжигания отходов требуется как минимум шесть подов. [c.141] Шлам или другие отходы подают в печь через загрузочное отверстие, расположенное обычно в верхней части печи. Вращающийся вал с гребками передвигает материал сверху вниз, с пода на под по спиральной траектории, навстречу газовому потоку. Время пребывания отходов в печи определяется конструкцией гребков и скоростью вращения вала. На каждом поду установлен термодатчик, и требуемая температура поддерживается регулированием горелки и определенным режимом подачи воздуха. [c.141] Отходящие газы многоподовой печи для очистки пропускают через теплообменник, где они охлаждаются до температуры насыщения распыленной до мелкодисперсного состояния водой, впрыскиваемой в горячий газовый поток. Обычно температура насыщения находится в пределах 76—88 °С в зависимости от содержания водяных паров в газе. [c.141] Охлажденный газ проходит через трубу Вентури, в которую дополнительно впрыскивается вода. Газовый поток с водой затем направляют в установку очистки от твердых частиц, например в скрубберы циклонного или тарельчатого типа. Последний имеет обычно две или более тарелки, причем газовый поток движется в нем противоточно охлаждающей воде. Газ снова охлаждается до температуры 50 °С, при этом конденсируется водяной пар и уменьшается общий объем газового потока. После этого газ выбрасывается в атмосферу. [c.141] Вернуться к основной статье