Мусороперерабатывающий цех по термоутилизации твердых органических отходов

          Утилизация твердых бытовых отходов, особенно крупногабаритных (мебель, двери, окна и т.д.), иловых осадков сточных вод, отходов деревообработки, сельскохозяйственных и медицинских отходов – острейшая проблема современности.

          Применяемые до сих пор методы утилизации отходов, показали свою низкую экономическую эффективность и привели ряд регионов на грань экологической катастрофы.

          Вместе с тем современные разработки позволяют создать процесс термоутилизации ТБО с низкими энергетическими затратами при минимальных выбросах в атмосферу и с твердыми нетоксичными отходами (зола) менее 1 %. Нижеописанная технология предназначается в первую очередь для малых городов и муниципалитетов с населением от 2 до 50 тыс. жителей.

               Технология термопечи быстрого пиролиза твердых углеводородных соединений (ТБП ТУВС)

          Технология ТБП ТУВС™ представляет собой процесс сжигания ТУВС при температурах выше 850 град.С с улавливанием отходящих пиролизных газов и возвратом последних для дожигания в зону высоких температур, что исключает образование токсичных отходов в дымовых газах. Нагнетаемый воздух направлен вдоль дна без колосниковой термопечи для выноса твердого углерода (золы) в зону высокотемпературного горения, где происходит его дожиг и позволяет снизить зольный остаток до менее 1%. Отходящие дымовые газы температурой 850-1100 град.С последовательно проходят две вихревые дожиговые камеры, где происходит снижение температуры до 250 град.С. Твердые частицы (зола уноса) выпадает в нижней части дожиговых камер. Очистка происходит за счет попеременного изменения направления движения дымовых газов в дожиговых камерах на 180° (вниз - вверх). После очистки в дожиговых камерах дымовые газы удаляются через дымовую трубу высотой не менее 10 м. В этой трубе может быть установлен газоанализатор, предназначенный для непрерывного контроля содержания вредных веществ в дымовых газах (HCl , СО, O² , SO² и др.).

          Рекуператоры тепловой энергии устанавливаются в дожиговых камерах по требованию Заказчика.

          Применяемые уникальные технические решения позволили создать технологическую линию с крайне низкими выбросами, перерабатывающую широкий перечень материалов. Мобильные установки не требуют капитального строительства, подключения к инженерным сетям и сложных подготовительных строительных работ.

          Модульность ТБП ТУВС позволяет менять потребительские свойства изделия по желанию заказчика в момент её изготовления и наращивать, либо менять её возможности в процессе эксплуатации.

          Конструкторские решения позволили предельно минимизировать габариты, массу, и, соответственно понизить стоимость серийной установки.

          Мусороперерабатывающие комплексы изготавливаются по принципу «полной технологии» как заводское изделие, проходят испытания в цехах производителя, имеют паспорт и инструкцию по эксплуатации и подлежат упрощенному порядку согласования в органах технического надзора.

               Описание технологического процесса

          На рисунках приведены схемы компоновки базовой конфигурации ПБП ТУВС мощностью ~2,0 (5,0) МВт тепловой энергии/час, перерабатывающий 2,0 (5,0) тонны несортированных отходов в час или 15 000 (37 500) тонн в год. По желанию Заказчика, дополнительно предусматривается шредер измельчения крупногабаритного мусора – мебель, окна, двери и пр.

          ТУВС с самосвала-мусоровоза выгружаются на площадку приема ТБО 1, где происходит отбор крупногабаритного ТБО (мебель, рамы, двери и т.д.) с последующим измельчением с помощью шредера крупногабаритного ТБО 3.

          ТУВС подается на конвейер подъема 2, с помощью которого происходит подъем на высоту 2 метра и перемещение к хлыстовому дезинтегратору. Конвейер может быть оборудован системами разрывания пакетов и ворошения мусора. Магнитный сепаратор на постоянных высокоэнергетических магнитах для улавливания черных металлов устанавливается на последнем барабане.

          Частично измельченные отходы поступают в шредер хлыстовый 4 для измельчения, где отходы доизмельчаются и активируются. Скорость хлыста составляет более 100 м/сек при 3000 об/мин, что позволяет уверенно разрушать практически всю номенклатуру ТУВС, включая лед, кирпич, дерево и т.д.

          ТУВС подается на конвейер 11, с помощью которого происходит перемещение к термопечи. Магнитный сепаратор на постоянных высокоэнергетических магнитах для улавливания черных металлов устанавливается на последнем валу.

          Далее измельченная масса с помощью шнекового питателя поступает в вихревую термопечь 5 для сжигания.

          Термопечь 5 представляет собой металлическую трубу диаметром более 1220 мм из стали 09Г2С покрытую молибденом для защиты от термокоррозии, внутри которой установлен шнек из стали 20Х25Н20С2 для ворошения ТУВС и перемещения в зону горения.

          Термопечь установлена под углом >=15 град. на виброосновании для уверенно продвижения ТУВС под действием гравитации и вибрации по оси печи в зону высокой температуры.

          Известно, что концентрация образующихся при сжигании ТБО диоксинов и фуранов в значительной степени снижается, если дымовые газы находятся в зоне с температурой > 850 град.С не менее 2 секунд. В этих целях в задней части термопечи за счет оптимизации режима горения ТБО поддерживается температура 850-1050 град.С и обеспечивается необходимое время пребывания дымовых газов.

          Образующиеся при нагревании пиролизные газы улавливаются системой эжектирования 7 и подаются для уверенного дожига в зону высокой температуры термопечи.

          Из термопечи дымовые газы температурой 850-1100 град.С поступает последовательно в дожиговые камеры 8 и 9, где очищается от частиц золы и снижают температуру до 250 град.С за счет излучения трубными и корпусными деталями или отбора тепловой мощности с помощью установленных рекуператоров.

          Дымовые газы температурой не более 250 град.С выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 10.

          Зола 12, образующаяся в процессе конверсии извлекается из термопечи и дожиговых камер по мере накопления, но не чаще одного раза в сутки.

          По желанию Заказчика, ТБП ТУВС может быть укомплектована узлом переработки золы, смеси стекла и минералов в производство строительных материалов.

               Основные технические характеристики базового комплекта ТБП ТУВС

          В состав комплекта не включены брикет-пресс для металлолома и дробилка для минералов и стекла.

               Требования к сырью

          Технология ТБП ТУВС™ позволяет проводить минимальную сортировку ТБО и отказаться от идеи раздельного сбора мусора. Особенности конструкции реактора позволяют подавать на газификацию частицы сырья толщиной до 320 мм и длиной до 300 мм.

          Термопечи конструкции ТБП ТУВС™ позволяют перерабатывать одновременно несколько видов углеродсодержащего сырья в смеси, что положительно сказывается на энергетическом балансе установки.

               Термопечь ТБП ТУВС

          Технология термоутилизации ТБП ТУВС™ является новинкой в сфере переработки отходов по номенклатуре и цене оборудования, энергопотреблению, экологичности и компактности.

          Основой технологической линии является термопечь вибрационная вихревая с нижним потоковым воздушным дутьем и отбором пиролизного газа с последующим возвратом в высокотемпературную зону горения.

               Схема термопечи (вид сверху)

          Основные преимущества при использовании реакторов ТБП ТУВС:

• Реактор перерабатывает 2 (5) тн сырья в час при влажности до 40%.
• Высокий КПД конверсии углерода - до 99%, позволяющий перерабатывать материалы с малым содержанием горючих составляющих (с зольностью до 40%) или с высокой влажностью (до 65%).
• Высокий энергетический КПД.
• Благодаря низкой температуре дымовых газов образование окислов азота, серы, хлора или фтора идет не активно, и содержание вредных веществ находится в пределах ПДК.
• Сера присутствует в газе в восстановленных нелетучих формах (H2S, COS), которые проще поглотить, чем SO2.
• При конверсии происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в безкислородной среде, что дает меньшее количество окислов азота в дымовых газах.
• Зола, выгружаемая из реактора, имеет низкую температуру, не более 300 град.С, и практически не содержит остатков углерода.

          Реактор условно герметичен – мощность дымососа превосходит мощность напорного вентилятора на 40%, что позволяет исключить утечку газов из рабочей зоны реактора.

          Для проведения терморазложения в реакторе используется воздушное дутьё. Воздух в рабочую зону подводится радиальным вентилятором через ряды горизонтальных щелей на уровне дна термопечи для образования вихревого движения воздуха перпендикулярного оси термопечи. При этом происходит вовлечение в движение углерода золы с последующей конверсией.

          Перед поступлением в реактор воздух проходит эжектор и подсасывая пиролизные газы нагревается до температуры 250 град.С, что увеличивает скорость реакции и уменьшает образование диоксинов. Далее, воздух проходит через аэродинамический преобразователь, направляющий воздух вдоль всего объема реактора, способствуя качественной активизации параметров процессов.

          Основная рабочая зона реактора имеет рабочую температуру 850 – 1100 град.С, что позволяет полностью выделять углерод с эффективностью 98-99% и перерабатывать некоторые виды опасных отходов.

          Характеристики газовых выбросов подтвердили высокую экологическую чистоту процесса при сжигании ТБО.

               ПБП-2000 вид сверху

          Реактор смонтирован на стальной виброраме и имеет угол наклона 12 градусов для интенсификации движения утилизируемого сырья вдоль оси термопечи в направлении высокотемпературной зоны.

               Шредеры хлыстовые

          Несомненным ноу-хау ТБП ТУВС является новый тип измельчителя отходов - шредер хлыстовый, который по своим техническим параметрам намного превосходит применяемые ныне деструкторы.

          Шредер хлыстовый предназначен для ударного разрушения (деструкции) исходного сырья с помощью 16-ти хлыстов каждый длиной 350 мм из металлического троса, закрепленных на двух валах, и вращающихся со скоростью 3000 об/мин, при этом линейная скорость конца хлыста достигает 110 м/сек, что достаточно для эффективного разрушения ТУВС и минеральной составляющей отходов – стекла, льда, кирпича, дерева и т.д.

               Система генерации тепловой энергии

          При выработке тепловой энергии применяются медные спиральные теплообменники устанавливаемые в дожиговых камерах. Их выбор или сочетание целиком зависит от потребностей заказчика в энергоресурсах. Для очистки питающей воды от кальциево-магниевых солей могут быть поставлены магнитные индукторы на постоянных высокоэнергетических магнитах ДЕКАРБОН© собственного производства.

          Тепловая энергия получаемая в процессе термоутилизации позволяет обеспечить тепличное хозяйство площадью не менее 5 000 кв.м. (ПБП-2000) или 10 000 (ПБП-5000) в условиях ЦФО РФ.

               Экология

          Технология ТБП ТУВС™ является основой в части производства технологических линий, работающих в безотходном цикле и не наносящих вреда окружающей среде. Замеры выбросов, произведенных на действующих установках, показывают выбросы значительно ниже ПДК и самых строгих европейских норм.

          Химический состав зольного остатка, образующегося в процессе конверсии, зависит от состава сырья. Муниципальные, твердые бытовые отходы – самый сложный вид сырья, т.к. в мусоре встречаются ртутные лампы, батарейки и другие предметы, содержащие тяжелые металлы. В процессе исследования золы установлено, что летучие соединения, представляющие опасность для здоровья человека при конверсии образуют связанные формы солей. Также, установлено, что стекло, содержащееся в мусоре, способствует остекловыванию тяжелых металлов и их консервации.

          По желанию заказчика, мусороперерабатывающий комплекс может быть укомплектован линией по измельчению отсортированных стекла и минералов, что при добавлении золы и 5-7% цемента дает основу для качественного строительного материала, который может использоваться в благоустройстве и дорожном строительстве.

               Преимущества оборудования ТБП ТУВС™:

• Конструкторские решения позволяют наращивать мощность комплексов сообразно растущим потребностям и легко перевозить оборудование к новому месту производства.
• Переработка сырья различного происхождения и широкого морфологического состава.
• Высокая степень переработки исходного сырья (ТБО) до 99% отходов от исходного объема (при условиях предварительного отделения части минеральных компонентов ТБО, объем зольного остатка не превышает 1% от исходного).
• Простота управления, рассчитанная на специалиста невысокой квалификации, регулирование производительности, в т.ч., сезонной и суточной.
• Технологическая схема обеспечивает возможность планового увеличения или снижения производительности, возможность форсирования производства.
• Мусороперерабатывающие цеха ТБП ТУВС™ не требуют фундаментов, капитальных строений и т.д. и могут размещаться на площадке из бетонных плит.
• Экологическая чистота: отсутствие вредных выбросов в атмосферу - термохимический процесс проходит в условиях, заведомо исключающих возможность образования токсикантов.
• Упрощенные требования к составу и подготовке сырья.