RU2502017C1 - Method of environmentally safe treatment of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials and waste burning plant for its realisation - Google Patents
Method of environmentally safe treatment of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials and waste burning plant for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502017C1 RU2502017C1 RU2012119234/03A RU2012119234A RU2502017C1 RU 2502017 C1 RU2502017 C1 RU 2502017C1 RU 2012119234/03 A RU2012119234/03 A RU 2012119234/03A RU 2012119234 A RU2012119234 A RU 2012119234A RU 2502017 C1 RU2502017 C1 RU 2502017C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ash
- unit
- waste
- treatment
- recovery unit
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области сжигания отходов или низкосортных топлив. Способ экологически чистой переработки твердых бытовых отходов с производством тепловой энергии и строительных материалов и мусоросжигательный завод (МСЗ) для его осуществления предназначены для переработки и утилизации твердых бытовых отходов, переработки и обезвреживания промышленного и бытового мусора с выработкой тепла, например, для подогрева воды и подачи ее в централизованную систему отопления или для обогрева теплиц и получения товарной продукции в виде строительных материалов.The invention relates to the field of incineration of waste or low-grade fuels. A method for the environmentally friendly processing of solid household waste with the production of thermal energy and building materials and an incinerator (MSZ) for its implementation are intended for the processing and disposal of solid household waste, processing and disposal of industrial and household waste with heat generation, for example, for heating water and supply it into a centralized heating system or for heating greenhouses and receiving marketable products in the form of building materials.
Актуальность проблемы состоит в том, что одной из множества "болевых" точек современной экологии является проблема городских свалок бытового и промышленного мусора. Практически все города (большие и маленькие) в России и за рубежом окружены бесчисленным количеством официальных и неофициальных свалок. Свалки занимают десятки и сотни гектаров земли, чадят, дымят, загрязняют землю, воздух, воду. На свалках присутствуют и образуются ядовитые и вредные вещества - бензопирен, меркаптан, диоксин и др. В большинстве случаев эти ядовитые вещества возникают из сравнительно нейтральных отходов в результате самопроизвольного, неорганизованного горения и разложения мусора (последние исследования показывают, что диоксины могут образовываться и без процесса горения - под воздействием солнечной радиации). Поэтому во всем мире сегодня интенсивно разрабатываются пути переработки и обезвреживания промышленного и бытового мусора.The urgency of the problem is that one of the many “painful” points of modern ecology is the problem of urban landfills for household and industrial waste. Almost all cities (large and small) in Russia and abroad are surrounded by countless official and unofficial landfills. Landfills occupy tens and hundreds of hectares of land, chad, smoke, pollute the earth, air, water. Toxic and harmful substances are present and formed at landfills - benzopyrene, mercaptan, dioxin, etc. In most cases, these toxic substances arise from relatively neutral waste resulting from spontaneous, unorganized burning and decomposition of garbage (recent studies show that dioxins can be formed without a process combustion - under the influence of solar radiation). Therefore, all over the world today, ways of processing and neutralizing industrial and household waste are being intensively developed.
Существуют различные технологии переработки ТБО: био- и биохимические технологии, технологии прессования, создания цивилизованных полигонов захоронения, сортировки и последующей переработки.There are various technologies for processing solid waste: bio- and biochemical technologies, pressing technologies, the creation of civilized landfills, sorting and subsequent processing.
Но все же в ряде стран до 80% мусора подвергается обезвреживанию термическим (огневым) методом. Сегодня этот способ является наиболее эффективным и универсальным.But nevertheless, in a number of countries up to 80% of garbage is subjected to thermal (fire) disposal. Today, this method is the most effective and universal.
Суть огневого метода обезвреживания отходов состоит в организации процесса горения таким образом, чтобы все сложные и вредные химические соединения разложились до простейших соединений, безвредных для человека и природы.The essence of the fire waste disposal method is to organize the combustion process in such a way that all complex and harmful chemical compounds decompose to simple compounds that are harmless to humans and nature.
Твердые бытовые отходы (ТБО), составляющие основную массу городских отходов, исходно имеют 3 полезных качества: 1) содержат некоторые изделия и материалы, которые могут быть использованы (утилизированы) после сортировки и отбора без существенной переработки; 2) содержат вещества и материалы, которые могут быть утилизированы только после отбора и переработки; 3) имеют теплотворную способность, утилизация которой (теплоутилизация) фактически не требует сортировки и переработки за исключением изъятия крупногабаритных отходов. Использование теплотворной способности ТБО (и их остатков после любой утилизации материальных компонент) - это наиболее оптимальная технология утилизации полезных свойств ТБО.Solid household wastes (MSW), which make up the bulk of municipal waste, initially have 3 useful qualities: 1) they contain some products and materials that can be used (disposed of) after sorting and selection without significant processing; 2) contain substances and materials that can only be disposed of after selection and processing; 3) have a calorific value, the utilization of which (heat recovery) does not actually require sorting and processing, with the exception of the removal of bulky waste. Using the calorific value of solid waste (and their residues after any disposal of material components) is the most optimal technology for utilizing the beneficial properties of solid waste.
Известна установка для сжигания мусора с утилизацией тепла отходящих газов, включающая бункер для мусора, печь для сжигания мусора с золоудалителем, воздухоподающим устройством для подогрева воды отходящими газами, блок очистки отходящих газов и систему электроснабжения (Авторское свидетельство СССР N 1716257, кл. F23G /00, 1992).A known installation for burning waste with waste heat recovery, including a waste bin, a furnace for burning waste with an ash collector, an air supply device for heating the water with exhaust gases, an exhaust gas purification unit and an electric power supply system (USSR Author's Certificate N 1716257, class F23G / 00 , 1992).
Недостатком установки является сложность термической переработки отходов, необходимость подачи в реактор кислорода из внешних источников для обеспечения активного горения, необходимость электрического подогрева воздуха, поступающего в реактор.The disadvantage of the installation is the difficulty of thermal processing of waste, the need to supply oxygen to the reactor from external sources to ensure active combustion, the need for electric heating of the air entering the reactor.
Известен способ термической переработки отходов (патент РФ 95113652/03, 31.07.1995), включающий их подготовку, загрузку в печь и нагрев в ней в окислительной среде энергопреобразующими устройствами, например плазмотронами, перевод отходов в металлическую, шлаковую и газовую составляющие, которые выпускают из печи, причем отходящие газы утилизируют, например, пропуская через теплообменник, а затем их очищают и выпускают в атмосферу, отличающийся тем, что в теплообменнике отходящими газами из печи нагревают природный газ, отобранный из магистрального газотрубопровода перед редуцирующим устройством на газораспределительной станции, после чего его подают в турбодетандер, снижая давление, и направляют в магистральный газотрубопровод за редуцирующим устройством, а энергию расширяющегося нагретого природного газа преобразуют в электрическую при помощи электрогенератора, соединенного с турбодетандером, затем часть ее превращают в тепловую энергию, запитывая энергопреобразующие устройства, другую часть превращают в механическую энергию, обеспечивая работу электрооборудования, приводящего в действие механизмы, задействованные в способе, а третью часть превращают в химическую энергию при помощи воздухораспределительной установки и получают кислород и аргон, причем газообразный кислород подают в печь и окисляют отходы, а газообразный аргон направляют в энергообразующие устройства, защищая их от разрушения в окислительной среде.A known method of thermal processing of waste (patent RF 95113652/03, 07/31/1995), including their preparation, loading into a furnace and heating in it in an oxidizing environment by energy-converting devices, such as plasmatrons, converting waste into metal, slag and gas components that are released from furnace, and the exhaust gases are utilized, for example, passing through a heat exchanger, and then they are cleaned and released into the atmosphere, characterized in that the natural gas taken from the main is heated in the exhaust gas heat exchanger from the furnace about the gas pipeline in front of the reducing device at the gas distribution station, after which it is fed into the turbine expander, reducing the pressure, and sent to the main gas pipeline after the reducing device, and the energy of the expanding heated natural gas is converted into electric energy using an electric generator connected to the turbine expander, then part of it is converted into thermal energy, energizing energy-converting devices, the other part is converted into mechanical energy, ensuring the operation of electrical equipment, etc. driving the mechanisms involved in the method, and the third part is converted into chemical energy using an air distribution unit and receive oxygen and argon, and gaseous oxygen is fed into the furnace and oxidized waste, and gaseous argon is sent to energy-generating devices, protecting them from destruction in oxidative environment.
Недостатки способа: необходимость в энергопреобразующем устройстве требуемой мощности и надежности, турбодетандере, который отсутствует на рынке, необходимость деления энергии на несколько частей, причем способ деления не описан в патенте.The disadvantages of the method: the need for an energy-converting device of the required power and reliability, a turboexpander that is not on the market, the need to divide energy into several parts, and the method of division is not described in the patent.
Известен способ переработки твердых бытовых и мелкодисперсных промышленных отходов (патент РФ 2208202, МПК 7 F23G 5/00, F23G 5/32).A known method of processing solid household and finely divided industrial wastes (RF patent 2208202, IPC 7 F23G 5/00, F23G 5/32).
Способ переработки твердых бытовых и мелкодисперсных промышленных отходов включает подачу твердых бытовых отходов в печь жидкой ванны и переработку мелкодисперсных промышленных отходов методом восстановительной циклонной плавки. Образующиеся при восстановительной циклонной плавке высокотемпературные отходящие газы подают на сушку бытовых отходов, а расплав шлака - в печь жидкой ванны, где осуществляют переработку твердых бытовых отходов в кальцийсодержащем шлаковом расплаве. Крупнодисперсную и мелкодисперсную пыль газоочистки отходящих газов печи жидкой ванны обогащают окислами тяжелых металлов за счет подачи ее совместно с мелкодисперсными промышленными отходами на восстановительную циклонную плавку. Технический результат: снижение энергетических затрат и безотходное ведение комплексной переработки твердых бытовых и мелкодисперсных промышленных отходов.A method for processing solid household and fine industrial waste includes feeding solid household waste into a liquid bath furnace and processing fine industrial waste by the method of reduction cyclone smelting. The high-temperature waste gases generated during reduction cyclone melting are fed to the drying of household waste, and the slag melt is fed to a liquid bath furnace, where solid household waste is processed in a calcium-containing slag melt. Coarse and finely dispersed dust from the exhaust gas gas treatment of the liquid bath furnace is enriched with heavy metal oxides by feeding it together with finely divided industrial wastes to reduction cyclone smelting. Effect: reduction of energy costs and waste-free integrated processing of solid household and finely divided industrial wastes.
Недостатки способа: нет полной переработки ТБО, нужна сушка ТБО, требуются кальцийсодержащий шлаковый расплав и окислы тяжелых металлов для восстановительной циклонной плавки.The disadvantages of the method: there is no complete processing of solid waste, drying of solid waste is required, calcium-containing slag melt and oxides of heavy metals are required for reduction cyclone melting.
Известен способ сжигания твердых бытовых отходов и прочих органических отходов и устройство для его осуществления (патент РФ 2249766, МПК 7 F23G 5/00).A known method of burning solid household waste and other organic waste and a device for its implementation (RF patent 2249766, IPC 7 F23G 5/00).
Способ сжигания твердых бытовых и прочих органических отходов включает сжигание отходов при подаче предварительно нагретого воздуха, дожигание газообразных продуктов сжигания, последующую обработку для связывания НСl, Сl2, HF, пропускание через теплообменник-котел, газоочистку. Перед подачей в печь на сжигание отходы сепарируют, измельчают органическую часть отходов до размеров не более 100 мм, смешивают отходы с нагретым до температуры 300-400°С воздухом, подачу в циклонную печь осуществляют тангенциально с линейной скоростью не ниже 28 м/с, сжигание осуществляют при температурах 1320-1350°С, дожигание осуществляют в камере каталитического дожигания при температурах 1300-1500°С, обработку для связывания НСl, Сl2, HF ведут в камере декарбонизации известняковой муки с получением негашеной извести, перед подачей в котел обработанные продукты сжигания пропускают через воздухоподогреватель, а после котла - через систему мокрой газоочистки, причем тепловую энергию котла подают потребителям.A method of burning solid household and other organic waste includes burning waste when supplying preheated air, burning off gaseous products of combustion, subsequent processing to bind Hcl, Cl2, HF, passing through a heat exchanger-boiler, gas purification. Before feeding into the furnace for burning, the waste is separated, the organic part of the waste is crushed to a size of not more than 100 mm, the waste is mixed with air heated to a temperature of 300-400 ° C, feeding into the cyclone furnace is carried out tangentially with a linear velocity of at least 28 m / s, burning carried out at temperatures of 1320-1350 ° C, afterburning is carried out in a catalytic afterburning chamber at temperatures of 1300-1500 ° C, treatment for binding of Hcl, Cl2, HF is carried out in a decarbonization chamber of limestone flour to produce quicklime, before being treated These combustion products are passed through an air heater, and after the boiler, through a wet gas cleaning system, and the thermal energy of the boiler is supplied to consumers.
Недостатки способа состоят в необходимости в дополнительных затратах по измельчению отходов, нагреванию воздуха до высокой температуры, в использовании катализаторов в процессе дожигания.The disadvantages of the method are the need for additional costs for grinding waste, heating air to a high temperature, in the use of catalysts in the afterburning process.
Известен способ обработки твердых бытовых отходов (патент РФ 2254518, МПК 7 F23G5/24, F23G 5/027, F23G 5/16). Способ обработки твердых бытовых отходов включает загрузку ТБО и сыпучего инертного теплоносителя в вертикальную шахтную печь, инициацию процесса пиролиза путем подачи горячей пароводяной смеси, получение низконапорного пиролизного газа и его сжигание с утилизацией теплоты сгорания. К низконапорному пиролизному газу подводят дополнительную энергию путем смешения в эжекторе с потоком высоконапорного воздуха, температуру пароводяной смеси поддерживают на уровне 60-800°С, температура в зоне газификации ТБО составляет 150-2500°С, а температуру и давление газа после сгорания поддерживают на уровне, соответственно, 600-1000°С и 0,5-1,1 МПа. Технический результат: повышение кпд системы утилизации.A known method of processing municipal solid waste (RF patent 2254518, IPC 7 F23G5 / 24, F23G 5/027, F23G 5/16). A method for treating municipal solid waste includes loading solid waste and a loose inert coolant into a vertical shaft furnace, initiating a pyrolysis process by supplying a hot steam-water mixture, obtaining a low-pressure pyrolysis gas and burning it with utilization of the heat of combustion. Additional energy is supplied to the low-pressure pyrolysis gas by mixing in an ejector with a high-pressure air stream, the temperature of the steam-water mixture is maintained at 60-800 ° C, the temperature in the gasification zone of solid waste is 150-2500 ° C, and the temperature and pressure of the gas after combustion are maintained at , respectively, 600-1000 ° C and 0.5-1.1 MPa. Effect: increased efficiency of the disposal system.
Недостатки способа: высокие энергозатраты для получения высокой температуры приготовления пароводяной смеси, нет утилизации остатков сгорания.The disadvantages of the method: high energy consumption to obtain a high temperature for preparing a steam-water mixture, there is no disposal of combustion residues.
Известен способ термической переработки бытовых отходов и устройство для его осуществления (патент РФ 2293918, МПК F23G 5/00). Способ термической переработки бытовых отходов включает подготовку, загрузку в шахту, нагрев в плазменных струях в окислительной среде с циркуляцией газов в герметизированном реакционном пространстве с последующим выпуском образующихся расплавов шлака, металла и газов с очисткой и утилизацией последних, возврат части отходящих газов в реакционное пространство. Подготовленные отходы подвергают объемному сжатию, нейтрализуют выделенную жидкую фазу, а полученный твердый продукт направляют на подсушку, которую производят тепловым воздействием отходящего после утилизации газа. Подсушенный продукт периодически загружают в шахтную печь без теплового воздействия плазменных струй. После полной загрузки печи продукт уплотняют при одновременном нагреве продуктов плазменными струями, при этом в процессе уплотнения понижают исходный уровень столба продуктов в реакционном пространстве печи со скоростью, пропорциональной скорости газификации. Полученный пиролизный газ за счет давления в шахтной печи, которое создают плазмотронами, отводят из верхней части шахтной печи, перепускают через систему газоочистки, аккумулируют в ресивере и направляют на утилизацию тепловой и химической энергии. Рабочим телом плазмотронов служат очищенный сжатый в компрессоре газ, отходящий после подсушки, и вода, а оставшиеся в шахтной печи отходы уплотняют и плавят плазменной струей, после чего сливают металл и шлак из шахтной печи.A known method of thermal processing of household waste and a device for its implementation (RF patent 2293918, IPC F23G 5/00). The method of thermal processing of household waste includes preparing, loading into a mine, heating in plasma jets in an oxidizing environment with the circulation of gases in a sealed reaction space with the subsequent release of the resulting melts of slag, metal and gases with cleaning and disposal of the latter, returning part of the exhaust gases to the reaction space. The prepared waste is subjected to volumetric compression, neutralize the separated liquid phase, and the resulting solid product is sent for drying, which is produced by the thermal effect of the exhaust gas after utilization. The dried product is periodically loaded into a shaft furnace without the thermal effects of plasma jets. After the furnace is fully loaded, the product is compacted while the products are heated by plasma jets, while during the compaction process the initial level of the product column in the reaction space of the furnace is reduced at a rate proportional to the gasification rate. The resulting pyrolysis gas due to the pressure in the shaft furnace, which is created by plasmatrons, is removed from the upper part of the shaft furnace, passed through a gas cleaning system, accumulated in the receiver and sent to the utilization of thermal and chemical energy. The plasma torch working fluid is purified gas compressed in the compressor, exhaust after drying, and water, and the waste remaining in the shaft furnace is compacted and melted with a plasma jet, after which metal and slag are drained from the shaft furnace.
Технический результат: обеспечение высокой производительности при переработке мусора с повышенными экологическими параметрами.Effect: ensuring high performance in the processing of waste with increased environmental parameters.
Недостатки способа: использование дорогостоящей плазменной технологии, нет устройства переработки шлака и металла.The disadvantages of the method: the use of expensive plasma technology, there is no device for processing slag and metal.
Известен способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов (патент РФ 2383822). Способ переработки твердых отходов включает их подготовку и загрузку в шахтную печь совместно с карбонатным материалом, например известняком, а также подачу в печь топлива и воздуха на горение, удаление дымовых газов и вывод готового продукта из нижней части печи. В качестве шахтной печи используют двухшахтную печь для обжига известняка. В одну шахту печи, работающую в режиме прямотока, загружают подготовленные отходы совместно с карбонатным материалом и в верхнюю часть этой шахты подают топливо и воздух на горение. В другую шахту, работающую в режиме противотока, загружают карбонатный материал для получения извести и в нижнюю часть этой шахты подают топливо и воздух на горение. Дымовые газы из первой шахты по дымовому каналу просасывают во вторую шахту и с помощью дымососа удаляют из верхней части второй шахты. A known method of processing solid household and industrial waste (RF patent 2383822). A method for processing solid waste includes preparing and loading it into a shaft furnace together with carbonate material, such as limestone, as well as supplying fuel and air to the furnace for combustion, removing flue gases and removing the finished product from the bottom of the furnace. As a shaft furnace, a double shaft furnace for calcining limestone is used. Prepared waste together with carbonate material is loaded into one shaft of the furnace operating in the direct-flow mode, and fuel and air are supplied to the upper part of this shaft for combustion. In another mine operating in countercurrent mode, carbonate material is loaded to produce lime and fuel and air are supplied to the lower part of this mine for combustion. Flue gases from the first shaft are sucked into the second shaft through the smoke channel and removed from the upper part of the second shaft with the help of a smoke exhaust.
Технический результат: повышение эффективности и экологической безопасности обезвреживания и утилизации твердых бытовых и промышленных отходов.Effect: increasing the efficiency and environmental safety of the disposal and disposal of solid household and industrial waste.
Недостатки: использование дополнительного карбонатного материала, не описан способ использования образующихся тепла и шлака.Disadvantages: the use of additional carbonate material, the method of using the generated heat and slag is not described.
Общие недостатки аналогов состоят в небольшой производительности, отсутствие полного цикла утилизации ТБО с получением товарной продукции, в низком кпд, сложности способов и устройств, в необходимости дополнительной термохимической обработки.Common disadvantages of analogues are low productivity, lack of a full cycle of solid waste utilization with the receipt of marketable products, low efficiency, complexity of methods and devices, the need for additional thermochemical processing.
Наиболее близкий аналог способа экологически чистой переработки твердых бытовых отходов с производством тепловой энергии и строительных материалов и мусоросжигательного завода для его осуществления описан в следующем источнике: В.М.Малахов, Г.Н.Багрянцев, Е.Н.Гришин, Б.И.Лунюшкин, С.В.Алексеенко, А.В.Попов. «Технологические решения в проекте Бердского опытного мусороперерабатывающего завода» в Сб.: «Очистка и обезвреживание дымовых газов из установок, сжигающих отходы и мусор». - Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 1999, 238 стр.The closest analogue of the method of environmentally friendly processing of solid household waste with the production of thermal energy and building materials and an incinerator for its implementation is described in the following source: V.M. Malakhov, G.N. Bagryantsev, E.N. Grishin, B.I. Lunyushkin, S.V. Alekseenko, A.V. Popov. "Technological solutions in the project of the Berdsk experimental waste processing plant" in Sat: "Cleaning and neutralization of flue gases from plants that burn waste and garbage." - Novosibirsk: Institute of Thermophysics SB RAS, 1999, 238 pp.
В этом проекте Бердский опытный мусороперерабатывающий завод (МПЗ) предназначен для переработки и обезвреживания промышленного и бытового мусора города (или района города) с населением в 100 тыс. чел. Производительность его - не менее 40 тыс. т/год, в том числе 30 тыс. т ТБО и 10 тыс. т производственных отходов.In this project, the Berdsk Experimental Garbage Processing Plant (MPZ) is intended for the processing and disposal of industrial and household waste in the city (or city district) with a population of 100 thousand people. Its productivity is at least 40 thousand tons / year, including 30 thousand tons of solid waste and 10 thousand tons of industrial waste.
На МПЗ подлежат переработке все виды городских ТБО: образующиеся в жилых и общественных зданиях; отходы от уборки улиц; от санитарной обрезки деревьев и кустарников и т.д., все виды промышленных нетоксичных и токсичных отходов всех классов опасности, за исключением радиоактивных и содержащих ртуть, свинец, мышьяк, селен. Система утилизации тепла на заводе позволяет использовать наряду с высокопотенциальным теплом дымовых газов и низкопотенциальное тепло, выделяющееся при конденсации влаги, содержащейся в дымовых газах, и снимаемое системой охлаждения газоочистного и технологического оборудования.At the MPZ all types of municipal solid waste are subject to processing: those generated in residential and public buildings; street cleaning waste; from sanitary pruning of trees and shrubs, etc., all types of industrial non-toxic and toxic waste of all hazard classes, with the exception of radioactive and containing mercury, lead, arsenic, selenium. The heat recovery system at the plant makes it possible to use, along with the high-potential heat of the flue gases, the low-potential heat released during the condensation of moisture contained in the flue gases and removed by the cooling system of gas treatment and processing equipment.
МПЗ состоит из следующих основных блоков: бункерный блок, блок сжигания ТБО, блок дымоочистки, блок водоподготовки и утилизации тепла.MPZ consists of the following main blocks: a bunker block, a solid waste incinerator, a smoke treatment unit, a water treatment and heat recovery unit.
В работе МПЗ используется дополнительное высококалорийное топливо, как и в любых других технологиях сжигания отходов, так как оно нужно при розжиге мусоросжигательных котлов и печей, для нагрева стен до высокой температуры, достаточной для предотвращения вредных выбросов.The MPZ uses additional high-calorie fuel, as in any other waste incineration technologies, since it is necessary when firing waste incineration boilers and furnaces to heat the walls to a high temperature sufficient to prevent harmful emissions.
В основу производственных процессов, применяемых на МПЗ, положены прогрессивные технологии и решения:The production processes used at the MPZ are based on advanced technologies and solutions:
- отходы сжигаются в наклонной вращающейся печи барабанного типа, что позволяет полностью механизировать и автоматизировать все технологические операции;- waste is burnt in an inclined rotary kiln of a drum type, which allows to fully mechanize and automate all technological operations;
- предусматривается дожигание дымовых газов в вихревом дожигателе ВД с образованием газообразных продуктов полного окисления;- provides for the afterburning of flue gases in a vortex afterburner VD with the formation of gaseous products of complete oxidation;
- в составе каждой технологической линии предусмотрена специальная система очистки дымовых газов по "мокрому" методу;- as part of each production line, a special flue gas cleaning system is provided according to the "wet" method;
- в составе завода предусмотрена установка теплоутилизационного оборудования (котла-утилизатора и теплового насоса), что позволяет обеспечить собственные потребности завода в тепле и выдать тепло сторонним потребителям.- the plant provides for the installation of heat-recovery equipment (recovery boiler and heat pump), which allows to provide the plant's own needs for heat and to supply heat to outside consumers.
Недостаток МПЗ заключается в том, что в нем не предусмотрена система обезвреживания золы, что не позволяет считать МПЗ замкнутым безотходным производством. В исходных ТБО могут содержаться тугоплавкие, негорючие материалы, которые переходят в золу. При сжигании ТБО на МПЗ в образующейся золе содержится некоторое количество несгоревшего углерода (мехнедожог), на ней осаждаются канцерогенные вещества, диоксины и фураны. Захоранивать такую золу нельзя, а системы экологически чистой утилизации золы в проекте МПЗ не предусмотрено. Эффективным путем решения экологической проблемы является дополнение завода блоком плавления золы в плазменном реакторе с получением инертного шлака и нетоксичных газовых выбросов.The disadvantage of MPZ is that it does not provide for a system for neutralizing ash, which does not allow MPZ to be considered a closed waste-free production. The initial MSW may contain refractory, non-combustible materials that go into ash. When MSW is burnt at MPZ, the resulting ash contains a certain amount of unburned carbon (mechanical burn), carcinogenic substances, dioxins and furans are deposited on it. Such ash cannot be disposed of, and the system of environmentally friendly ash utilization is not provided for in the MPZ project. An effective way to solve the environmental problem is to supplement the plant with an ash melting unit in a plasma reactor with inert slag and non-toxic gas emissions.
Известна плазменная плавильная установка и способ плазменного переплава золы мусоросжигательных заводов (Х.С.Пак. Исследование состава и свойств шлака при плазменном переплаве золы мусоросжигательных заводов // Теплофизика и аэромеханика, 2011, т.18, №2, с.325-334). Плавильная установка состоит из плавильной камеры, плазмотрона, источника питания плазмотрона и системы его запуска, устройств для анализа, очистки и удаления газа, образующегося в процессе плавления. Плавильная камера имеет огнеупорную подовую футеровку стен, ее конструкция допускает поворот на 180° для слива расплавленного шлака. Для плавления золы используется плазмотрон струйного типа мощностью до 70 кВт. В результате плазменного переплава золы получается свободный от диоксинов, экологически безопасный шлак.A known plasma smelter and method for plasma remelting ash from waste incineration plants (H.S. Pak. Study of the composition and properties of slag during plasma remelting of ash from waste incineration plants // Thermophysics and Aeromechanics, 2011, v. 18, No. 2, p.325-334) . The smelting plant consists of a melting chamber, a plasma torch, a power source for the plasma torch and its triggering system, devices for analysis, purification and removal of gas generated during the melting process. The melting chamber has a fireproof hearth lining of the walls, its design allows rotation through 180 ° to drain the molten slag. For melting ash, a jet type plasma torch with a power of up to 70 kW is used. As a result of plasma remelting of ash, dioxin-free, environmentally friendly slag is obtained.
Недостатки данной установки и способа: небольшая производительность, переработка золы дискретным методом по 500 г, отсутствие водоохлаждаемого кожуха, что не позволяет поднять производительность установки и увеличить длительность непрерывной работы, система очистки установки не позволяет достичь экологических норм по вредным выбросам, отсутствуют необходимые параметры для масштабируемости технологии.The disadvantages of this installation and method: low productivity, ash processing by a discrete method of 500 g each, the absence of a water-cooled casing, which does not allow to increase the productivity of the installation and increase the duration of continuous operation, the cleaning system of the installation does not allow to achieve environmental standards for harmful emissions, there are no necessary parameters for scalability technologies.
Задачей способа экологически чистой переработки твердых бытовых отходов с производством тепловой энергии и строительных материалов и мусоросжигательного завода (МСЗ) для его осуществления является экологически чистое сжигание ТБО и других горючих отходов с выработкой тепловой энергии, с минимальным воздействием на окружающую среду, с максимальным кпд, минимальными трудозатратами и максимальным использованием негорючих твердых бытовых отходов и системой утилизации золы.The objective of the method of environmentally friendly processing of solid household waste with the production of thermal energy and building materials and an incinerator (MSZ) for its implementation is the environmentally friendly burning of solid waste and other combustible waste with the generation of thermal energy, with minimal environmental impact, with maximum efficiency, minimum labor costs and maximum use of non-combustible solid household waste and an ash disposal system.
Проблема решается следующим образом: мусоросжигательный завод, состоящий из бункерного блока, блока сжигания ТБО во вращающейся печи барабанного типа, блока дымоочистки, блока водоподготовки и утилизации тепла, дополняется блоком утилизации золы, который содержит реактор для плавления золы, футерованный изнутри; плазмотрон; бункер золы с механизмом ввода золы; систему слива расплава и грануляции шлака, источник электропитания, систему очистки дымовых газов, согласно изобретению, в блоке утилизации золы плавильный реактор имеет металлический водоохлаждаемый кожух, блок утилизации золы содержит воздушный компрессор и водяной насос для охлаждения электродов плазмотрона и кожуха реактора, система очистки дымовых газов блока утилизации золы содержит дожигатель, вихревой скруббер (центробежно-барботажный аппарат) с щелочным раствором, рукавный фильтр для очистки от твердых примесей и приемник зольного остатка (вторичной золы).The problem is solved as follows: a waste incineration plant consisting of a bunker block, a solid waste incinerator block in a rotary drum-type furnace, a smoke purification unit, a water treatment and heat recovery unit, is supplemented with an ash recovery unit that contains an ash lining reactor lined from the inside; plasmatron; ash hopper with ash input mechanism; a melt drainage system and slag granulation, an electric power source, a flue gas cleaning system according to the invention, in the ash recovery unit, the melting reactor has a metal water-cooled casing, the ash recovery unit contains an air compressor and a water pump for cooling the plasma torch electrodes and the reactor casing, flue gas cleaning system the ash recovery unit contains an afterburner, a vortex scrubber (centrifugal bubbler) with an alkaline solution, a bag filter for cleaning solid impurities, and a receiver ol residue (secondary ash).
В способе экологически чистой переработки твердых бытовых отходов с производством тепловой энергии и строительных материалов поставленная задача решается тем, что твердые бытовые отходы изначально поступают в бункерный блок, где происходит отбор крупногабаритного мусора, жидкие отходы сливаются в отдельную емкость, затем ТБО поступают в блок сжигания ТБО, дымовые газы поступают в блок водоподготовки и утилизации тепла, а затем дымовые газы поступают в блок дымоочистки, а зола из блока сжигания и блока дымоочистки поступает в блок утилизации золы, сначала в бункер золы с механизмом ввода золы, затем в плавильный реактор, футерованный изнутри и снабженный плазмотроном; расплавленная зола поступает в систему слива расплава и грануляции шлака, оборудованную источником электропитания, системой очистки дымовых газов, согласно изобретению, зола плавится в плавильном реакторе с металлическим водоохлаждаемым кожухом, при этом дымовые газы проходят через систему очистки дымовых газов блока утилизации золы, снабженную дожигателем, вихревым скруббером (центробежно-барботажным аппаратом) с щелочным раствором, рукавным фильтром для очистки от твердых примесей, а вторичная зола (зольный остаток) поступает в приемник зольного остатка.In the method of environmentally friendly processing of solid household waste with the production of thermal energy and building materials, the problem is solved by the fact that solid household waste initially goes to the bunker block, where large-sized garbage is collected, the liquid waste is discharged into a separate container, then the solid waste goes to the solid waste incinerator , the flue gas enters the water treatment and heat recovery unit, and then the flue gas enters the smoke purification unit, and the ash from the combustion unit and the smoke purification unit enters the scrap unit tion ash, the ash hopper in the first input mechanism with the ash into the melting reactor is then lined inside and equipped with the plasmatron; molten ash enters a melt discharge and slag granulation system equipped with a power source, a flue gas cleaning system, according to the invention, the ash is melted in a melting reactor with a metal water-cooled casing, while the flue gases pass through the flue gas cleaning system of the ash recovery unit equipped with an afterburner, a vortex scrubber (centrifugal bubbler) with an alkaline solution, a bag filter for cleaning solid impurities, and secondary ash (ash residue) enters ash residue collector.
МПЗ с блоком утилизации золы содержит бункерный блок, блок сжигания ТБО, блок дымоочистки, блок водоподготовки и утилизации тепла, блок утилизации золы.MPZ with an ash disposal unit contains a hopper unit, a solid waste incinerator, a smoke treatment unit, a water treatment and heat recovery unit, an ash recovery unit.
На чертеже представлена блок-схема блока утилизации золы. Блок утилизации золы содержит 1 - источник электропитания, 2 - воздушный компрессор, 3 - плазмотрон, 4 - водяной насос, 5 - бункер золы с системой подачи золы, 6 - плавильный реактор, 7 - систему слива расплава и грануляции шлака, 8 - дожигатель отходящих газов, 9 - приемник для зольного остатка, 10 - центробежно-барботажный аппарат, 11 - рукавный фильтр, 12 - дымосос, 13 - трубу.The drawing shows a block diagram of a ash disposal unit. The ash recovery unit contains 1 - an electric power source, 2 - an air compressor, 3 - a plasma torch, 4 - a water pump, 5 - an ash hopper with an ash supply system, 6 - a melting reactor, 7 - a system for draining the melt and granulation of slag, 8 - an afterburner gases, 9 - receiver for ash residue, 10 - centrifugal bubbler apparatus, 11 - bag filter, 12 - smoke exhauster, 13 - pipe.
Технические параметры блока утилизации золы: температура плавления золы и температура газа в плавильном пространстве - 1400±50°С, разрежение - 20-30 мм вод. ст., температура дымовых газов после дожигателя - 1100-1150°С, удельные затраты электроэнергии - 0,9-1,2 кВт·ч/кг.Technical parameters of the ash utilization unit: ash melting temperature and gas temperature in the melting space - 1400 ± 50 ° С, rarefaction - 20-30 mm of water. century, the temperature of the flue gases after the afterburner is 1100-1150 ° C, the specific energy consumption is 0.9-1.2 kWh / kg.
Способ осуществляется следующим образом. В бункерном блоке твердые бытовые и промышленные отходы принимают без сортировки как из спецмашин, так и из грузового транспорта общего назначения. Крупногабаритные металлические включения отделяют из отходов на стадии приема, а мелочь - из золы после сжигания отходов. Жидкие горючие и жидкие обводненные отходы принимают в отдельные емкости. Затем отсортированные горючие ТБО равномерно подаются на сжигание в блок сжигания. Для обеспечения высокой эффективности обезвреживания процесс сжигания отходов осуществляют в две стадии:The method is as follows. In the bunker block, solid household and industrial waste is received without sorting both from special vehicles and from general-purpose freight vehicles. Oversized metal inclusions are separated from waste at the receiving stage, and fines are extracted from ash after waste incineration. Liquid combustible and liquid flooded wastes are taken in separate containers. Then, the sorted combustible solid waste is evenly fed to the combustion unit for combustion. To ensure high efficiency of neutralization, the waste incineration process is carried out in two stages:
- озоление в противоточной вращающейся печи;- ashing in a countercurrent rotary kiln;
- дожигание дымовых газов в вихревом дожигателе.- flue gas afterburning in a vortex afterburner.
Дымовые газы охлаждают в котле-утилизаторе с получением перегретого пара. Вырабатываемый пар отдается городским предприятиям, используется для собственных нужд завода в качестве греющего источника для абсорбционных тепловых насосов и догрева сетевой теплофикационной воды города или обогрева теплиц.Flue gases are cooled in a waste heat boiler to produce superheated steam. The steam produced is given to city enterprises, used for the plant’s own needs as a heating source for absorption heat pumps and for heating the city’s heating water network or for heating greenhouses.
Затем дымовые газы поступают в блок дымоочистки, где выполняется мокрая очистка дымовых газов от пыли и вредных примесей.Then the flue gas enters the smoke purification unit, where the wet cleaning of the flue gas from dust and harmful impurities is performed.
Концентрированные стоки из системы газоочистки и сточные воды от промывки технологического оборудования используются для охлаждения золы с отводом пара в огнетехнический агрегат. Золу и шлам из блока сжигания и блока дымоочистки используют в блоке утилизации золы для производства строительных материалов.Concentrated effluents from the gas treatment system and wastewater from the flushing of technological equipment are used to cool the ash with the removal of steam into the fire-fighting unit. Ash and sludge from the combustion unit and the smoke cleaning unit are used in the ash recovery unit for the production of building materials.
Из переплавляемой золы в систему газоочистки уходят легколетучие компоненты (K, Na, С, Cl, S) и тяжелые металлы (Zn, Cu, Cd, Pb). Здесь же происходит улавливание вторичной пыли с повышенным содержанием тяжелых и цветных металлов (в т.ч. в виде шлама в ЦБА). Масса исходной золы и газов после плавления распределяется в соотношениях: шлак - 60%, вторичная зола от испарения легколетучих веществ и за счет механического уноса - 9,0%, дымовые газы - 29%, металл - 2%.Volatile components (K, Na, C, Cl, S) and heavy metals (Zn, Cu, Cd, Pb) go from the melted ash to the gas treatment system. Here, secondary dust is collected with a high content of heavy and non-ferrous metals (including in the form of sludge in the CBA). The mass of the initial ash and gases after melting is distributed in the ratios: slag - 60%, secondary ash from the evaporation of volatile substances and due to mechanical entrainment - 9.0%, flue gases - 29%, metal - 2%.
Гранулированный шлак в виде частиц размером до нескольких мм имеет высокую устойчивость к растворению в воде и слабых кислотах. Такой шлак пригоден для строительства дорог и производства строительных материалов.Granular slag in the form of particles up to several mm in size has a high resistance to dissolution in water and weak acids. Such slag is suitable for the construction of roads and the production of building materials.
В целом блок утилизации золы в составе МСЗ обеспечивает переработку в экологически безопасные продукты до 90% исходной массы золы. Диоксины, содержащиеся в исходной золе, в полученном после плавления шлаке отсутствуют полностью.In general, the ash utilization unit in the MSZ ensures the processing of up to 90% of the initial ash mass into environmentally friendly products. Dioxins contained in the initial ash in the slag obtained after melting are completely absent.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012119234/03A RU2502017C1 (en) | 2012-05-10 | 2012-05-10 | Method of environmentally safe treatment of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials and waste burning plant for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012119234/03A RU2502017C1 (en) | 2012-05-10 | 2012-05-10 | Method of environmentally safe treatment of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials and waste burning plant for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012119234A RU2012119234A (en) | 2013-11-20 |
| RU2502017C1 true RU2502017C1 (en) | 2013-12-20 |
Family
ID=49554983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012119234/03A RU2502017C1 (en) | 2012-05-10 | 2012-05-10 | Method of environmentally safe treatment of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials and waste burning plant for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2502017C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2706847C1 (en) * | 2019-03-20 | 2019-11-21 | Гершович Нора Александровна | Method for environmentally safe and wasteless recycling of reproduced and accumulated solid municipal wastes (smw) using magnesia-binding substances and industrial complex without wastes for its implementation |
| RU2723816C1 (en) * | 2019-03-26 | 2020-06-17 | Михаил Алексеевич Калитеевский | Apparatus for recycling wastes and generating energy |
| RU2784299C1 (en) * | 2022-04-06 | 2022-11-23 | Владимир Михайлович Кондратьев | Waste disposal plant |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4438706A (en) * | 1981-02-27 | 1984-03-27 | Villamosipari Kutato Intezet | Procedure and equipment for destroying waste by plasma technique |
| US4534302A (en) * | 1981-05-18 | 1985-08-13 | Pazar Charles A | Apparatus for burning bales of trash |
| RU2108517C1 (en) * | 1995-07-31 | 1998-04-10 | Сергей Васильевич Иляхин | Method of thermal reworking of wastes |
| RU2004131094A (en) * | 2004-10-25 | 2006-04-10 | Сергей Александрович Михеенко (RU) | RECYCLING COMPLEX |
| RU2293918C1 (en) * | 2005-03-28 | 2007-02-20 | Анатолий Тимофеевич Неклеса | Method and device for heat treatment of domestic waste |
| RU2365817C2 (en) * | 2006-09-01 | 2009-08-27 | Сергей Анатольевич Ассаулюк | Pesticide detoxication |
| RU88103U1 (en) * | 2008-09-23 | 2009-10-27 | Виктор Николаевич Остапчук | MOBILE WASTE PROCESSING PLANT |
| RU102979U1 (en) * | 2010-10-28 | 2011-03-20 | Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН) | PLASMA INJECTOR |
-
2012
- 2012-05-10 RU RU2012119234/03A patent/RU2502017C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4438706A (en) * | 1981-02-27 | 1984-03-27 | Villamosipari Kutato Intezet | Procedure and equipment for destroying waste by plasma technique |
| US4534302A (en) * | 1981-05-18 | 1985-08-13 | Pazar Charles A | Apparatus for burning bales of trash |
| RU2108517C1 (en) * | 1995-07-31 | 1998-04-10 | Сергей Васильевич Иляхин | Method of thermal reworking of wastes |
| RU2004131094A (en) * | 2004-10-25 | 2006-04-10 | Сергей Александрович Михеенко (RU) | RECYCLING COMPLEX |
| RU2293918C1 (en) * | 2005-03-28 | 2007-02-20 | Анатолий Тимофеевич Неклеса | Method and device for heat treatment of domestic waste |
| RU2365817C2 (en) * | 2006-09-01 | 2009-08-27 | Сергей Анатольевич Ассаулюк | Pesticide detoxication |
| RU88103U1 (en) * | 2008-09-23 | 2009-10-27 | Виктор Николаевич Остапчук | MOBILE WASTE PROCESSING PLANT |
| RU102979U1 (en) * | 2010-10-28 | 2011-03-20 | Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН) | PLASMA INJECTOR |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2706847C1 (en) * | 2019-03-20 | 2019-11-21 | Гершович Нора Александровна | Method for environmentally safe and wasteless recycling of reproduced and accumulated solid municipal wastes (smw) using magnesia-binding substances and industrial complex without wastes for its implementation |
| RU2723816C1 (en) * | 2019-03-26 | 2020-06-17 | Михаил Алексеевич Калитеевский | Apparatus for recycling wastes and generating energy |
| RU2784299C1 (en) * | 2022-04-06 | 2022-11-23 | Владимир Михайлович Кондратьев | Waste disposal plant |
| RU2788409C1 (en) * | 2022-05-31 | 2023-01-19 | Виктор Николаевич Стародубцев | Waste disposal plant |
| RU2814348C1 (en) * | 2022-11-09 | 2024-02-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук | Method of melting ash-slag wastes of waste incineration plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012119234A (en) | 2013-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7611576B2 (en) | Method and plant for processing waste | |
| CN109351754A (en) | A kind of method and solid waste treatment system of solid waste processing | |
| RU2424277C2 (en) | Procedure for carbonaceous material steam reforming | |
| Buekens | Incineration technologies | |
| CN101963358A (en) | Combined treatment method for oilfield solid waste | |
| CN106524175B (en) | Castoff fusing curing process system and method | |
| CN113310056A (en) | Hazardous waste incineration treatment system and method | |
| EP2860450B1 (en) | Method for thermal processing of organic waste | |
| CN111637464A (en) | Organic hazardous waste and inorganic hazardous waste cooperative comprehensive utilization power generation system and process | |
| CN105945028B (en) | Consumer waste incineration regeneration technique | |
| CN106524176A (en) | Waste gasification melting combustion system | |
| RU2502017C1 (en) | Method of environmentally safe treatment of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials and waste burning plant for its realisation | |
| RU2343353C2 (en) | Method of thermal waste-free recycling of public solid waste | |
| RU2704398C1 (en) | Method for vitrification of sludge or other organic sludges and wastes and device for its implementation | |
| CN106642138A (en) | Waste gasification melting furnace | |
| RU2570331C1 (en) | Method for processing solid household and industrial wastes and device for thereof realisation | |
| CN110762535A (en) | Method and system for harmless treatment of incineration and melting of organic solid wastes | |
| JP2005249279A (en) | Waste melting and treating method utilizing biomass | |
| JP3707754B2 (en) | Waste treatment system and method and cement produced thereby | |
| RU2502018C1 (en) | Complex district thermal power plant for environmentally safe processing of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials | |
| JP2007254863A (en) | Sintered material with the use of organic waste, method for producing the sintered material, and refining method | |
| RU2697274C1 (en) | Method of processing solid municipal and industrial wastes | |
| JP2002515110A (en) | Method and apparatus for treating household waste | |
| KR100470730B1 (en) | Smelting Incineration Apparatus and Method of Solid Waste Treatment | |
| RU2648737C1 (en) | System of integrated zero-waste processing of solid domestic and industrial wastes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20180511 |