RU2734832C1 - Incineration plant, device and method - Google Patents

Incineration plant, device and method Download PDF

Info

Publication number
RU2734832C1
RU2734832C1 RU2019142993A RU2019142993A RU2734832C1 RU 2734832 C1 RU2734832 C1 RU 2734832C1 RU 2019142993 A RU2019142993 A RU 2019142993A RU 2019142993 A RU2019142993 A RU 2019142993A RU 2734832 C1 RU2734832 C1 RU 2734832C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waste
water
organic component
pulp
slurry
Prior art date
Application number
RU2019142993A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Сергеевич Пашкин
Original Assignee
Антон Сергеевич Пашкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Антон Сергеевич Пашкин filed Critical Антон Сергеевич Пашкин
Priority to RU2019142993A priority Critical patent/RU2734832C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2734832C1 publication Critical patent/RU2734832C1/en
Priority to PCT/RU2020/000738 priority patent/WO2021133217A2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09BDISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/033Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment comminuting or crushing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: ecology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of ecology and environmental protection, in particular to the method and technology of burning the organic component of municipal or industrial wastes at incineration plants. Method for combustion of industrial and domestic wastes with organic component includes separation of this organic component from the rest of wastes, grinding of this organic component and its combustion. Ground organic component of the wastes is mixed with recycled water until a liquid pulp of the specified moisture content is formed, the liquid pulp is washed from dirt and heavy particles, dirt and heavy particles are separated from the pulp. In the wet grinder, the remaining pulp components are ground and the ground pulp is fed into the supercritical water gasification reactor (SWGR) to produce combustible gas and water after the reactor. Obtained gas is burnt for extraction of useful energy, obtained water is returned back to formation of liquid pulp, and water residue is sent for further purification with discharge to sewer or relief.
EFFECT: invention improves environmental and energy characteristics of incineration plants and broader possibilities of processing wet organic wastes.
5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области экологии и охраны окружающей среды, а более конкретно, к технике и технологии сжигания органической составляющей коммунальных или промышленных отходов на мусоросжигательных заводах.The invention relates to the field of ecology and environmental protection, and more specifically, to techniques and technologies for burning the organic component of municipal or industrial waste at waste incinerators.

В мире широко известны мусоросжигательные заводы как предприятия, использующие технологию утилизации промышленных и твердых бытовых отходов посредством сжигания в котлах и печах органической составляющей мусора. Этот метод позволяет в несколько раз снизить объем мусора для захоронения, а также с пользой использовать дополнительную энергию от горения для производства электроэнергии или теплоснабжения. Количество таких заводов в мире составляет многие сотни единиц.In the world, incineration plants are widely known as enterprises using the technology of utilization of industrial and solid household waste by burning the organic component of waste in boilers and furnaces. This method allows several times to reduce the volume of waste for disposal, as well as usefully use additional energy from combustion to generate electricity or heat supply. The number of such factories in the world is many hundreds of units.

Перед поступлением на сжигание на самих мусоросжигательных заводах или на отдельных мусоросортировочных предприятиях из мусора отбирается ценное вторсырье, такое как черные и цветные металлы, пластик, резина, стекло, бумага, картон и т.п. Для этого используется оборудование: сепараторы и грохоты, сортировочные платформы, дробилки для отходов из древесины, различные измельчительные устройства и т.п. На сортировочной линии, как правило, должна удаляться также и органика от остатков еды и растений, которые в дальнейшем идут на захоронение на полигоне.Before entering incineration at the incineration plants themselves or at separate waste sorting plants, valuable recyclable materials are selected from the waste, such as ferrous and non-ferrous metals, plastic, rubber, glass, paper, cardboard, etc. For this, equipment is used: separators and screens, sorting platforms, crushers for wood waste, various shredding devices, etc. On the sorting line, as a rule, organic matter should also be removed from the remains of food and plants, which later go to burial at the landfill.

На мусоросортировочных заводах после такой сортировки и удаления органики от остатков еды и растений получают т.н. RDF- топливо (Refuse Derived Fuel - топливо из твердых отходов), предназначенное для получения энергии путем сжигания. Пищевые и растительные отходы в этом случае отделяются и поступают на компостирование или на захоронение на полигонах, где они подвергаются биологическому разложению, что приводит к загрязнению окружающей среды - атмосферного воздуха и почвы.At waste sorting plants, after such sorting and removal of organic matter from food and plant residues, so-called. RDF - fuel (Refuse Derived Fuel - fuel from solid waste), designed to obtain energy by combustion. In this case, food and plant waste is separated and sent to composting or burial at landfills, where they are biodegradable, which leads to environmental pollution - atmospheric air and soil.

По данным, приведенным в научной литературе, после такой сортировки остается примерно треть мусора, в состав которого входят необрабатываемые при сортировке материалы, а также обработанные, но сильно загрязненные. (Williams, Р. (1998) Waste Treatment and Disposal. John Wiley and Sons, Chichester). Далее их дополнительно измельчают, получая пре- RDF- топливо. Измельченную массу прессуют в гранулы и брикеты - RDF- топливо готово.According to the data given in the scientific literature, after such sorting, about a third of the waste remains, which includes materials that are not processed during sorting, as well as processed, but heavily contaminated. (Williams, R. (1998) Waste Treatment and Disposal. John Wiley and Sons, Chichester). Then they are additionally crushed to obtain pre-RDF fuel. The crushed mass is pressed into pellets and briquettes - RDF fuel is ready.

Немногим лучше обстоит дело при подготовке топлива к сжиганию методом SRF (Solid Recovered Fuel - твердого регенерированного топлива). Здесь после сортировки мусора, его предварительного измельчения и магнитного отделения черных металлов, проводят просеивание мелких частиц для отделения массивных частиц продувкой циркулирующим воздухом. Затем отдутый материал подвергается более тонкому The situation is slightly better when preparing fuel for combustion using the SRF method (Solid Recovered Fuel). Here, after sorting the waste, its preliminary crushing and magnetic separation of ferrous metals, sifting of small particles is carried out to separate massive particles by blowing with circulating air. Then the blown material is subjected to a thinner

измельчению для получения более-менее однородного конечного продукта - премиального твердого регенерированного топлива (SRF).grinding to obtain a more or less homogeneous final product - premium solid regenerated fuel (SRF).

Однако, ни на одной стадии производства RDF- и SRF- топлива не предусмотрено извлечение опасных отходов. А они есть. Это, например, осколки ртутьсодержащих энергосберегающих ламп, батареек, остатков лекарств. В мусор попадают также остатки лакокрасочной продукции, автомобильные отходы, пластики. В процессе сжигания все эти отходы могут выделять небезопасные вещества, ряд которых является стойкими органическими загрязнителями или тяжелыми металлами, опасными для нашего здоровья в любой концентрации.However, at no stage in the production of RDF and SRF fuels is it intended to recover hazardous waste. And they are. These are, for example, fragments of mercury-containing energy-saving lamps, batteries, drug residues. The trash also includes the remains of paint and varnish products, car waste, plastics. During incineration, all of this waste can release unsafe substances, some of which are persistent organic pollutants or heavy metals that are hazardous to our health in any concentration.

При сжигании отходов, содержащих хлорированный пластик, например, поливинилхлорид, выделяются высокотоксичные вещества - фураны и диоксины. Согласно данным Агентства охраны окружающей среды США (United States Environmental Protection Agency; EPA), при сжигании одного килограмма отходов, содержащих хлорированный пластик (он входит в состав таких продуктов как упаковка, пластиковые бутылки, линолеум и прочих), выделяется около 40 мкг диоксинов. В состав газообразных выбросов входят также вредные оксиды азота, серы, соляная кислота, тяжелые металлы (ртуть, кадмий, свинец и другие) и дисперсионная пыль. Очистка летучих выхлопных газов на мусоросжигательном заводе - техноемкий и дорогой этап, который необходим перед выбросом дымовых газов в атмосферу.Incineration of waste containing chlorinated plastic, such as polyvinyl chloride, releases highly toxic substances - furans and dioxins. According to the United States Environmental Protection Agency (EPA), burning one kilogram of waste containing chlorinated plastic (it is found in products such as packaging, plastic bottles, linoleum, and others) releases about 40 mcg of dioxins. The composition of gaseous emissions also includes harmful oxides of nitrogen, sulfur, hydrochloric acid, heavy metals (mercury, cadmium, lead and others) and dispersed dust. Purification of volatile exhaust gases in an incineration plant is a technologically intensive and expensive step that is necessary before the flue gases are released into the atmosphere.

Другим недостатком известных мусоросжигательных заводов является необходимость удаления при сортировке из мусора влажных пищевых и растительных отходов, составляющих заметную долю от всех поступающих на утилизацию отходов. Особенно это касается регионов, где не принята концепция раздельного сбора мусора. Вода, имеющая большую удельную энергию парообразования, приводит к существенному снижению энергетических характеристик котлов мусоросжигательных заводов для получения тепловой и электрической энергии.Another disadvantage of the known incineration plants is the need to remove wet food and vegetable wastes during sorting from garbage, which constitute a significant proportion of all waste received for disposal. This is especially true for regions where the concept of separate waste collection is not accepted. Water, which has a high specific energy of vaporization, leads to a significant decrease in the energy characteristics of the boilers of waste incineration plants for obtaining thermal and electrical energy.

Целью изобретения является повышение экологических и энергетических характеристик мусоросжигательных заводов и расширение возможностей переработки на них влажных органических отходов.The aim of the invention is to improve the environmental and energy characteristics of incineration plants and expand the possibilities of processing wet organic waste on them.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе сжигания промышленных и коммунальных отходов с органической составляющей, включающем отделение этой органической составляющей от остальной части отходов, измельчение этой органической составляющей и ее последующее сжигание, измельченную органическую составляющую отходов смешивают с оборотной водой до образования жидкой пульпы заданной влажности, промывают жидкую пульпу от грязи и тяжелых частиц, отделяют от пульпы грязь и тяжелые частицы, дополнительно измельчают в мокром измельчителе оставшиеся составляющие пульпы, подают измельченную пульпу в реактор сверхкритической водной газификации (СКВГ) с получением после реактора горючего газа и воды, получаемый газ сжигают для извлечения полезной энергии, получаемую воду возвращают обратно на образование жидкой пульпы, а остаток воды направляют на доочистку со сливом в канализацию или на рельеф.This goal is achieved by the fact that in the proposed method of incineration of industrial and municipal waste with an organic component, including the separation of this organic component from the rest of the waste, grinding this organic component and its subsequent combustion, the crushed organic component of the waste is mixed with circulating water to form a liquid pulp of a given humidity, wash the liquid slurry from dirt and heavy particles, separate dirt and heavy particles from the slurry, additionally grind the remaining components of the slurry in a wet grinder, feed the crushed slurry into a supercritical water gasification (SCWG) reactor to obtain a combustible gas and water after the reactor, the resulting gas burned to extract useful energy, the resulting water is returned back to the formation of a liquid pulp, and the rest of the water is sent to post-treatment with discharge into the sewer or to the relief.

Влажность пульпы задается в пределах 60-99%. Такая влажность определяется возможностями существующего оборудования для непрерывной прокачки пульпы под высоким давлением через реактор СКВГ (Supercritical Water Gasification of Biomass and The moisture content of the pulp is set in the range of 60-99%. This moisture content is determined by the capabilities of existing equipment for continuous pumping of slurry under high pressure through the SCVG reactor (Supercritical Water Gasification of Biomass and

Biomass Model Compound". Electronic Thesis and Dissertation Repository. Emhemmed A, E.A Youssef. The Universaity of Western Ontario. 6-13-2011. p. 1-243).Biomass Model Compound. Electronic Thesis and Dissertation Repository. Emhemmed A, E. A. Youssef. The Universaity of Western Ontario. 6-13-2011. P. 1-243).

Очевидно, что при применении данного способа сжигания отходов с использованием в качестве сырья не только их сухой, но и влажной составляющей (пищевые и растительные отходы, листва, иловые осадки сточных вод, навоз животных, птичий помет и другие органические отходы любой влажности), становится возможным перерабатывать эти отходы без снижения энергетических характеристик мусоросжигательного завода.Obviously, when using this method of waste incineration using not only their dry, but also a wet component as raw material (food and plant waste, foliage, sewage sludge, animal manure, bird droppings and other organic waste of any moisture content), it becomes it is possible to recycle this waste without reducing the energy performance of the incinerator.

Высокие экологические показатели мусоросжигательного завода в предлагаемом изобретении обеспечиваются тем, что вместо загрязненных примесями твердых отходов здесь сжигается чистый углеводородный газ, не содержащий вредных для окружающей среды примесей. Этот газ образуется в процессе гидропиролиза органических соединений в реакторе СКВГ при давлениях Р=23-35 МПа и температурах 450-700 С.The high environmental performance of the incineration plant in the present invention is ensured by the fact that instead of contaminated solid waste, pure hydrocarbon gas that does not contain environmentally harmful impurities is burned here. This gas is formed during the hydropyrolysis of organic compounds in the SCRG reactor at pressures P = 23-35 MPa and temperatures of 450-700 C.

Чистота газа, выходящего из газоотделителя после реактора СКВГ, определяется следующими факторами:The purity of the gas leaving the gas separator after the SCVG reactor is determined by the following factors:

- в газоотделитель после реактора СКВГ попадает двухфазный поток, состоящий из воды с минимальным количеством твердой фазы в виде мелкого песка и мелких пузырьков газа, содержащего простые углеводородные газы, в основном водород H2 и метан СН4, которые практически не растворяются в воде и выделяются в газоотделителе от воды, а также растворяющийся в воде углекислый газ СО2. Водород и метан не являются после сгорания загрязнителями атмосферы;- into the gas separator after the SCRG reactor, a two-phase flow enters, consisting of water with a minimum amount of solid phase in the form of fine sand and small gas bubbles containing simple hydrocarbon gases, mainly hydrogen H 2 and methane CH 4 , which practically do not dissolve in water and are released in the separator of water and dissolving in water the carbon dioxide CO 2. Hydrogen and methane are not air pollutants after combustion;

- прочие газы, являющиеся загрязнителями окружающей среды, а именно, простые соединения хлора, серы, азота и т.п., очень хорошо растворяются в воде и могут вступать в воде в химические реакции с катионами металлов с образованием безвредных в малых концентрациях солей, выносимых вместе с получаемой водой на доочистку.- other gases that are environmental pollutants, namely, simple compounds of chlorine, sulfur, nitrogen, etc., are very soluble in water and can enter into chemical reactions in water with metal cations with the formation of salts, harmless in small concentrations, carried out together with the resulting water for additional treatment.

Таким образом, при сжигании получаемых газов не происходит загрязнения атмосферы пылевыми частицами и вредными газами. Следует отметить, что использование горючих газов вместо исходного твердого топлива позволяет использовать для получения электроэнергии более эффективные устройства, такие как газопоршневые или газотурбинные двигатели в режиме когенерации вместо паровых установок в котельных.Thus, the combustion of the gases produced does not pollute the atmosphere with dust particles and harmful gases. It should be noted that the use of combustible gases instead of the initial solid fuel allows the use of more efficient devices for generating electricity, such as gas piston or gas turbine engines in the cogeneration mode instead of steam plants in boiler houses.

Высокие экологические показатели самого процесса сверхкритической водной газификации (отсутствие газовых выбросов) наряду с чистыми газовыми выхлопами после генерации энергии определяют высокие экологические и энергетические показатели предлагаемого технологического процесса сжигания органических отходов на мусоросжигательном заводе.The high environmental performance of the supercritical water gasification process itself (no gas emissions), along with clean gas exhaust after energy generation, determine the high environmental and energy performance of the proposed process for the incineration of organic waste at an incineration plant.

Отсутствие необходимости проводить тщательную дорогостоящую очистку выхлопных газов мусоросжигательного завода, работающего по традиционной технологии, обеспечивает более высокие экономические показатели предлагаемой технологии.The absence of the need to carry out a thorough and expensive purification of the exhaust gases of the incineration plant operating according to the traditional technology provides higher economic indicators of the proposed technology.

Предлагаемая технология дает существенные экономические, экологические и энергетические преимущества также за счет исключения из процесса утилизации отходов сортировки мусора с отделением и последующим захоронением на полигоне очень влажных биологических отходов типа пищевых и растительных отходов, иловых осадков сточных вод, навоза, помета, гнилой древесины, лигнина, листьев и т.п., поскольку The proposed technology provides significant economic, environmental and energy advantages also due to the exclusion of waste sorting from the waste disposal process with separation and subsequent burial at the landfill of very wet biological waste such as food and plant waste, sewage sludge, manure, dung, rotten wood, lignin , leaves, etc., because

предлагаемая технология сжигания не требует предварительной сушки материала со всеми вытекающими отсюда экологическими и техническими проблемами.The proposed combustion technology does not require preliminary drying of the material with all the ensuing environmental and technical problems.

Принцип устройства и работы предлагаемого мусоросжигательного завода поясняется рисунком 1.The principle of the design and operation of the proposed incineration plant is illustrated in Figure 1.

Промышленные и коммунальные отходы, содержащие органическую составляющую, вначале поступают на мусоросортировочный узел 1, где из мусора выделяют вторичное сырье - металл, пластик, кожа, резина, бумага и т.п., которые имеют самостоятельную ценность, т.н. вторсырье. Необходимо отметить еще раз, что при применении настоящего изобретения из отходов не извлекают влажные пищевые и растительные отходы, обычно называемые биомассой, которые обычно вывозились на захоронение на полигоны, где они разлагались под действием микроорганизмов, создавая при этом экологические проблемы для окружающей среды.Industrial and municipal waste containing an organic component is first sent to the waste sorting unit 1, where secondary raw materials are isolated from the waste - metal, plastic, leather, rubber, paper, etc., which have an independent value, the so-called. recyclable materials. It should be noted once again that the application of the present invention does not recover wet food and plant waste, usually called biomass, which was usually disposed of in landfills, where it was decomposed by microorganisms, creating environmental problems for the environment.

Отсортированные отходы поступают на измельчитель 2, где отходы измельчаются до нужного для работы размера от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. В рассматриваемом нами случае использования RDF- и SDF- топлив также желательно дополнительно пропускать их через измельчитель для повышения качества последующей промывки.The sorted waste goes to the shredder 2, where the waste is crushed to the size required for work, from a few millimeters to several centimeters. In the case of the use of RDF and SDF fuels under consideration, it is also desirable to additionally pass them through the grinder to improve the quality of subsequent washing.

После измельчения отходы смешиваются с оборотной водой в смесителе 3, при этом воды добавляется столько, чтобы образовывалась жидкая текучая пульпа влажностью в пределах 70-99%, в зависимости от состава пульпы. Оптимальная влажность с точки зрения работы последующего оборудования при избытке в составе отходов биомассы - 90-95%. Получаемая пульпа промывается от грязи и мелких твердых включений в мойке 4 и поступает в уплотнитель 5 гравитационного или центрифужного типа. Под действием силы тяжести грязь концентрируются на дне уплотнителя 5 и по мере накопления выводятся на захоронение. Основная часть осадка в этом уплотнителе - песок и мелкие осколки стекла, металлических предметов, композиционных материалов и др., т.е. минеральные вещества, обладающие большим удельным весом по сравнению с органическими веществами.After crushing, the waste is mixed with circulating water in the mixer 3, while so much water is added to form a liquid flowable pulp with a moisture content of 70-99%, depending on the composition of the pulp. The optimum humidity from the point of view of the operation of the downstream equipment with an excess of biomass in the waste composition is 90-95%. The resulting slurry is washed from dirt and small solids in the sink 4 and enters the gravity or centrifugal compactor 5. Under the action of gravity, the dirt is concentrated at the bottom of the seal 5 and, as it accumulates, is discharged to burial. The main part of the sediment in this compactor is sand and small fragments of glass, metal objects, composite materials, etc. mineral substances with a high specific gravity compared to organic substances.

Пульпа со взвешенными и растворенными органическими компонентами поступает в мокрый измельчитель (мацератор) 6, где дополнительно измельчается до максимальных размеров 1-2 мм для оптимальной работы насоса высокого давления 7 и реактора СКВГ 8.The pulp with suspended and dissolved organic components enters the wet grinder (macerator) 6, where it is additionally crushed to a maximum size of 1-2 mm for optimal operation of the high-pressure pump 7 and the SKVG reactor 8.

Измельченная мацератором пульпа подается насосом высокого давления 7 (Р=25-35 МПа) в реактор СКВГ 8, где пульпа нагревается до температур Т=450-650 С (оптимально для большинства условий Т=600 С) и в сверхкритических условиях за время 1-5 минут происходит термодеструкция органических веществ с образованием простых углеводородных газов: водорода Н2, метана СH4 и углекислого газа СО2. Деструкции подвергаются также полимеры и вредные вещества, в частности, стойкие органические загрязнители, содержащие в своем составе хлор, азот, фосфор и другие элементы. За счет применения рекуперации тепловой энергии в самом реакторе СКВГ на выходе получаем двухфазный поток жидкой и газовой фракций с температурами в диапазоне Т=30-50 С.The pulp crushed by the macerator is fed by a high-pressure pump 7 (P = 25-35 MPa) to the SKVG 8 reactor, where the pulp is heated to temperatures T = 450-650 C (optimal for most conditions, T = 600 C) and under supercritical conditions for 1- For 5 minutes, the thermal destruction of organic substances occurs with the formation of simple hydrocarbon gases: hydrogen H 2 , methane CH 4 and carbon dioxide CO 2 . Polymers and harmful substances, in particular, persistent organic pollutants containing chlorine, nitrogen, phosphorus and other elements, are also subject to destruction. Due to the use of thermal energy recovery in the SCRG reactor itself, at the outlet, we obtain a two-phase flow of liquid and gas fractions with temperatures in the range of T = 30-50 C.

Получаемая жидкость состоит в основном из воды - исходной и образованной в процессе термодеструкции, в которой растворены соли и хорошо растворимые в воде соединения хлора, серы, азота и т.п., а также частично углекислый газ. В потоке воды также могут содержаться твердые минеральные включения, оставшиеся в пульпе после The resulting liquid consists mainly of water - the initial and formed in the process of thermal destruction, in which salts and compounds of chlorine, sulfur, nitrogen, etc., which are readily soluble in water, are dissolved, and also partially carbon dioxide. The water stream can also contain solid mineral inclusions left in the slurry after

уплотнителя 5, В газовой фазе находятся плохо растворимые в воде углеводородные горючие газы - водород и метан - основа для получения тепловой и электрической энергии.sealant 5, In the gas phase are hydrocarbon combustible gases, poorly soluble in water - hydrogen and methane - the basis for obtaining thermal and electrical energy.

Двухфазный поток после реактора 8 поступает в газоотделитель 9, где, например, гравитационным методом за счет всплытия пузырьков газа происходит разделение газообразной и жидкой фаз.The two-phase flow after the reactor 8 enters the gas separator 9, where, for example, the gaseous and liquid phases are separated by the gravitational method due to the ascent of gas bubbles.

Газовая фаза поступает в устройство 10 для получения тепловой и электрической энергии путем сжигания. В качестве устройства 10 могут выступать газовая котельная, когенерационные установки на базе газопоршневых машин, газовых турбин и т.п. За счет чистоты получаемого углеводородного газа, выхлопы этих устройств будут наносить минимальный вред окружающей среде даже без дополнительной очистки, в отличие от прототипа изобретения.The gas phase enters the device 10 to obtain thermal and electrical energy by combustion. The device 10 can be a gas boiler room, cogeneration plants based on gas piston machines, gas turbines, etc. Due to the purity of the produced hydrocarbon gas, the exhaust of these devices will cause minimal harm to the environment even without additional purification, in contrast to the prototype of the invention.

Выделяемая в газоотделителе 9 вода идет в качестве оборотной в смеситель 3, а ее остаток подается на доочистку в устройство 11, в качестве которого могут выступать, например, установки СКВО (сверхкритического водного окисления) в комбинации со стандартными отстойниками, фильтрами и т.п. Использование установок СКВО предпочтительно, поскольку они могут полностью уничтожать стойкие органические загрязнители, ликвидировать аммоний в воде, практически полностью удалять органические вещества в воде, как показывают эксперименты на пилотных установках (см., например, A.V. Artamonov et al. "Effective Purification of Concentrated Organic Wastewater from Agro-Industrial Enterprisis, Problem and Methods of Solution",. Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America, Vol. 49, No 4, 2018, p. 49-53).The water released in the gas separator 9 goes as a circulating water to the mixer 3, and its remainder is fed for additional treatment to the device 11, which can be, for example, SCWO (supercritical water oxidation) units in combination with standard settling tanks, filters, etc. The use of SCWO units is preferable, since they can completely destroy persistent organic pollutants, eliminate ammonium in water, and almost completely remove organic matter in water, as experiments at pilot plants show (see, for example, AV Artamonov et al. "Effective Purification of Concentrated Organic Wastewater from Agro-Industrial Enterprisis, Problem and Methods of Solution, "Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America, Vol. 49, No. 4, 2018, pp. 49-53).

Пример 1. Состав твердых коммунальных отходов, которые после сортировки поступают на мусоросжигательные заводы, сильно зависит от местности, в которой собирают эти отходы.Example 1. The composition of municipal solid waste, which, after sorting, goes to incineration plants, strongly depends on the area in which this waste is collected.

Для определенности в качестве конкретного примера возьмем типичный для твердых бытовых отходов (ТБО) химический состав (Арсентьев В.А. Переработка отходов: использование ресурсного потенциала / В.А. Арсентьев, Н. В. Михайлова // Твердые бытовые отходы. - 2007. - №8. - С. 60-63.), поступающий на переработку:For definiteness, as a specific example, let us take a chemical composition typical of solid domestic waste (MSW) (Arsentiev V.A. Waste processing: use of resource potential / V.A.Arsentiev, N.V. Mikhailova // Solid household waste. - 2007. - No. 8. - P. 60-63.), Coming for processing:

- органическое вещество - 80%, в т.ч. пищевые и растительные отходы - 40%;- organic matter - 80%, incl. food and vegetable waste - 40%;

- прочие вещества - 20%.- other substances - 20%.

Влажность от общей массы - 50%.Moisture based on total mass - 50%.

За базу принимаем поступление ТБО на переработку в количестве 1000 т/сутки. Также для определенности будем принимать, что на полезное отсортированное и отобранное вторсырье будет приходиться 20% от полной массы отходов.As a base, we take the receipt of solid waste for processing in the amount of 1000 tons / day. Also, for definiteness, we will assume that the useful sorted and selected recyclable materials will account for 20% of the total mass of waste.

После сортировки имеем следующий состав отхода:After sorting, we have the following waste composition:

- пищевые и растительные отходы - 400 тонн влажностью около 90%;- food and vegetable waste - 400 tons with a moisture content of about 90%;

- сгораемое органическое вещество (обрывки бумаги, картона, пластика и т.п.)- combustible organic matter (scraps of paper, cardboard, plastic, etc.)

- 350 тонн влажностью 15%;- 350 tons moisture 15%;

- несгораемые вещества (осколки стекла, металла, песок и т.п.) - 50 тонн.- non-combustible substances (glass fragments, metal, sand, etc.) - 50 tons.

При обычной схеме сжигания отходов пищевые отходы идут на захоронение на полигонах или на переработку на биогазовых установках, сгораемые органические Under the usual waste incineration scheme, food waste goes to landfill or biogas processing, organic

вещества идут на производство RDF- и SRF- топлива для получения энергии на мусоросжигательном заводе.substances go to the production of RDF- and SRF- fuels for energy in an incineration plant.

В предлагаемом способе на сжигание идет весь состав отходов после сортировки (в том числе и пищевые отходы).In the proposed method, the entire composition of the waste after sorting (including food waste) is used for incineration.

При одинаковой эффективности получения тепловой и электрической энергии в обычном и предлагаемом способах сжигания, скажем при прочих потерях в размере 20% будем иметь при средней теплотворной способности сухого вещества пищевых, растительных и прочих органических отходов 15 МДж/кг потенциальную энергию из отсортированных отходов:With the same efficiency of obtaining thermal and electrical energy in the usual and proposed combustion methods, for example, with other losses of 20%, we will have, with an average calorific value of dry matter of food, vegetable and other organic waste, 15 MJ / kg potential energy from sorted waste:

- обычный способ сжигания: Wc=0,8×(300 тонн × (1-0,15) × 15 МДж/кг)=3.060.000 МДж без учета потерь на испарение воды в топливе;- conventional combustion method: Wc = 0.8 × (300 tons × (1-0.15) × 15 MJ / kg) = 3.060.000 MJ, excluding losses due to water evaporation in the fuel;

- предлагаемый способ сжигания: Wi=Wc+0,8×400×(1-0,9)×15 МДж/кг=3.060.000+480.000=3.540.000 МДж, т.е. на 16% больше.- the proposed combustion method: Wi = Wc + 0.8 × 400 × (1-0.9) × 15 MJ / kg = 3.060.000 + 480.000 = 3.540.000 MJ, i.e. 16% more.

Предлагаемые способ и устройство сжигания мусора (мусоросжигательный завод) имеют существенные преимущества по сравнению с существующими мусоросжигательными заводами, а именно:The proposed method and device for waste incineration (incineration plant) have significant advantages over existing incineration plants, namely:

- экологические:- ecological:

- полное отсутствие газовых выбросов в атмосферу в процессах получения чистого газообразного углеводородного топлива (метан плюс водород), поскольку эти процессы происходят герметично в реакторе СКВГ без контакта перерабатываемого сырья с окружающей средой;- complete absence of gas emissions into the atmosphere in the processes of obtaining pure gaseous hydrocarbon fuel (methane plus hydrogen), since these processes occur hermetically in the SCVG reactor without contact of the processed raw material with the environment;

- получаемое газообразное углеводородное топливо не содержит вредных веществ и является более экологичным по сравнению с применяемым на обычных мусоросжигательных заводах твердым топливом;- the resulting gaseous hydrocarbon fuel does not contain harmful substances and is more environmentally friendly than the solid fuel used in conventional incineration plants;

- возможность оперативно сжигать экологически чистым образом влажные пищевые и растительные отходы, тем самым предотвращая их вывоз на полигоны.- the ability to quickly burn wet food and plant waste in an environmentally friendly manner, thereby preventing their removal to landfills.

- энергетические:- energy:

- за счет переработки влажных пищевых и растительных отходов можно получать дополнительную полезную энергию;- additional useful energy can be obtained by processing wet food and plant waste;

- отсутствие затрат энергии на сушку сырья, очистку дымовых газов;- no energy consumption for drying raw materials, cleaning flue gases;

- применение чистого газообразного углеводородного топлива эффективнее для получения электрической и тепловой энергии по сравнению с твердым топливом, снижение операционных затрат.- the use of clean gaseous hydrocarbon fuels is more efficient for generating electric and thermal energy in comparison with solid fuels, reducing operating costs.

- экономические:- economic:

- не требуется вывоз влажных пищевых и растительных отходов на полигоны, не требуются под них полигоны, упрощается сортировка мусора;- no need to export wet food and plant waste to landfills, landfills are not required for them, waste sorting is simplified;

- не требуется строительство дорогостоящих дымопылеуловителей;- no construction of expensive smoke extractors is required;

- получается большее количеств полезных тепловой и электрической энергий в когенерационных процессах при использовании газового топлива.- a greater amount of useful thermal and electrical energy is obtained in cogeneration processes using gas fuel.

Claims (5)

1. Способ сжигания промышленных и бытовых отходов с органической составляющей, включающий отделение этой органической составляющей от остальной части отходов, измельчение этой органической составляющей и ее сжигание, отличающийся тем, что измельченную органическую составляющую отходов смешивают с оборотной водой до образования жидкой пульпы заданной влажности, промывают жидкую пульпу от грязи и тяжелых частиц, отделяют от пульпы грязь и тяжелые частицы, дополнительно измельчают в мокром измельчителе оставшиеся составляющие пульпы, подают измельченную пульпу в реактор сверхкритической водной газификации (СКВГ) с получением после реактора горючего газа и воды, получаемый газ сжигают для извлечения полезной энергии, получаемую воду возвращают обратно на образование жидкой пульпы, а остаток воды направляют на доочистку со сливом в канализацию или на рельеф.1. A method of incineration of industrial and domestic waste with an organic component, including the separation of this organic component from the rest of the waste, grinding this organic component and its incineration, characterized in that the crushed organic component of the waste is mixed with circulating water to form a liquid pulp of a given moisture content, washed liquid slurry from dirt and heavy particles, dirt and heavy particles are separated from the slurry, the remaining components of the slurry are additionally ground in a wet grinder, the crushed slurry is fed into the supercritical water gasification (SCWG) reactor to obtain a combustible gas and water after the reactor, the resulting gas is burned for extraction useful energy, the resulting water is returned back to the formation of a liquid slurry, and the rest of the water is sent to additional treatment with discharge into the sewer or to the relief. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что влажность пульпы задают в пределах 60-99%.2. A method according to claim 1, characterized in that the moisture content of the pulp is set in the range of 60-99%. 3. Способ по п. 1 и 2, отличающийся тем, что в пульпу на переработку включают пищевые и растительные отходы, листву, иловые осадки сточных вод, навоз животных, птичий помет и другие органические отходы любой влажности.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the pulp for processing includes food and plant waste, foliage, sewage sludge, animal manure, bird droppings and other organic waste of any moisture content. 4. Мусоросжигательный завод для осуществления способа по пп. 1, 2 и 3, включающий в себя мусоросортировочный узел (1) для разделения вторичного сырья и органической составляющей отходов, измельчитель (2) органической составляющей отходов, устройство (10) для сжигания органической составляющей отходов с получением тепловой и электрической энергии, отличающийся тем, что в технологической цепочке после измельчителя (2) органической составляющей отходов установлены смеситель (3) этих отходов с оборотной водой для получения жидкой водяной пульпы заданной влажности, мойка (4) пульпы для отделения грязи и твердых частиц, уплотнитель (5) для выделения из пульпы неорганической грязи и твердых частиц отходов, мокрый измельчитель (мацератор) (6) для дополнительного измельчения пульпы, насос высокого давления (7) для подачи пульпы в реактор сверхкритической водной газификации, собственно реактор сверхкритической газификации (8), газоотделитель (9) для выделения газов с подачей газов на устройство для сжигания горючего газа (10) и подачей воды в оборот на смеситель (3), а также на устройство доочистки воды (11) для слива доочищенной воды в канализацию или на рельеф.4. Waste incineration plant for implementing the method according to PP. 1, 2 and 3, which includes a waste sorting unit (1) for separating secondary raw materials and the organic component of waste, a shredder (2) of the organic component of waste, a device (10) for burning the organic component of waste to obtain heat and electric energy, characterized in that that in the technological chain, after the grinder (2) of the organic component of the waste, a mixer (3) of this waste with circulating water is installed to obtain a liquid water slurry of a given moisture content, a sink (4) of the slurry for separating dirt and solid particles, a sealant (5) for separating from the pulp inorganic mud and solid waste particles, a wet grinder (macerator) (6) for additional grinding of the pulp, a high-pressure pump (7) for supplying the pulp to the supercritical water gasification reactor, the supercritical gasification reactor itself (8), a gas separator (9) for gas extraction with the supply of gases to the device for combustion of combustible gas (10) and the supply of water per cm a tank (3), as well as on a water purification device (11) for draining additional purified water into the sewer or onto the relief. 5. Мусоросжигательный завод по п. 4, отличающийся тем, что в качестве устройства доочистки воды (11) для слива в канализацию или на рельеф используются реактор сверхкритического водного окисления (СКВО) и механический фильтр с отстойником.5. Waste incineration plant according to claim 4, characterized in that a supercritical water oxidation reactor (SCWO) and a mechanical filter with a settling tank are used as a water purification device (11) for discharge into the sewer or onto the relief.
RU2019142993A 2019-12-23 2019-12-23 Incineration plant, device and method RU2734832C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019142993A RU2734832C1 (en) 2019-12-23 2019-12-23 Incineration plant, device and method
PCT/RU2020/000738 WO2021133217A2 (en) 2019-12-23 2020-12-21 Waste incineration plant, device and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019142993A RU2734832C1 (en) 2019-12-23 2019-12-23 Incineration plant, device and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2734832C1 true RU2734832C1 (en) 2020-10-23

Family

ID=72949073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019142993A RU2734832C1 (en) 2019-12-23 2019-12-23 Incineration plant, device and method

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2734832C1 (en)
WO (1) WO2021133217A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768521C1 (en) * 2021-03-18 2022-03-24 Самуил Вульфович Гольверк Line of deep processing of municipal solid waste

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2135120A1 (en) * 1971-02-16 1972-12-15 Univ California
JPS5222375A (en) * 1975-08-11 1977-02-19 Occidental Petroleum Corp Method of flush thermal decomposition of organic solid waste
RU2119902C1 (en) * 1996-07-11 1998-10-10 Акционерное общество открытого типа "Горняк" Method of processing solid organics-containing wastes
JP2004162683A (en) * 2002-11-13 2004-06-10 Tokyo Electric Power Co Inc:The Combustion system using organic waste
JP2007298225A (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Nitsushiyoo Kiko:Kk Gasification combustion apparatus
RU2408649C2 (en) * 2008-12-29 2011-01-10 Сергей Васильевич Пашкин Processing method of organic wastes and device for its implementation
RU2576711C1 (en) * 2014-10-10 2016-03-10 Сергей Иванович Лавров Processing line apparatus for recycling solid household wastes using thermal decomposition
RU2655838C2 (en) * 2016-09-19 2018-05-29 Общество с ограниченной ответственностью "Центр Промышленной Биотехнологии имени Княгини Е.Р. Дашковой" Module for realization of supercritical technology for flow-through processing of hydrocarbon-containing waste and effluents
RU2699118C2 (en) * 2017-10-09 2019-09-03 Антон Сергеевич Пашкин Method for purification of concentrated organic waste water and device for implementation thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1177012A (en) * 1997-09-05 1999-03-23 Japan Organo Co Ltd Supercritical hydroxylation decomposition treatment device for urban waste
RU2249766C2 (en) * 2002-05-08 2005-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Сибирские строительные материалы и Экология" ООО "СибстромЭко" Method of incineration of solid household and other organic wastes and a device for its realization
CA2981568C (en) * 2015-04-13 2023-10-17 Archimede S.R.L. Plant for waste disposal and associated method

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2135120A1 (en) * 1971-02-16 1972-12-15 Univ California
JPS5222375A (en) * 1975-08-11 1977-02-19 Occidental Petroleum Corp Method of flush thermal decomposition of organic solid waste
GB1544099A (en) * 1975-08-11 1979-04-11 Occidental Petroleum Corp Flash pyrolysis of organic solid waste
RU2119902C1 (en) * 1996-07-11 1998-10-10 Акционерное общество открытого типа "Горняк" Method of processing solid organics-containing wastes
JP2004162683A (en) * 2002-11-13 2004-06-10 Tokyo Electric Power Co Inc:The Combustion system using organic waste
JP2007298225A (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Nitsushiyoo Kiko:Kk Gasification combustion apparatus
RU2408649C2 (en) * 2008-12-29 2011-01-10 Сергей Васильевич Пашкин Processing method of organic wastes and device for its implementation
RU2576711C1 (en) * 2014-10-10 2016-03-10 Сергей Иванович Лавров Processing line apparatus for recycling solid household wastes using thermal decomposition
RU2655838C2 (en) * 2016-09-19 2018-05-29 Общество с ограниченной ответственностью "Центр Промышленной Биотехнологии имени Княгини Е.Р. Дашковой" Module for realization of supercritical technology for flow-through processing of hydrocarbon-containing waste and effluents
RU2699118C2 (en) * 2017-10-09 2019-09-03 Антон Сергеевич Пашкин Method for purification of concentrated organic waste water and device for implementation thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768521C1 (en) * 2021-03-18 2022-03-24 Самуил Вульфович Гольверк Line of deep processing of municipal solid waste

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021133217A2 (en) 2021-07-01
WO2021133217A3 (en) 2021-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103599920B (en) A kind of solid-liquid separates and organic matter separates waste disposal method and device with inorganic matter
JP4995812B2 (en) Integrated process for waste treatment by pyrolysis and related plants
CN101786094B (en) Combined treatment process for household garbage and sewage
CN101963358B (en) Combined treatment method for oilfield solid waste
CN101758059B (en) Garbage and sludge high pressure themolysis processing method, system and application thereof
CN110976472B (en) Kitchen waste and household waste co-processing method
KR19990022338A (en) Effective use of chlorine and / or moisture containing fuels and wastes
CN111036643A (en) Method for cooperatively treating kitchen waste, household garbage and sludge of sewage plant
CN107262491B (en) Domestic garbage processing method and device
CN108704931B (en) Complete equipment and method for mobile thermal desorption of pollution waste
WO2017173850A1 (en) Domestic waste treatment apparatus
JP6893673B1 (en) Waste treatment system, waste treatment method and pellets
RU2734832C1 (en) Incineration plant, device and method
KR200218031Y1 (en) Multipurpose Refuse Ram Feed Incinerator
AU2011253788B2 (en) Integrated process for waste treatment by pyrolysis and related plant
CN108787705B (en) Urban domestic garbage treatment process
KR20180078369A (en) Saline-containing food waste disposal apparatus and disposal method
CN109500049A (en) A kind of daily-life garbage without environmental pollution recycling processing method utilized with effluent cycle
CN210736465U (en) System for handle garbage and sewage in villages and towns
CN203556629U (en) Garbage disposing device capable of separating solid from liquid as well as separating organic matter from inorganic matter
WO2008093369A1 (en) Integrated plant for separation, recovery and re-use of solid domestic waste, with production of cement and/or bricks
CN211226875U (en) Oily sludge hot washing treatment system
CN210974355U (en) Garbage and sludge shock wave anaerobic pyrolysis gasification power generation and heat supply comprehensive utilization system
JP2013199542A (en) Method for treating waste
CN112228876A (en) Domestic garbage gasification incineration treatment method and system