Модуль для термічної переробки твердих побутових відходів продуктивністю 2т /год сміття з глибоким термічним доочищенням продуктів згоряння на базі обертової печі

Тверді побутові відходи тільки міського населення України становлять 40 млн.м3 на рік (або 10 млн.т). До сумарною кількістю відходів в кожному місті слід додати ще 20-30% промислових відходів, які також можуть бути знешкоджені шляхом спалювання.
Для спалювання вітчизняних твердих побутових відходів ряд схем, прийнятих в США, Німеччині та Франції, непридатний в зв’язку з наступними обставинами: сміття в Україні має значно нижчу теплотворну здатність, ніж в розвинених країнах — 900-1300 ккал/кг у порівнянні з 2200- 2600 ккал/кг (наприклад, в США).

Це пояснюється:

  • меншою часткою упаковки (картону та ін.);
  • більшою часткою харчових відходів (до 30-40% в порівнянні з 10-20 в розвинених країнах, де частина харчових відходів перемелюють і йде в каналізацію;
  • знизити утворення оксидів азоту на 30 — 50%; в результаті досягти середнього рівня концентрацій NОх в продуктах сгор; Для спалювання таких відходів потрібно підвищений рівень температур і вторинне дожигання з метою ліквідації діоксинів, фуранів, бенз (а) пірену та інших токсичних органічних речовин.


Для дожигу таких речовин як сажа, з адсорбованим на ній бенз (а) пиреном, діоксини та ін. потрібні температури вище 1200 оС і час перебування в зоні таких температур не менше 2 секунд.
Так як такі параметри практично нездійсненні при спалюванні низькокалорійного сміття без спалювання великих кількостей додаткового палива, передбачається розробити і застосувати в якості модуля обертову піч на базі стандартної обертової печі, що випускається заводом «Прогрес» (м Бердичів, Україна).
Піч має діаметр 2.2 м і футерована зсередини шамотною цеглою товщиною 230 мм. Довжина печі приймається 10м (при наявності доочистки в котлах), і 18м при її відсутності, частота обертання печі до 1 об/хв, кут нахилу печі — 3о.
З торця печі встановлений газомазутний пальник, що працює тільки в період розпалу печі і автоматично відмикається при підвищенні температури в печі вище 1200 оС.
У проекті передбачається оригінальна система термічної доочистки газів. Згідно з проектом сміттєспалювальний комплекс будується на території існуючих районних котелень. При цьому відпадає необхідність в будівництві системи утилізації тепла, будівництві димової труби і ряду інших вузлів.

Переваги обертової печі полягають:

  • в більш високих температурах, ніж в камерних топках сміттєспалювальних котлів. Якщо в останніх температури знаходяться в межах 800-980 оС, то у обертової печі є 4 зони — низькотемпературна вхідні (на довжині 2-2.5 м), зона плавлення (900 оС, 2-2.5 м), зона згоряння (1100-1200 оС, 4-5 м ) і вихідна зона (1500-1600 оС, 7-8 м);
  • наявності системи термічної доочистки газів;
  • відсутність потреби у високих будівлях для розміщення власне печі;
  • можливістю швидкої заміни футерівки і елементів печі при ремонтах.

За цією схемою продукти згоряння сміттєспалювальній печі підмішуються в кількості 10-20% до дуттєвого повітря, що надходить на горіння в котли існуючої котельні і беруть участь в процесі горіння у вигляді частини окислювача палива.
При цьому забезпечується достатній час перебування продуктів згоряння в зоні високих температур 1500-1600 оС і повне розкладання і окислення діоксинів, фуранів, канцерогенних речовин до СО2 і Н2О. Така схема дає підстави використовувати тепло відхідних газів печі для підігріву повітря, що надходить на горіння, а збільшення баласту в складі окислювача знижує на 40-50% освіту оксидів азоту в топках котлів, а отже і знижує токсичність відпрацьованих газів котельні.
Ця схема перевірена експериментально на сміттєспалювальній печі, окремі її вузли пройшли апробацію в тривалій експлуатації.
Система газоочищення неорганічних сполук складається з трьох ступенів. На першій ступені — вихідна зона печі. На другому ступені (скруббері) здійснюється уловлювання більшої частини твердих частинок і органічних кислот, діоксиду азоту, соляної кислоти і сірчистих сполук за рахунок зрошення лужної водою охолодження шлаку. На третьому щаблі використовується електрофільтр зі ступенем очищення 99,9%, в якому здійснюється очищення викидів від частинок золи та інших твердих частинок, в т.ч. дрібнодисперсних. Загальний очікуваний вихід шлаку становитиме близько 600 кг/год.
Твердий залишок — шлак і зола використовується на будівництві доріг і тільки невелика кількість в разі погіршення якості, надходить в піч заскловування.
Переваги такої схеми:

  • Можливості зниження особливо низькокалорійних, високовологих відходів, характерних для країн, що розвиваються.
  • Можливість здешевлення будівництва системи в зв’язку з тим, що практично всі агрегати виготовляються в Україні, де в зв’язку з низькою оплатою праці, вартості знижені в 1.5-2 рази.

Основні технічні характеристики печі і системи термічної очищення наведені в таблицях.

Таблиця 1.

Технічні характеристики обертової печі котла дожигання

Використовувана потужність  5кВт  Потужність котельні  60 т/ч пари
Довжина барабана 22м або теплоти 37 Гкал/год
Внутр. діаметр барабану ступінь очищення 99%
без обмурівки 2.5м Витрата повітря в печі
з обмурівкою 1.9м Температура повітря 8000 м3/год
продуктивність 2 т/год перед підігрівом 20оС
Мах теплота згоряння 1400 ккал/кг після підігріву 400оС
Температура в камері згоряння Температура димових газів
мах 1300 оС на виході з печі 800 оС
мin 900 оС за котлом 180 оС
Температура за камерою згоряння 800 оС Обсяг газів, що очищаються 7000 м3/год

    Таблиця №2

Склад продуктів згоряння

Параметр Точка виміру  Величина 
СО2 Після обертової печі 12-17%
СО2 За котлом дожигання 10-13%
О2 Після обертової печі 5-9%
О2 За котлом дожигання 3-5%
СО Після обертової печі 500 мг/м3
СО За котлом дожигання 20 мг/м3
SO2 Після обертової печі 100 мг/м3
SO2 За котлом дожигання 20 мг/м3
NOx Після обертової печі 200 мг/м3
NOx За котлом дожигання 150 мг/м3
Вуглеводи Після обертової печі 200 мг/м3
Вуглеводи За котлом дожигання 20 мг/м3
HCl Після обертової печі 500 мг/м3
HCl За котлом дожигання 100 мг/м3
HF Після обертової печі 300 мг/м3
HF За котлом дожигання 10 мг/м3
NH3 Після обертової печі 100 мг/м3
NH3 За котлом дожигання 0 мг/м3
Cажа Після обертової печі 100 мг/м3
Cажа За котлом дожигання 0 мг/м3
Задимленість за шкалою Хартріджа Після обертової печі 20%
Задимленість за шкалою Хартріджа За котлом дожигання 0
Діоксини і фурани Після обертової печі 300 г/рік
Діоксини і фурани За котлом дожигання 0

1 — бункер 10 — візок
2 — обертова піч 11 — шнек
3 — пальники 12 — естакада
4 — котел 13 — дробарка
5 — димова труба 14 — вібраційні решітки
6 — форсунка 15 — завантажувач
7 — контактний теплообмінник- абсорбер 16 — прес
8 — магніт 17 — люк
9 — тельфер 18 — розпушувач

Принципова схема сміттєспалювального комплексу: обертова піч-котельня