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;
Для дожигу таких речовин як сажа, з адсорбованим на ній бензапиреном, діоксинів та ін. потрібні температури вище 1200 С 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