Крупномасштабная комплексная переработка твердых промышленных и бытовых отходов

Крупномасштабная компл ексная переработка твердых промышленных и бытовых отходов. Перевод статьи с английского языка "Large-Scale Complex Processing of Solid Carbonaceous Industrial and Domestic Wastes" .A.G.Melnichenko."Coke and chemistry" Number 5 2001.allerton press,inc.//New York Проблема твердых промышленных и бытовых отходов- н аиболее актуальная и сложноразрешимая современная проблема, потому чт о огромное и нарастающее количество отходов с различными свойствами ск ладируются. Если эту проблему не решать в первом десятилетии 21 века после дствия могут быть катастрофические. Проблема очень критическая в Украине, особенно в оч ень населенном промышленном Донбассе. Так как промышленные и бытовые от ходы не перерабатываются крупномасштабно, что привело к загрязнению пл одородных земель под свалки (сегодня больше 30 тыс. гектаров из 170 тыс. по Укр аине), это приводит к постоянному загрязнению токсичными веществами вод ы и воздуха. Комплекс научных и инженерных проблем, которые сто ят перед разработчиками, по нашем мнению, весомым фактором, не дающим соз дать эффективную технику для переработки твердых отходов. Это связано в о многом с нестабильностью сырьевой базы. Физико-механические свойства многих твердых промышленных и бытовых отходов и закономерности измене ния их свойств пока мало изучены. Существующая информация не полная и не систематизирована. Создание техники для переработки такого сырья- объе ктивно сложная задача. Не создано крупного завода для комплексной перер аботки промышленных и бытовых и бытовых отходов. И избирательно перераб атываются нейтральные либо малотоксичные отходы в ограниченном количе стве, поэтому экологический эффект переработки не значителен. Известные технологии сжигания или переработки тв ердых отходов ориентированы на конкретные отходы дорогие и несовершен ные так как создают новые проблемы или не пригодны для Украины по причин ам экономического, экологического и социального характера. Важно, что бо лее половины всех видов твердых промышленных и бытовых отходов Донбасс являются углеродистыми и содержат органическую массу, которая предста вляет собой сырьё для химической переработки или энергоноситель. Зольн ые компоненты таких отходов можно использовать в производстве строите льных материалов. Еще большее содержание органической составляющей им еют бытовые отходы. Однако только девятая часть от ресурсов промышленны х и бытовых отходов используется, а бытовые отходы используются еще в ме ньшей мере. Работники ДонНТУ разрабатывают направление с цел ью создания техники и технологии комплексной переработки твердых угле родистых отходов (ТУО) промышленного и бытового происхождения на базе те рмической деструкции и синтеза органического вещества отходов в накло нных термолизных печах (НТП) с получением полезных продуктов и энергии. Л абораторные исследования компаун-смесей твердых промышленных и бытовы х отходов показали широкие возможности новой технологии для исходных с оставов сырья. На основании обобщения мирового опыта в области пе реработки твердых углеродистых отходов, анализа состояния и значимост и этой проблемы в Украине и других странах и результатов исследований, в ыполненных в ДонНТУ, в основу подхода к созданию данной технологии и тех ники положены концептуальные положения. 1. Технология базируется на термолизе органической части отходов. Это главная часть переработки, которая протекает гермети чных поверхностях камерных НТП и является управляемым процессом терми ческой деструкции исходного сырья с образованием твердого термолизног о топлива и смеси летучих веществ в виде парогазовых и жидких углеродист ых продуктов. 2. Комплексный характер переработки и компаундиров ание смесей отходов. Предлагается совместная переработка широкого спе ктра смесей углеродистых промышленных и бытовых отходов. Твердые и жидк ие компоненты отходов в различных пропорциях в зависимости от физическ их свойств и химического состава смешивают на стадии подготовки сырья с целью получения исходных компаунд-смесей требуемого качества. 3. Крупномасштабность промышленных установок. Объе мы накопления и генерирования промышленных и бытовых отходов настольк о большие, что делают необходимым сооружение высокопроизводительных у становок и вовлечение в сферу переработки инфраструктуры существующих промышленных производств, в основном коксохимические заводы 4. Управляемость и гибкость процессов. Этого достиг ают благодаря возможности совместного использования нескольких управ ляющих факторов: температурного режима термолиза, давления предварите льного уплотнения сырья, цикличности загрузки, скорости продвижения ра бочей массы в агрегатах и др. Оптимальное управление ведется на основе з начения свойств сырья и потребностей в производимой продукции и энерги и с использованием компьютерной техники, средств автоматизации при кон тролирующих функциях персонала. 5. Высокий уровень техногенной безопасности. В пром ышленный комплекс на стадии проектирования закладывают более высокий уровень требований к герметичности технологических агрегатов в сравне нии с известными в промышленности, улавливание, полное обезвреживание и химическая переработка всех продуктов термолиза. При этом на основе гла вных положений концепции приняты проверенные технологические и констр уктивные решения, которые создают предпосылки для высокой экологичнос ти комплекса 6. Высокая степень использования энерго- химическог о потенциала отходов. Этого достигают созданием полного цикла глубокой переработки смесей отходов с получением полезной продукции и энергии, а именно: термолизного газа, жидких углеводородов, твердого топлива, элект роэнергии и строительных материалов. 7. Экономическая эффективность. Использование деше вого органического сырья различного происхождения с получением полезн ой продукции, защита почвы, воды и воздуха от загрязнения, освобождение т ерриторий от свалок, отвалов, шламонакопителей, отстойников, а также вов лечение инфраструктуры коксохимических заводов при оптимально неболь ших капитальных затратах делают разработку экономически выгодной. 8. Социальный эффект. Вовлечение кадров и основных ф ондов коксохимических предприятий, сокращающих в настоящее время прои зводство, изготовление оборудования, машин, агрегатов и конструкций про мышленного комплекса для переработки отходов на отечественных машинос троительных и огнеупорных заводах способствуют созданию рабочих мест. Р и с. 1. Принципиальная схема термолизного энергобл ока для переработки промбытотходов: А - подача воздуха в топку; Б - дымовые газы на очистку; В -подача газа и воздуха на обогрев печи; Г- подача воды в котлоагрегат; Д— отвод пара к турбине; Е- отвод химических продуктов на переработку; / - сист ема загрузки;2 - прессующе-проталкивающее устройство; 3 - термолизная печь ; 4 - система обогрева печи; 5 - система отвода летучих веществ; 6- наклонный кан ал; 7 - топка; 8 - котлоагрегат; 9 - система золоудаления. Технология переработки имеет такую последователь ность основных операций: 1. Сортировка и классификация исходного сырья с изв лечением крупных включений металлов, стекла и керамики; 2. Измельчение, дозирование и смешение компонентов; 3. Загрузка смеси твердых углеродистых отходов в аг регат и ее прессование; 4. Термолиз смеси твердых углеродистых отходов с по лучением твердого термолизного топлива и летучих химических продуктов ,которые перерабатываются традиционными методами; 5. Сжигание твердого термолизного топлива с утилиза цией тепла; 6. Подача зольных остатков в производство строитель ных материалов. CENTER> Р и с. 2. Принципиальная схема материалопотоков в про цессах сжигания А и при термолизной энергопереработке твердых промбыт отходов Б Загрузка смеси, ее прессование, термолиз и сжигание твердого топлива происходят в едином агрегате (рис.1). Процесс термолиза х арактеризуется высокой экологичностью, поскольку протекает в замкнуто м пространстве герметичной камеры, непрерывностью, хорошей управляемо стью; автоматизирован. НТП относительно просты, обеспечивают воздейств ие на сырье нескольких управляющих факторов и компонуются в батареи. Это создает предпосылки для их надежности, экономичности, хороших теплотех нических характеристик агрегатов и возможности использования провере нных в коксовом производстве прогрессивных решений. Высокоэффективная переработка твердых углеродис тых отходов новым методом осуществима при обеспечении однородности сы рья и стабильности его основных физико-механических и технологических свойств. Этими свойствами в определенных пределах можно управлять поср едством предварительной подготовки и механических, химических и терми ческих воздействий, к которым относятся измельчение, усреднение, дозиро вание и перемешивание компонентов в определенных соотношениях, введен ие в состав необходимых количеств жидких связующих, твердых присадок, пр ессование загружаемого сырья с последующей регулируемой термообработ кой. Многие преимущества нового метода в сравнении с традиционным сжига нием становятся очевидны даже при их общем анализе (рис.2). Такая комплексная переработка отходов представля ется не только наиболее экологически безопасным методом из всех извест ных, но и экономически выгодна. Срок окупаемости промышленного комплекс а - до двух лет. Ряд технических решений проекта защищены патентами. Практ ическая реализация предполагается на площадках и с использованием инф раструктуры и кадрового потенциала некоторых коксохимических заводов Украины. Изложенная концепция и технические идеи создают п редпосылки для эффективного решения проблемы глобального значения — создания техники и технологии крупномасштабной комплексной переработ ки твердых промбытотходов с получением полезных химических продуктов, топлива, энергии, строительных материалов при обеспечении высокого уро вня техногенной безопасности.