"Особенности термического обезвреживания ТБО в передвижной установке."

Передвижная мусоросжигательная установка, производительностью 150 кг/час, создана Научно-производственной фирмой "Технология" Северо-Восточного научного центра Национальной академии наук Украины совместно с Южной железной дорогой.

Установка предназначена для сжигания бытового мусора и горючих промышленных отходов, образующихся в пассажирских поездах, на вокзалах и железнодорожных станциях, а также в депо, мастерских и т.п.

Установка работает на специально оборудованных площадках в тупиках и на неиспользуемых железнодорожных путях. От одной площадки к другой установка перемещается по железной дороге с помощью локомотива. На площадках установка подключается к трехфазному источнику электрического тока напряжением 380 в.

Установка размещена на четырёхосной платформе грузоподъёмностью 60 т. На платформе установлен консольно-поворотный кран с электрической талью грузоподъемностью 500 кг для манипуляций с контейнерами, включая засыпку мусора в загрузочное устройство, устройство для перемещения контейнеров вдоль платформы с электрической талью, камерная печь для сжигания мусора, включая загрузочное устройство с пневмоприводном, дымоохладитель, каталитический реактор,систему впрыска щелочного раствора, рекуператор и вентилятор с воздуховодами. Для очистки дымовых газов от пыли на платформе установлен кассетный тканевый фильтр с системой выгрузки уловленной пыли и импульсной регенерацией. Транспортировка дымовых газов по тракту и выброс их в атмосферу осуществляется дымососом. На платформе также размещено топливное хозяйство для хранения и подачи жидкого топлива, компрессор с воздухоосушителем и электропомещение для щита КИП и силового.

К специально подготовленной площадке мусор подвозится мусоровозами или автосамосвалами. На площадке мусор сортируется с отделением стекла и металлического лома и складируется в специальных контейнерах.

Печь перед началом работы разогревается до температуры ~700° С при помощи форсунки, установленной в печи. Контейнер с мусором поднимается консольно-поворотным краном и засыпается в приемник загрузочного устройства.

Подачей топлива поддерживается температура в камере дожигания не менее 900° С. Дутьевой воздух, подогретый в теплообменниках до 350-400° С поступает в горелку, под колосниковую решетку и в камеру дожигания.

В качестве топлива предусмотрено соляровое масло. Топливо дополнительно распыляется на выходе из форсунки горячим вентиляторным воздухом.

Мусор горит на воздухоохлаждаемой колосниковой решетке, под которую непрерывно подается горячий воздух.

По мере выгорания мусора на горящий остаток его (20-30 %) с помощью загрузочного устройства заваливается новая порция холодного мусора.

Дымовые газы находятся в камере дожигания при температуре 9000 - 1000° С примерно 2 сек, что обеспечивает высокую степень разложения и сжигания находящихся в них тяжелых углеводородов и окиси углерода.

После рекуператора дымовые газы, остывшие до 280-300° С, разбавляются наружным воздухом до температуры 100-1200С и поступают в кассетный фильтр с импульсной регенерацией фильтрующей ткани, где очищаются от начальной концентрации пыли 1,5 - 2г/м3 до 10-15 мг/м3. Регенерация кассет производится в автоматическом режиме.

Выгрузка пыли из фильтра производится периодически с помощью конвейеров в контейнер, расположенный за платформой и снабженный крышкой во избежание попадания значительных количеств пыли в атмосферу. Слой пыли на ткани содержит, в среднем, около 25% СаО и MgO и является связующим для кислых неорганических вредностей (HF, HCl, Cl2, SO2). Шлак из печи и из-под рекуператора удаляется периодически в контейнеры и используется в качестве строительного материала или вывозятся на полигон.

На установке для увеличения степени обезвреживания органических высокотоксичных вредностей между второй и первой ступенями рекуператора в печь встроен каталитический реактор, представляющий собой кассету с набором пластин, напыленных катализатором. Не догоревшие в камере дожигания печи трудноокисляемые органические вредности, включая бенз(а)перен, диоксины и др., окисляются на слое катализатора на 95%, что обеспечивает суммарный КПД очистки дыма от органических вредностей на уровне 99,9%.Каталитический аппарат очищается периодически сжатым воздухом по ходу работы, а также механически при остановках печи, для чего аппарат легко извлекается через специальный люк.

Тепловой режим работы установки автоматизирован, имеется система световой и звуковой сигнализации, предупреждающей персонал от существенных отклонений в работе от оптимальных параметров.

Использование горячего воздуха, нагретого за счет тепла дымовых газов, позволяет осуществить горение в летний период без дополнительного топлива, а зимой, при влажности отходов менее 50 %, с минимальным его расходом. Топливо, в основном, расходуется на разогрев печи после длительных остановок.

Удельный расход солярового масла составил в летний период 0,43кг/м3 отходов, в зимний период – 2,2 кг/м3, что по удельному расходу условного топлива в 5 раз меньше, чем на специализированных предприятиях по сжиганию твердых бытовых отходов.

Количество отходящих от установки дымовых газов составляет 2700-2900 м3/час при температуре 100-110° С, концентрация загрязняющих веществ в дымовых газах в мг./м3:

взвешенные вещества - менее 10
СО 4,6-5,7
NО2 64-70
HCl 1,3-1,5
SO2 следы
прочие органические, суммарно - 23 - 26

Концентрация пыли в дыме мобильной установки в 15-20 раз меньше, чем на мусоросжигательных заводах Украины, а концентрация органических вредностей – в 25 - 50 раз.

Испытания каталитического реактора показали, что температура пластин катализатора на 100-130о выше температуры дымовых газом перед ним. Это свидетельствует о том, что в слое катализатора происходит процесс дожигания. Концентрация загрязняющих веществ в дымовых газах перед и после каталитического реактора следующая, мг/м3:

СО - 200-600 -- 52-70
NОХ - 50-100 -- 26-32
HCl - 2,8 - 3,0 -- 11-12
Прочие органические, суммарно - 750 - 800 -- 35-40

Снижение содержания NОХ свидетельствует о восстановлении окислов азота в каталитическом реакторе до молекулярного азота, а повышение содержания НCl – о разложении хлорорганических соединений до углекислого газа, воды и соляной кислоты, которая нейтрализуется впрыскиваемым раствором кальцинированной соды или щелочи до поваренной соли, улавливаемой тканевым фильтром.

Расчеты показали, что газоочистные аппараты действующей установки обеспечивают концентрацию вредностей в приземном слое на уровне не более 0,3 ПДК в любой точке, что снимает все ограничения по размещению установки и ставит ее в один ряд с лучшими Европейскими образцами.

Почти четырехлетний опыт работы мобильной мусоросжигательной установки показал ее высокую эффективность, экономичность и экологическую безопасность.

Мусоросжигательные установки такого типа могут быть прототипом для создания специализированных установок для уничтожения пестицидов с просроченным сроком хранения, больничных и др. специальных отходов, а также при создании более мощных установок для термообезвреживания бытовых отходов населенных пунктах Украины.

Научно-производственная фирма "Технология", Северо-Восточного научного центра НАН Украины, г. Харьков