Материал: Технологический процесс сжигания тары в псевдоожиженном слое

Технологический процесс сжигания тары в псевдоожиженном слое

Министерство образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет технологий управления и гуманитаризации

Кафедра «Организация упаковочного производства»

Курсовая работа

По дисциплине: Технология утилизации упаковки

На тему: «Технологический процесс сжигания тары в псевдоожиженном слое»

Исполнитель: студентка гр. 108310

Гонтаренко А.А.

Руководитель: преподаватель

Чижмаков Н.С.

Минск 2014

CОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

. Классификация методов переработки пластиковой тары

. Классификация методов переработки картонной тары

. Принцип создания кипящего слоя

. Печь псевдоожиженного слоя

. Компоновка производственной линии сортировки отходов

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Утилизация отходов (от лат. utilis - полезный) - вовлечение отходов в новые технологические циклы и дальнейшее их использование качестве вторичного сырья, топлива, удобрений и т. п.

Твердые, в том числе бытовые отходы (ТБО), являются много тоннажными отходами, образующимися в результате жизнедеятельности людей. ТБО представляют собой смесь сложного морфологического состава. В составе бытовых отходов присутствует: бумага - до 25 %, стекло - до 10 %, полимеры - до 15 %, металлы - до 5 %. Из твердых бытовых отходов можно выделить, переработать и вторично использовать до 15 % вторичного сырья.

Проблема бытовых отходов в настоящее время становится все более актуальной по целому ряду причин:

объемы бытовых отходов непрерывно возрастают как в абсолютном выражении, так и на душу населения;

состав отходов усложняется, включая в себя все большее количество экологически опасных элементов;

отношение населения к традиционным методам сбора мусора становится все более отрицательным;

экономика управления отходами усложняется, стоимость утилизации отходов возрастает.

Одним из наиболее распространенных и технически отработанных методов промышленной обработки отходов перед их удалением на свалки является сжигание.

В европейских странах сжиганием перерабатывают 20-25% объема городских отходов, в Японии - около 65% , в США - около 15% (в США мусоросжигание рассматривают как один из основных способов продления срока службы свалок). Судя по зарубежным данным, технология прямого сжигания мусора представляет экологическую опасность вследствие токсичных выбросов (тяжелые металлы, дибензодиоксины, дибензофураны и др.). [1]

Цель работы: ознакомиться с утилизацией отходов методом сжигания тары в псевдоожиженном слое.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАСТИКОВОЙ ТАРЫ

Бывшие в употреблении полимеры под действием температуры, окружающей среды, кислорода воздуха, различных излучений, влаги в зависимости от продолжительности этих воздействий изменяют свои свойства. Значительные объемы полимерных материалов, которые эксплуатируются на протяжении длительного времени и выбрасываются на свалки, загрязняют окружающую среду, поэтому проблема утилизации полимерных отходов чрезвычайно актуальна. Вместе с тем, эти отходы являются хорошим сырьем при соответствующей корректировке композиций для изготовления изделий различного назначения.

Отходы пластических масс можно разделить на 3 группы:

а) технологические отходы производства, которые возникают при синтезе и переработке пластмасс. Они делятся на неустранимые и устранимые технологические отходы. Неустранимые - это кромки, высечки, обрезки, литники, облой, грат и т.д. В отраслях промышленности, занимающихся производством и переработкой пластмасс, таких отходов образуется от 5 до 35%. Неустранимые отходы, по существу представляющие собой высококачественное сырьё, по свойствам не отличаются от исходного первичного полимера. Переработка его в изделия не требует специального оборудования и производится на том же предприятии. Устранимые технологические отходы производства образуются при несоблюдении технологических режимов в процессе синтеза и переработки, т.е. это - технологический брак, который может быть сведён до минимума или совсем устранён. Технологические отходы производства перерабатываются в различные изделия, используются в качестве добавки к исходному сырью и т.д.;

б) отходы производственного потребления - накапливаются в результате выхода из строя изделий из полимерных материалов, используемых в различных отраслях народного хозяйства (амортизованные шины, тара и упаковка, детали машин, отходы сельскохозяйственной плёнки, мешки из-под удобрений и т.д.). Эти отходы являются наиболее однородными, малозагрязнёнными и поэтому представляют наибольший интерес с точки зрения их повторной переработки;

в) отходы общественного потребления, которые накапливаются у нас дома, на предприятиях общественного питания и т.д., а затем попадают на городские свалки; в конечном итоге они переходят в новую категорию отходов - смешанные отходы. [2]

Наибольшие трудности связаны с переработкой и использованием смешанных отходов. Причина этого в несовместимости полимерных материалов, входящих в состав бытового мусора, что требует их постадийного выделения. Кроме того, сбор изношенных изделий из полимеров у населения является чрезвычайно сложным мероприятием с организационной точки зрения и пока ещё у нас в стране не налажен.

Более полная классификация полимерных отходов представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Классификация полимерных отходов

Основной путь использования отходов пластмасс - это их утилизация, т.е. повторное использование. Капитальные и эксплуатационные затраты по основным способам утилизации отходов не превышают, а в ряде случаев даже ниже затрат на их уничтожение. Положительной стороной утилизации является также и то, что получается дополнительное количество полезных продуктов для различных отраслей народного хозяйства и не происходит повторного загрязнения окружающей среды

Способы переработки пластика:

Механическое дробление.

Подготовка дробленого материала для экструзии (получение вторичных гранул).

Химическое разложение (гидролиз, гликолиз, метанолиз).

Гидролиз - разложение пластмассы при помощи экстремальных температур и давления.

Гликолиз - деструкция, протекающая при высоком давлении и температуре в присутствии катализатора и этиленгликоля до получения экологически чистого продукта.

Метанолиз - расщепление пластиковых отходов с помощью метанола.

Пиролиз - термическое разложение отходов происходящее при высокой температуре при отсутствии кислорода.

Машина с помощью пиролиза в реакторе с кипящим слоем при температуре около 500 ºС и без доступа кислорода разлагает куски пластмассового мусора, при этом многие полимеры распадаются на исходные мономеры. Далее смесь разделяется перегонкой. Конечным продуктом переработки являются воск, стирол, терефталевая кислота, метилметакрилат и углерод, которые являются сырьём для лёгкой промышленности.

Применение этой технологии позволяет сэкономить средства, отказавшись от захоронения отходов, а с учётом получения сырья (в случае промышленного использования) является быстро окупаемым и коммерчески привлекательным способом утилизировать пластмассовые отходы.

Однако для утилизации отходов этот способ коммерчески неэффективен, т.к. процесс разрушения пластика на основе фенольных смол может длиться многие месяцы. [3]

. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ КАРТОННОЙ ТАРЫ

Даже использованная картонная упаковка обладает различными преимуществами. Упаковка состоит на 75% из картона, 21% занимает полиэтилен и около 4% - алюминий. Все эти материалы подлежат вторичной переработке и могут быть повторно использованы как ценное сырье.

Что касается особенностей утилизации картона, то здесь необходимо отметить, что первоначально данного вида материал проходит сортировку. При этом, он разделяется на три категории в виде незагрязненных отходов картона, отходов, имеющих пропитку и покрытие, а также, отходы с нанесением клея и лака.

Первый вариант утилизации картона без покрытия, лака и других нанесений является наиболее предпочтительным. Это можно сказать является чистым вариантом. При проведении утилизационных мероприятий картона, пропитанного каким - либо составом, берут во внимание его особенности и составляющие. Это производится с целью учета уровня риска при работе с ним.

После сбора картона он подвергается прессованию для упрощения манипуляций с ним. Использованная картонная упаковка может быть переработана или утилизирована любым способом (рис.1).

В процессе вторичной переработки картонной упаковки на бумажных фабриках сначала при помощи водяной бани в специальном барабане выделяют волокна целлюлозы. Прочность этих волокон позволяет производить из них высококачественную бумажную продукцию, например, складные коробки, упаковку для пиццы, гофрированный картон, намоточные гильзы и офисную бумагу. Во многих странах такие волокна используются для производства гипсокартонных плит или бумаги для гигиенических целей. [4]

Процесс переработки картона методом газификации плазмой включает сочетание тепла плазмы, импульсной энергии плазмы и детоксикации ультрафиолетовым светом для того, чтобы экономно и эффективно превратить мусор в чистую энергию. При поступлении в плазменное поле сложные составляющие элементы в отходах молекулярно разлагаются на простые, превращаясь в горячий синтетический газ, который охлаждается, фильтруется и под давлением поступает в модифицированный генератор для выработки электроэнергии.

Еще одним методом переработки картона является его сжигание. В прошлом сжигание отходов считалось гигиеничным способом уменьшения их объема. После вступления в силу нормативов на выбросы в атмосферу, муниципальные мусоросжигатели были закрыты, и большую часть отходов стали направлять на свалки.

Хотя в последние годы появилась технология безопасного сжигания отходов, такие установки требуют крупных капиталовложений. Кроме того, в обществе существует глубокое недоверие к сжиганию мусора из-за нехватки знаний и информации.

В отходах бумаги и картона «запасена» солнечная энергия, так как источником волокна является древесина. Эта энергия может быть извлечена в мусоросжигателях. Минимальная энергетическая ценность (теплота сгорания) бумаги и картона составляет 10 мДж/кг, то есть 2 т макулатуры при сжигании эквивалентны примерно 1 т нефти или 1,5 т угля.

Преимущества вторичной переработки с утилизацией отходов на топливо состоят в следующем:

• Основное преимущество - это восстановление энергии. Типичный мусоросжигатель позволяет получить из 420 000 т КБО примерно 35 МВт.

• Энергия при этом добывается из восстанавливаемого источника.

• В городах сжигание мусора способствуют сокращению транспортной нагрузки, так как уменьшается количество транспорта, вывозящего мусор на свалки вне городской черты.

• Сжигание мусора снижает потребность в свалках, уменьшая объем мусора на 90%.

• То, что мусор не попадает на свалки, снижает образование метана, который для парникового эффекта значительно более вреден, чем СО2.

• При сжигании возможно извлечение и других материалов, например, железа.

• Преимущество сжигания с точки зрения гигиены заключается в том, что органические отходы становятся менее биологически активными.

• Сжигание более предпочтительно для огнеопасных, летучих, токсичных и клинических отходов, которые не должны поступать на свалки.

Когда коробочный картон и другие типы упаковки на основе бумаги сжигаются, целлюлоза превращается в СО2 и водяной пар. Выбросы в атмосферу не должны содержать частиц углерода или СО, так как их наличие свидетельствует о неполном сгорании. Основную озабоченность общества вызывают, однако, выбросы в атмосферу от других компонентов несортированного мусора.

Сжигание мусора в настоящее время ведется под тщательным контролем, чтобы уменьшить потенциально вредное воздействие и обеспечить соответствие весьма жестким нормам. Это достигается за счет использования высоких температур (не менее 850 °С) и тщательной очистки отходящих газов. Выбросы в атмосферу контролируют соответствующие органы. В Европе, согласно Директиве ЕЭС 1989 г., установлены минимальные нормы, причем национальные стандарты могут быть еще жестче.

Сжигание мусора широко применяется в таких странах, как ФРГ, Франция, Швеция, Дания и Швейцария, где вопросам защиты окружающей среды придается большое значение. Многие мусоросжигатели в настоящее время наряду с электроэнергией дают тепло для местных муниципальных сетей. [5]

Рис. 1 - Методы переработки использованной картонной тары

. ПРИНЦИП СОЗДАНИЯ КИПЯЩЕГО СЛОЯ

Псевдоожиженным, или кипящим слоем, называют особое состояние дисперсного материала, характеризующееся перемещением твердых частиц относительно друг друга за счет энергии газа или жидкости, пропускаемых через слой материала. Причем скорость восходящего газа должна быть достаточно высокой, чтобы нарушить неподвижность и создать интенсивное турбулентное движение, напоминающее кипение жидкости. При этом внутри кипящего слоя можно сжигать твердое, жидкое и газообразное топливо или подавать для обжига теплоноситель извне. Поверхность контакта зерен обжигаемого материала и теплоносителя достигает в кипящем слое максимальной величины, вследствие чего коэффициент теплопередачи отличается весьма высокими показателями - около 209 Вт/м2с).

Увеличение поверхности контакта способствует ускорению тепло- и массообмена, а непрерывное перемешивание частиц материала обеспечивает выравнивание температуры в слое, что позволяет проводить процесс быстро и в небольших рабочих объемах. Процессы в кипящем слое легко регулируются и поддаются автоматизации. Как показала практика, в кипящем слое можно обрабатывать зерна твердых материалов размером от долей миллиметра до 10 мм при различной влажности, так как влага, попадающая в кипящий слой, почти мгновенно испаряется. Обжигаемый зернистый материал находится в печи в виде псевдоожижиенного слоя, из которого выходит («сливается») готовый продукт. Из слоя удаляется столько же готового материала, сколько в него поступает сырья. Поэтому производительность тепловых агрегатов с кипящем слоем практически обуславливается количеством тепла, которое может быть выделено в процессе обжига или подведено в слой в единицу времени.

Наряду с большими достоинствами метод кипящего слоя обладает и рядом недостатков. Так, интенсивное движение частиц в слое и взаимное их перемещение не позволяют предсказать положения частицы в какой-либо промежуток времени. Это означает, что часть поступающих в камеру свежих частиц может скорее выйти из слоя, чем это требуется, и перегревается, что для ряда технологических процессов неприемлемо. Другой недостаток метода вытекает из условий взаимного соударения частиц и ударов их о стенки камеры, что приводит к истиранию материала и накоплению пыли, а также преждевременному износу аппарата.