Материал: Технологический процесс сжигания тары в псевдоожиженном слое

Чтобы объяснить механизм создания кипящего слоя рассмотрим график псевдоожижения в координатах: скорость потока - сопротивление слоя материала.

Рис. 2 - Изменение сопротивления слоя сыпучих материалов от скорости сушильного агента

Область фильтрации (участок ОА)

При прохождении воздушного потока дымовых газов через слой дисперсного материала последний оказывает сопротивление, но при такой скорости потока дымовых газов силы динамического давления этого потока на слой материала меньше силы тяжести самого слоя, поэтому поток дымовых газов проникает через дисперсный слой материала не изменяя его состояния, то есть дымовые газы фильтруются через слой, а сам слой находится в покое.

При повышении скорости потока силы динамического давления возрастают, наступает момент, когда силы динамического давления уравновешивают силы тяжести слоя (точка А). Слой приобретает новые свойства и переходит во взвешенное состояние. Частицы материала начинают раздвигаться, а слой увеличивается по толщине.

Скорость потока дымовых газов, при которой слой переходит во взвешенное состояние, называется критической скоростью начала псевдодвижения или первой критической скоростью. При этой скорости потока сопротивление слоя достигает максимального значения. Участок повышения скорости и увеличения сопротивления слоя (АО) называется областью фильтрующего слоя.

Область псевдоожижения (участок АВ)

При дальнейшем увеличении скорости в слое материала начинается свободное кипение, частицы начинают совершать движение без выноса частиц из слоя.

Еще большее увеличение скорости приводит к интенсификации кипения (точка В). Важно иметь в виду, что во всем диапазоне скоростей, когда процесс протекает в режиме псевдоожижения, скорость газового потока достаточна, чтобы оторвать частицы друг от друга, но не достаточна, чтобы удержать их. в потоке и вынести за пределы слоя. Состояние псевдоожижения и разбухание слоя будут продолжаться до тех пор, пока скорость дымовых газов не достигнет значения второй критической скорости, или скорости витания частиц.

Сопротивление слоя на этом участке постоянно, что объясняется изменением контактирования частиц в слое и возможностью их перемещения с возрастанием толщины слоя.

Область транспортирования

По достижении скорости витания кинетическая энергия газового потока способна удержать в нем частицы и вынести их за пределы слоя, т.е. наступает взвешенное состояние, при котором частицы материала образуют с газовыми гетерогенную систему - аэровзвесь. Материал захватывается потоком и транспортируется в систему очистки дымовых газов и осаждения тонкодисперсного материала. [6]

. ПЕЧЬ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Печи кипящего (псевдоожиженного) слоя относятся к числу наиболее эффективных агрегатов для сжигания отходов. Они широко используются в Японии, Франции, ФРГ, США и других странах в ряде отраслей промышленности (химической, строительных материалов, обогащении, металлургии и т.д.).

Принцип работы печей кипящего слоя (КС) состоит в подаче газового потока под слой дисперсного или мелкораздробленного материала, обычно с размером частиц 1-5 мм. В таком случае при определенной скорости газов слой переходит в режим витания (взвешенности), образуя псевдоожиженное состояние. Это обеспечивает контакт газов со значительно большей поверхностью частиц, что существенно ускоряет сгорание отходов.

Псевдоожиженый слой материалов может быть реализован в печах различных конструкций с горизонтальным подом, имеющим отверстия для подачи воздуха снизу вверх. Под - это перфорированная перегородка, которая поддерживает материал до и после псевдоожижения, а также равномерно распределяет газовый поток по сечению аппарата (рис. 3).

Рабочее давление газов составляет -150 г/см3.

Производительность печей для сжигания ТБО в кипящем слое составляет от 3 до 25 т/час.

Печи КС имеют диаметр 2,7-9 м при высоте в несколько метров. Сжигаемый отход подают либо в слой инертного материала (песка), либо над ним. Инертный материал служит тепловым аккумулятором, позволяющим сгладить колебания температуры в слое. Он же способствует более равномерному распределению отхода по сечению печи. Обычно температура слоя составляет 760-810°С. Для элиминирования запахов необходимо избегать работы на нижнем уровне температур. Верхний их предел ограничивается опасностью расплавления или спекания перерабатываемого материала, приводящей к расстройству процесса. Для связывания некоторых загрязнителей, например оксидов серы, в псевдоожиженный слой добавляют известняк или доломит, переводящие их в нейтральный продукт (сульфат кальция). Отходящие газы печи очищают в циклонах и электрофильтрах. [7]

Рис. 3 - Схема печи с псевдоожиженным слоем: 1 - воздух для псевдоожижения; 2 - твердый продукт; 3 - слой инертного носителя (песок) в твердой фазе; 4 - граница псевдоожиженного слоя; 5 - корпус; 6 - унос золы; 7 - поток загружаемых отходов; 9 - отходящие газы; 10 - сепаратор; 11 - возврат пыли; 12 - решетка

сжигание тара печь

Печи КС служат неотъемлемой составляющей многих заводов по переработке отходов (приложение А).

Достоинства печей КС:

уже отмеченные оптимальные условия для интенсивного перемешивания и взаимодействия воздуха и отходов с участием всей внешней поверхности последних;

надежная работа агрегата, в рабочей зоне которого отсутствуют движущиеся механизмы;

высокая удельная производительность единицы объема и площади печи.

температура сжигания в кипящем слое на 50-100 ºС ниже по сравнению со слоевым сжиганием, заметно снижается возможность образования оксидов азота за счет окисления азота воздуха, в результате чего снижаются выбросы NO с отходящими газами.

Недостатки:

капитальные затраты в 2-3 раза большие, чем для вращающихся печей;

значителен пылевынос. Поэтому в Европе устройства КС там, где это технологически приемлемо, постепенно замещаются печами газификации.

. КОМПОНОВКА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ЛИНИИ СОРТИРОВКИ ОТХОДОВ

Линия сортировки - это комплекс взаимосвязанного оборудования, расположенного специальным образом, для организации выборки ценных фракций из твердых бытовых отходов. К ценным фракциям ТБО, пригодным для переработки, относятся - пластмасса, пленка, пластиковая бутылку, бумага стекло, цветной и черный металл.

Твердые бытовые отходы представляют собой гетерогенную смесь органических и неорганических компонентов сложного морфологического состава (черные и цветные металлы, макулатура, текстильные компоненты, стеклобой, керамика, пластмасса, пищевые и растительные отходы, камни, кости, кожа, резина, дерево и др.), многие из которых попадают в категорию отходов после разового использования.

извлечение в самостоятельные продукты черных и цветных металлов;

разделение потока отходов на две фракции - горючую и биоразлагаемую (соответственно для термообработки, биообработки или захоронения);

удаление опасных и части балластных компонентов.

Сравнение и выбор технологических схем сортировки ТБО по критериальной оценке затруднены, так как не все схемы имеют одинаковое целевое назначение и не в равной степени учитывают закономерности обогащения сырьевых материалов. Число обогатительных операций, их вид и последовательность в технологической схеме зависит от морфологического и гранулометрического состава, влажности отходов, определяется задачами сортировки в каждом конкретном случае и закономерностями обогащения сырьевых материалов.

К числу недостатков такого способа переработки отходов, как сжигание, относится выделение в атмосферу вредных веществ, однако этого можно избежать поставить мощные очистные сооружения на заводы, использующие мусор, в качестве топлива. При этом перед началом переработки мусор должен быть отсортирован.

Подающий конвейер. На промышленную бетонную площадку под навесом мусороперегрузочной станции твердые бытовые отходы доставляются мусоровозами. Поступающие отходы разгружают на бетонный пол площадки приема мусора (ТБО). Крупногабаритные предметы выбираются из ТБО и экскаватором - погрузчиком или бульдозером загружаются и перевозятся на площадку сортировки КГМ. После выборки крупногабаритных предметов, отходы сдвигаются в приямок подающего конвейера.

Сортировочная платформа. Это важный элемент сортировочного комплекса, необходимый для более эффективной выборки (количественной и качественной) полезных фракций из потока ТБО. На сортировочной платформе расположены конвейер и места для операторов по выборке полезных фракций из общего потока ТБО.

Сортировочный ленточный конвейер. Установлен на платформе для сортировки и предназначен для транспортировки ТБО и для ручной разборки. В сортировочной кабине с двух сторон сортировочного ленточного конвейера организованы посты ручного отбора вторичного сырья. Из ТБО последовательно отбираются бумага, картон, текстиль, пленка, пластиковые бутылки, цветной металлолом, стекло и др. Стекло и цветной металлолом сбрасываются через течки в стоящие на полу контейнеры. Бумага, картон, текстиль, пленка и пластиковые бутылки сбрасываются через отводы в бункеры и по мере наполнения перемещаются к цепному подающему в пресс конвейеру.

Грохот барабанный. Предназначен для выделения мелкой фракции отходов (земля, смёт, органика) из общего потока ТБО.

Использование грохотов позволяет:

обеспечить разрывание пакетов и мешков с ТБО с помощью специального устройства;

упростить процесс отбора полезных фракций из потока ТБО;

увеличить количество отбираемых полезных фракций из потока ТБО;

обеспечить чистоту конвейера и вторичного сырья;

обеспечить более долгий срок эксплуатации оборудования для уплотнения остатков ТБО после сортировки (прессы, пресс-компакторы) за счёт исключения абразивной мелкой фракции.

Перегрузочный конвейер. Предназначен для перемещения материалов (ТБО или хвостов 1 и 2 рода) с уровня на уровень. Используется при вспомогательных операциях.

Реверсивный конвейер. Необходим для подачи ТБО на сортировочную линию. Оставшиеся после выбора ценных компонентов отходы (хвосты сортировки) способом перегрузки поступают на реверсированный конвейер, а затем в открытый контейнер-мультилифт, расположенный под конвейерной лентой с правой и с левой стороны реверсированного конвейера. Подача материала производится в левую или в правую сторону, что обеспечивает безостановочную работу комплекса.

Конвейер, подающий полезные фракции в автоматический пресс. Отобранные полезные фракции ТБО по мере накопления подвозятся к конвейерной ленте. После чего производится сброс полезных фракций на конвейерную ленту с последующей подачей их в пресс.

Автоматический пресс. Необходим для прессования вторичного сырья. Применяется для сырья, образование которого происходит постоянно небольшими количествами, т. е. требуется накопление отходов для прессования их в тюк. Прессование является необходимым условием для возможности перевозки и продажи вторичного сырья. Возможен вариант установки нескольких вертикальных прессов (по желанию Заказчика).

Накопительный бункер или пресс-компактор. Необходим для прессования вторичного сырья. Используется для сбора «хвостов» (преимущественно пищевые отходы) и последующего их захоронения на полигон.

Конвейер разгрузки вторичного сырья. Предназначен для перемещения отобранного вторичного сырья из под сортировочной платформы на полотно конвейера, подающего в пресс. [8]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время в мировой практике реализовано более десятка технологий переработки твердых бытовых и промышленных отходов (ТБПО). Наиболее распространенными среди них являются термические способы. Анализ этих технологий показал, что они обладают рядом недостатков, основным из которых является неудовлетворительная экологическая чистота. Она связывается в последние годы главным образом с отходами, содержащими хлорорганические вещества и (или) выделяющие другие высокотоксичные органические соединения (фураны, диоксины и тп.). Диоксинообразующими компонентами ТБПО являются такие материалы как картон, газеты, пластмассы, изделия из поливинилхлорида и т.п.

Все термические способы утилизации ТБПО обладают одним общим недостатком - повышенной экологической опасностью при бункерном хранении ТБПО, связанной с гниением отходов, с неравномерностью загрузки печей и, как следствие, с наличием вторичных отходов.

Технологии по сжиганию отходов в печах с псевдосжиженным слоем не решают проблему утилизации и обезвреживания твёрдых остатков - шлака, и особенно летучей золы.

Основной тенденцией развития мусоросжигания является переход от прямого сжигания отходов к оптимизированному сжиганию полученной из ТБО топливной фракции и плавный переход от сжигания как процесса ликвидации мусору к сжиганию как процессу, который обеспечивает дополнительное получение электрической и тепловой энергии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Дьяконов К. П., Дончева Л. В. Экологическое проектирование и экспертиза: Учебник для вузов. - М.: Аспект Пресс. - 384 с.

Андрейцев, Д.Ф. Технические и экономические проблемы вторичной переработки и использования полимерных материалов/Д.Ф. Андрейцев, Т.Е. Артемьева, С.А. Вильниц. - М., 1972. - 83 с.// Химическая промышленность [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://forexaw.com/TERMs/Industry/Chemical_industry/ - Дата доступа: 10.05.2014

Компания «Комупак» // Экология картонной упаковки [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.komupak.ru/customer-guide/article-industry/601/ - Дата доступа: 10.05.2014

Студопедия // Сушильная установка кипящего слоя [Электронный ресурс]. - Режим доступа: <http://studopedia.net/10_61904_sushilnaya-ustanovka-kipyashchego-sloya.html> - Дата доступа: 10.05.2014

КарМет // Переработка отходов [Электронный ресурс]. - Режим доступа:http://www.kar-met.su/pererabotka-otkhodov-prirodopolzovaniya/pererabotka-otkhodov-prirodopolzovaniya-str19.html - Дата доступа: 10.05.2014

ЭКОМАШГРУПП // Оборудование// Мусоросортировочные комплексы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: <http://ecomg.ru/equipment/waste-sorting-complexes/> - Дата доступа: 10.05.2014

Тимонин, А.С. Инженерно-экологический справочник. Т. 3. - Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003. - 1003 с.