Сжигание в слое шлакового расплава. Сжигание в шлаковой ванне с использованием обогащенного кислородом дутья. Процесс Ванюкова - металлургические печи Ванюкова

 

  Вся электронная библиотека >>>

 ТЕХНОЛОГИИ ОТХОДОВ >>>

   

 

ТЕХНОЛОГИИ ОТХОДОВ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В СЕРВИСЕ


Раздел: Технологии и производство

   

5.3.5.1 Сжигание в слое шлакового расплава

5.3.5.1.1 Сжигание в шлаковой ванне с использованием обогащенного кислородом дутья

  

 

Наиболее очевидным способом повышения температуры сгорания отходов является уменьшение содержания в используемом окислителе (воздухе) доли инертного компонента (азота), на нагрев которого расходуется значительная часть выделяющейся энергии. При этом может быть использовано и более простое оборудование для сжигания, например, шлаковые ванны, в которых отсутствуют какие-либо движущиеся части.

Вторым значительным преимуществом сжигания в кислороде является резкое сокращение объема дымовых газов и, следовательно, снижение затрат на газоочистку. Кроме этого, сниженная концентрация азота в дутьевом воздухе позволяет уменьшить количество образующихся при высоких температурах оксидов азота, очистка от которых представляет собой серьезную проблему.

В начале 90-х годов для термической переработки ТБО при температуре 1350-1400°С предложены металлургические печи Ванюкова.

Сжигание осуществляется в кипящем слое барботируемого шлакового расплава (образуется из загружаемых в печь золо-шлаковых отходов ТЭЦ). ТБО сбрасываются в ванну и погружаются в интенсивно перемешиваемый вспененный расплав. Барботаж расплава осуществляется с помощью окислительного кислородно-воздушного дутья, подаваемого через фурмы в нижней части боковых стенок печи (ниже уровня расплава); для дожигания дымовых газов предусмотрена подача дутья через ряд верхних фурм (выше уровня расплава). Минеральная часть отходов растворяется в шлаке, а металлические компоненты расплавляются. Для получения шлака заданного состава в печь загружают флюс (рекомендуется известняк).

Шлак, выпускаемый из печи в сифон (непрерывно или периодически), рекомендуется подавать в жидком виде на переработку в строительные материалы. Теоретически в донной фазе должен получаться металл, однако практически в ходе опытных испытаний его получить не удалось (очевидно, по объективным причинам: относительное содержание металлов в ТБО невелико, и они могут теряться в шлаковом расплаве механически, либо окисляться и снова переходить в шлаковую фазу и пр.). Для повышения выхода металла в донной фазе печи предложено добавлять к ТБО металлосодержащие промышленные отходы.

В случае пониженной теплотворной способности ТБО в качестве дополнительного источника тепла можно использовать уголь или природный газ. Производительность печи по твердым отходам - около 15 т/час.

Процесс Ванюкова применительно к ТБО испытан в печи с площадью пода около 3 кв. м, установленной на опытном заводе института «Гинцветмет» в г. Рязань (РОЭМЗ); загрузка ТБО в печь осуществлялась вручную (отходы предварительно затаривались в сетки).

Основные потенциальные преимущества процесса Ванюкова (применительно к ТБО) по сравнению с традиционным слоевым сжиганием ТБО - существенное снижение количества отходящих газов (за счет использования обогащенного кислородом дутья) и получение безвредного шлакового расплава.

Процесс Ванюкова и шлаковая ванна разработаны и нашли применение в цветной металлургии для плавки медных концентратов. Механический перенос этого процесса для широкомасштабной термической переработки ТБО не оправдан по четырем причинам:

• несопоставимость задач, решаемых при промышленной переработке руд и ТБО (в первом случае задача связана с получением металла с максимально возможным его извлечением, во втором - с обезвреживанием отходов, уменьшением их количества, материальной и энергетической утилизацией, в то же время тепловой КПД печи Ваню- кова из-за высокой температуры отводимых газов - 1400-1600°С - очень низок);

•          несопоставимость состава и свойств медных концентратов и ТБО (в первом случае в переработку поступает минеральное сырье, во втором — преимущественно органическое, т.к. ТБО на 70-80% представлены органическими компонентами; при нагревании минеральные вещества переходят в жидкую фазу, органические - в газообразную);

•          отсутствие широкомасштабных испытаний процесса применительно к ТБО (не отработаны: узлы загрузки и разгрузки, автоматизация процесса, учитывающая колебания состава сырья, состава и объема отходящих газов и др.; не отработана и не доказана автогенность процесса применительно к термообработке отходов как гетерогенной смеси многих компонентов, отличающихся составом, крупностью и теплотворной способностью: колебания в составе ТБО несопоставимы с колебаниями в составе порошкообразных концентратов при их плавке в печи Ванюкова - за счет тщательного усреднения колебания в составе концентратов не превышают 0,5%, исходные ТБО усреднению практически не поддаются);

•          высокая стоимость процесса и оборудования.

По эксплуатационно-техническим показателям процесс Ванюкова уступает другим технологиям:

•          запуск печи достаточно сложен и занимает 7-8 суток (разработанный ИПХФ РАН в Черноголовке реактор газификации запускается за 2-3 часа);

•          низкая кампания печи (не более одного года);

•          полная и закономерная потеря металлов в шлаке при переработке реальных ТБО;

•          сложность создания безынерционной системы автоматического регулирования процесса и, соответственно, сложность поддержания заданной температуры без дополнительного расхода энергии;

•          низкий тепловой КПД печи Ванюкова;

•          сильное пылеобразование.

Каких-либо преимуществ в отношении решения проблемы диоксинов печь Ванюкова не имеет, так как процесс образования этих соединений является обратимым. В 1987 г. было показано, что повышение температуры при сжигании ТБО до 1500°С и изменение времени пребывания газов в печи от 2 до 6 секунд не приводит в конечном итоге к ликвидации дибензодиоксинов и дибензофуранов в отходящих газах, так как они вновь образуются при понижении температуры.

Таким образом, предложение использовать для промышленной термической переработки ТБО металлургический процесс Ванюкова не обосновано технологически, экологически и экономически, а также не доказано практически. Совершенно очевидно, что в схемах комплекс - ной переработки ТБО, предусматривающих направление на термическую переработку обогащенной (преимущественно горючей) фракции отходов печь Ванюкова неприменима в принципе (при содержании в отходах 5-10% минеральных компонентов нет никакого смысла поддерживать в постоянном напряжении шлаковый расплав массой около 100 т). Вместе с тем вполне вероятно, что процесс Ванюкова можно использовать для переработки подходящих металлсодержащих промышленных отходов.

Что касается совместной переработки ТБО с промышленными отходами, то такая задача не актуальна и не обоснована (мощностей для переработки ТБО не хватает, системы сбора и транспортировки отходов различны); в большинстве случаев смешивание отходов недопустимо.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  ТЕХНОЛОГИИ ОТХОДОВ - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В СЕРВИСЕ

 

Смотрите также:

 

Выбор температуры термического процесса

• для получения шлакового расплава в процессе Ванюкова необходимая температура составляет 1350-1400°С
• для получения расплава шлака в процессе «полукоксование- сжигание» (совместное сжигание пирогаза и твердого углеродистого органического остатка...

 

МАТЕРИАЛЫ ИЗ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИИ. Доменные шлаки.

Металлургические шлаки. Основная масса отходов металлургических процессов образуется в виде шлаков.
Шлаки могут быть получены в результате следующих процессов: без появления расплава при сжигании низкокалорийных видов топлива и при...

 

Материалы из шлаковых расплавов. Шлаковое литье. Сигран.

Производительность печей для получения минерального расплава из металлургических шлаков на 24% выше, чем на природном сырье, а
Технологический процесс производства шлаковой ваты ( 2.13), как и других разновидностей минеральной ваты, состоит из двух...

 

Термическая переработка бытовых отходов

В начале 90-х годов были проведены исследования по сжиганию ТБО в слое барботируемого шлакового расплава при температуре 1350- 1500°С с применением обогащенного кислородом дутья...