Крупномасштабная комплексная переработка твердых промышленных и бытовых отходов.
Крупномасштабная комплексная
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-
наиболее актуальная и сложноразрешимая современная проблема, потому что
огромное и нарастающее количество отходов с различными свойствами складируются.
Если эту проблему не решать в первом десятилетии 21 века последствия могут быть
катастрофические.
Проблема очень критическая в Украине, особенно в очень
населенном промышленном Донбассе. Так как промышленные и бытовые отходы не
перерабатываются крупномасштабно, что привело к загрязнению плодородных земель
под свалки (сегодня больше 30 тыс. гектаров из 170 тыс. по Украине), это
приводит к постоянному загрязнению токсичными веществами воды и воздуха.
Комплекс научных и инженерных проблем, которые стоят
перед разработчиками, по нашем мнению, весомым фактором, не дающим создать
эффективную технику для переработки твердых отходов. Это связано во многом с
нестабильностью сырьевой базы. Физико-механические свойства многих твердых
промышленных и бытовых отходов и закономерности изменения их свойств пока мало
изучены. Существующая информация не полная и не систематизирована. Создание
техники для переработки такого сырья- объективно сложная задача. Не создано
крупного завода для комплексной переработки промышленных и бытовых и бытовых
отходов. И избирательно перерабатываются нейтральные либо малотоксичные отходы
в ограниченном количестве, поэтому экологический эффект переработки не
значителен.
Известные технологии сжигания или переработки твердых
отходов ориентированы на конкретные отходы дорогие и несовершенные так как
создают новые проблемы или не пригодны для Украины по причинам экономического,
экологического и социального характера. Важно, что более половины всех видов
твердых промышленных и бытовых отходов Донбасс являются углеродистыми и
содержат органическую массу, которая представляет собой сырьё для химической
переработки или энергоноситель. Зольные компоненты таких отходов можно
использовать в производстве строительных материалов. Еще большее содержание
органической составляющей имеют бытовые отходы. Однако только девятая часть от
ресурсов промышленных и бытовых отходов используется, а бытовые отходы
используются еще в меньшей мере.
Работники ДонНТУ разрабатывают направление с целью
создания техники и технологии комплексной переработки твердых углеродистых
отходов (ТУО) промышленного и бытового происхождения на базе термической
деструкции и синтеза органического вещества отходов в наклонных термолизных
печах (НТП) с получением полезных продуктов и энергии. Лабораторные
исследования компаун-смесей твердых промышленных и бытовых отходов показали
широкие возможности новой технологии для исходных составов сырья.
На основании обобщения мирового опыта в области
переработки твердых углеродистых отходов, анализа состояния и значимости этой
проблемы в Украине и других странах и результатов исследований, выполненных в
ДонНТУ, в основу подхода к созданию данной технологии и техники положены
концептуальные положения.
1. Технология базируется на термолизе органической
части отходов. Это главная часть переработки, которая протекает герметичных
поверхностях камерных НТП и является управляемым процессом термической
деструкции исходного сырья с образованием твердого термолизного топлива и смеси
летучих веществ в виде парогазовых и жидких углеродистых продуктов.
2. Комплексный характер переработки и компаундирование
смесей отходов. Предлагается совместная переработка широкого спектра смесей
углеродистых промышленных и бытовых отходов. Твердые и жидкие компоненты
отходов в различных пропорциях в зависимости от физических свойств и
химического состава смешивают на стадии подготовки сырья с целью получения
исходных компаунд-смесей требуемого качества.
3. Крупномасштабность промышленных установок. Объемы
накопления и генерирования промышленных и бытовых отходов настолько большие,
что делают необходимым сооружение высокопроизводительных установок и вовлечение
в сферу переработки инфраструктуры существующих промышленных производств, в
основном коксохимические заводы
4. Управляемость и гибкость процессов. Этого достигают
благодаря возможности совместного использования нескольких управляющих
факторов: температурного режима термолиза, давления предварительного уплотнения
сырья, цикличности загрузки, скорости продвижения рабочей массы в агрегатах и
др. Оптимальное управление ведется на основе значения свойств сырья и
потребностей в производимой продукции и энергии с использованием компьютерной
техники, средств автоматизации при контролирующих функциях персонала.
5. Высокий уровень техногенной безопасности. В
промышленный комплекс на стадии проектирования закладывают более высокий
уровень требований к герметичности технологических агрегатов в сравнении с
известными в промышленности, улавливание, полное обезвреживание и химическая
переработка всех продуктов термолиза. При этом на основе главных положений
концепции приняты проверенные технологические и конструктивные решения, которые
создают предпосылки для высокой экологичности комплекса
6. Высокая степень использования энерго- химического
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, электроэнергии и
строительных материалов.
7. Экономическая эффективность. Использование дешевого
органического сырья различного происхождения с получением полезной продукции,
защита почвы, воды и воздуха от загрязнения, освобождение территорий от свалок,
отвалов, шламонакопителей, отстойников, а также вовлечение инфраструктуры
коксохимических заводов при оптимально небольших капитальных затратах делают
разработку экономически выгодной.
8. Социальный эффект. Вовлечение кадров и основных
фондов коксохимических предприятий, сокращающих в настоящее время производство,
изготовление оборудования, машин, агрегатов и конструкций промышленного
комплекса для переработки отходов на отечественных машиностроительных и
огнеупорных заводах способствуют созданию рабочих мест. 
Р и с. 1. Принципиальная схема термолизного
энергоблока 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; / - система загрузки;2 - прессующе-проталкивающее устройство; 3 -
термолизная печь; 4 - система обогрева печи; 5 - система отвода летучих
веществ; 6- наклонный канал; 7 - топка; 8 - котлоагрегат; 9 - система
золоудаления.
Технология переработки имеет такую последовательность
основных операций:
1. Сортировка и классификация исходного сырья с
извлечением крупных включений металлов, стекла и керамики;
2. Измельчение, дозирование и смешение компонентов;
3. Загрузка смеси твердых углеродистых отходов в
агрегат и ее прессование;
4. Термолиз смеси твердых углеродистых отходов с
получением твердого термолизного топлива и летучих химических продуктов,которые
перерабатываются традиционными методами;
5. Сжигание твердого термолизного топлива с
утилизацией тепла;
6. Подача зольных остатков в производство строительных
материалов. CENTER> 
Р и с. 2. Принципиальная схема материалопотоков в
процессах сжигания А и при термолизной энергопереработке твердых промбытотходов
Б
Загрузка смеси, ее прессование, термолиз и сжигание
твердого топлива происходят в едином агрегате (рис.1). Процесс термолиза
характеризуется высокой экологичностью, поскольку протекает в замкнутом
пространстве герметичной камеры, непрерывностью, хорошей управляемостью;
автоматизирован. НТП относительно просты, обеспечивают воздействие на сырье
нескольких управляющих факторов и компонуются в батареи. Это создает
предпосылки для их надежности, экономичности, хороших теплотехнических
характеристик агрегатов и возможности использования проверенных в коксовом
производстве прогрессивных решений.
Высокоэффективная переработка твердых углеродистых
отходов новым методом осуществима при обеспечении однородности сырья и
стабильности его основных физико-механических и технологических свойств. Этими
свойствами в определенных пределах можно управлять посредством предварительной
подготовки и механических, химических и термических воздействий, к которым
относятся измельчение, усреднение, дозирование и перемешивание компонентов в
определенных соотношениях, введение в состав необходимых количеств жидких
связующих, твердых присадок, прессование загружаемого сырья с последующей
регулируемой термообработкой. Многие преимущества нового метода в сравнении с
традиционным сжиганием становятся очевидны даже при их общем анализе (рис.2).
Такая комплексная переработка отходов представляется
не только наиболее экологически безопасным методом из всех известных, но и
экономически выгодна. Срок окупаемости промышленного комплекса - до двух лет.
Ряд технических решений проекта защищены патентами. Практическая реализация
предполагается на площадках и с использованием инфраструктуры и кадрового
потенциала некоторых коксохимических заводов Украины.
Изложенная концепция и технические идеи создают
предпосылки для эффективного решения проблемы глобального значения — создания
техники и технологии крупномасштабной комплексной переработки твердых
промбытотходов с получением полезных химических продуктов, топлива, энергии,
строительных материалов при обеспечении высокого уровня техногенной
безопасности.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы
материалы с сайта http://masters.donntu.edu.ua/