RU2025639C1

RU2025639C1 - Method of processing waste

Info

Publication number: RU2025639C1
Application number: RU93019528A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Пучков; Г.И. Селиванов; С.А. Ярунин; И.М. Закоршменный; И.С. Ярунина
Original assignee: Московский государственный горный университет
Priority date: 1993-04-15
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: processing of domestic garbage and industrial waste. SUBSTANCE: waste is fed to underground sink through stripping sinks where it is burnt at supply of oxidizer to area of burning; combustion products fill the worked-out area. Part of thermal energy of gases is used for thermal preparation of next section of burning. Waste and oxidizer are fed to underground sinks via separate stripping sinks or via one sink together. Waste may be processed in shaft sinks or in underground gas generator when it is burnt together with coal. In first case, combustion products are directed to the worked-out area by air or water flow to this end, mine water may be used. In second case, combustion products are left in space formed by burning or are shifted through definite distance. Part of thermal energy of gases formed in burning the waste is directed for thermal preparation of underground burning section. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к переработке бытовых и промышленных отходов. The invention relates to the processing of domestic and industrial waste.

Известен способ переработки отходов, включающий сжигание отходов в шахте и утилизацию тепловой энергии газов с последующей их очисткой (авт.св. СССР N 976222, кл. F 23 G 5/34, 1982). A known method of processing waste, including burning waste in a mine and utilizing the thermal energy of gases with their subsequent cleaning (ed. St. USSR N 976222, class F 23 G 5/34, 1982).

Однако этому способу присущи недостатки - необходимость наличия дополнительных площадей, а также загрязнение окружающей среды при извлечении и транспортировании продуктов сжигания на полигоны. However, this method has its drawbacks - the need for additional areas, as well as environmental pollution during the extraction and transportation of combustion products to landfills.

Техническим результатом способа переработки отходов является обеспечение высокой производительности переработки отходов при уменьшении загрязнения окружающей среды. The technical result of the method of processing waste is to ensure high productivity of waste processing while reducing environmental pollution.

Указанная задача решена за счет того, что в способе переработки отходов, включающем сжигание отходов и утилизацию тепловой энергии газов, отходы подают в подземные горные выработки через вскрывающие горные выработки и сжигают их при подаче окислителя в зону горения с последующим отводом образовавшихся газов на дневную поверхность через вскрывающие горные выработки, а продуктами сжигания заполняют выработанное пространство, причем часть тепловой энергии газов используют для термической подготовки участков подземного сжигания. При наличии подземного газогенератора отходы подают в зону горения, а при наличии одной или нескольких горных выработок шахты отходы сжигают в этих выработках или в зоне сопряжения вскрывающих выработок с подземной выработкой шахты. При этом продукты сжигания в подземном газогенераторе оставляют на месте их сжигания или перемещают газовоздушным потоком в выработанное пространство, а при сжигании в подземных горных выработках шахты или в зоне сопряжения их с вскрывающими горными выработками перемещают под действием потока газовоздушной смеси или воды, в частности шахтной воды. Кроме того, часть отходов возможно складировать в подземных горных выработках. This problem is solved due to the fact that in the waste processing method, including waste incineration and utilization of gas thermal energy, the waste is fed into underground mines through openings and burned when the oxidant is fed into the combustion zone with subsequent removal of the resulting gases to the surface through openings of mine workings, and the products of combustion fill the developed space, and part of the thermal energy of the gases is used for the thermal preparation of underground combustion sites. In the presence of an underground gas generator, the waste is fed into the combustion zone, and in the presence of one or more mine workings of the mine, the waste is burned in these workings or in the interface between the opening workings and the underground mine workout. In this case, the products of combustion in the underground gas generator are left at the place of their combustion or are moved by the gas-air flow into the worked out space, and when burned in underground mine workings of the mine or in the interface between them and the opening workings, they are moved under the influence of the flow of the gas-air mixture or water, in particular mine water . In addition, part of the waste can be stored in underground mines.

При подаче отходов в подземные горные выработки и в зону их горения с последующим отводом образовавшихся газов на дневную поверхность через вскрывающие горные выработки обеспечивают эффективное их сжигание без использования дополнительных площадей на поверхности земли, а использование продуктов сжигания для закладки выработанного пространства улучшает экологическую обстановку окружающей среды. Для более полного заполнения выработанного пространства отходы, не подлежащие сжиганию, целесообразно складировать в подземных горных выработках. Перемещение продуктов сжигания под действием потока воды снижает трудоемкость перемещения их в выработанное пространство, а под действием газовоздушного потока дополнительно обеспечивает непрерывность процесса переработки отходов. В зависимости от условий разработки угольного месторождения отходы подают в зону горения подземного газогенератора или горной выработки, или в зону сопряжения вскрывающих горных выработок с подземной горной выработкой шахты, что позволяет более эффективно использовать подземное пространство. Часть тепловой энергии газов, направленной для термической подготовки участков, обеспечивает сокращение сроков выхода их на номинальный режим работы. When waste is fed into underground mine workings and into the combustion zone with subsequent removal of the generated gases to the day surface through opening mine workings, they are efficiently burned without the use of additional areas on the earth's surface, and the use of combustion products for laying the worked-out space improves the ecological environment. For a more complete filling of the worked-out space, waste not subject to incineration should be stored in underground mines. Moving the combustion products under the influence of a water stream reduces the complexity of moving them to the worked out space, and under the action of a gas-air stream additionally ensures the continuity of the waste processing. Depending on the conditions of development of a coal deposit, the waste is fed into the combustion zone of an underground gas generator or mine, or in the interface between the openings and the underground mine working, which allows more efficient use of the underground space. Part of the thermal energy of the gases directed to the thermal preparation of the sections provides a reduction in the time required for them to reach their nominal operating mode.

На фиг. 1 показана схема переработки отходов в горных выработках; на фиг. 2 - в подземных газогенераторах. In FIG. 1 shows a scheme for processing waste in mining; in FIG. 2 - in underground gas generators.

Способ переработки отходов осуществляется следующим образом. The method of processing waste is as follows.

Промышленные и бытовые отходы подают через одну или несколько вскрывающих горных выработок 1 в подземную горную выработку 2. Industrial and household waste is fed through one or more of the opening mines 1 to the underground mines 2.

Розжиг осуществляют известными средствами с поверхности, например, газовой горелки. Для обеспечения процесса горения отходов направляют через нагнетательную выработку 3 окислитель в зону их горения. В качестве нагнетательной выработки можно использовать выработку 1, через которую подают отходы. Образовавшиеся при сжигании отходов газы поступают в газоотводящую выработку 4. Утилизацию тепловой энергии газов осуществляют с помощью, например, погружного теплообменника 5, установленного в газоотводящей выработке 4. Далее газы проходят механическую и химическую очистку известными средствами, например циклонами 6 и очистным устройством 7, и поступают в тягодутьевое оборудование, например дымосос 8. The ignition is carried out by known means from the surface of, for example, a gas burner. To ensure the combustion process of the waste, an oxidizing agent is directed through the discharge generation 3 into the zone of their combustion. As the injection output, you can use the output 1, through which the waste is fed. The gases generated during the combustion of the waste gases enter the gas exhaust 4. The heat energy of the gases is utilized, for example, by means of an immersion heat exchanger 5 installed in the gas exhaust 4. The gases are then mechanically and chemically cleaned by known means, for example cyclones 6 and a purification device 7, and enter the draft equipment, for example a smoke exhaust 8.

Для обеспечения нагнетательно-всасывающего режима подачи окислителя в зону горения отходов на входе нагнетательной выработки 3 устанавливают тягодутьевое оборудование 9. Производительность участка по переработке отходов в горных выработках зависит от размеров горных выработок и расхода окислителя. Поскольку шахта имеет большую протяженность горных выработок, то возможно обеспечение сжигания необходимого количества отходов за счет увеличения зоны горения, с выхода дымососа часть тепловой энергии газа направляют по подземным или поверхностным коммуникациям 10 для термической подготовки участка 11. В результате утилизации тепловой энергии газов теплоноситель в виде горячей воды по трубам 12 поступает к потребителю 13. Продукты сжигания отходов под действием воздушного потока или потока воды, в частности шахтной воды, перемещают по каналам 14 и заполняют выработанное пространство 15. Для более полного его заполнения складируют в нем отходы, не подлежащие сжиганию. При имеющихся угольных запасах, не пригодных для добычи по традиционной технологии, производят их сжигание в подземных газогенераторах 16 (фиг.2). При этом отходы подают через вскрывающую горную выработку 17 в зону огневого забоя 18 подземного газогенератора 16. Подвод окислителя в зону огневого забоя осуществляют по нагнетательной выработке 19. В качестве нагнетательной горной выработки можно использовать выработку 17, через которую подают отходы. Образовавшиеся при сжигании отходов совместно с углем газы поступают в газоотводящую выработку 20. Обеспечение режима подачи окислителя в зону горения отходов, утилизацию тепловой энергии газов, образовавшихся при сжигании отходов и угля, а также термическую подготовку следующего участка сжигания осуществляют аналогично вышеописанному способу переработки отходов в горных выработках. Производительность участка по сжиганию отходов совместно с углем в подземных газогенераторах зависит от скорости подвигания огневого забоя 18 и количества подаваемого окислителя. В случае, когда скорость подвигания огневого забоя не обеспечивает достаточного объема выработанного пространства 21 для размещения продуктов сжигания, их перемещают на некоторое расстояние от места поступления в огневой забой потоком окислителя, подаваемого под давлением в нагнетательную выработку 19. При небольших, но постоянных объемах переработки отходов, целесообразно сжигать их в зоне 22 сопряжения одной или нескольких вскрывающих выработок с подземной горной выработкой. Отвод газов, образовавшихся при сжигании отходов, утилизацию их тепловой энергии, а также перемещение продуктов сжигания отходов осуществляют аналогично вышеизложенному. To ensure the pressure-suction mode of the oxidizer supply to the waste burning zone, blower equipment 9 is installed at the inlet of the discharge working 3. The productivity of the waste processing section in the workings depends on the size of the workings and the rate of the oxidizing agent. Since the mine has a large length of mine workings, it is possible to ensure the required amount of waste is burned by increasing the combustion zone, part of the heat energy of the gas is sent from the exhaust fan to underground or surface utilities 10 for the thermal preparation of section 11. As a result of the utilization of the heat energy of gases, the heat carrier in the form hot water through pipes 12 is supplied to the consumer 13. The products of the waste incineration under the influence of an air stream or a stream of water, in particular mine water, are moved along bunkers 14 and fill the worked-out space 15. For a more complete filling, waste non-combustible is stored in it. With available coal reserves, not suitable for production by traditional technology, they are burned in underground gas generators 16 (figure 2). In this case, the waste is fed through the opening mine 17 to the firing zone 18 of the underground gas generator 16. The oxidizer is fed into the firing zone through the discharge 19. The discharge 17 can be used as the injection mining. The gases generated during the waste burning together with coal go to the exhaust gas 20. Providing a mode for supplying the oxidizing agent to the waste burning zone, utilizing the thermal energy of the gases generated during the burning of waste and coal, as well as preparing the next burning area in the same way as for mining waste workings. The productivity of the waste incineration site together with coal in underground gas generators depends on the rate of advance of the face 18 and the amount of oxidizer supplied. In the case when the rate of advance of the face does not provide enough space 21 for accommodating the products of combustion, they are moved to a certain distance from the place of entry into the face of the stream with an oxidizing stream supplied under pressure to the discharge output 19. With small but constant volumes of waste processing , it is advisable to burn them in the zone 22 of the interface of one or more of the opening workings with underground mining. The removal of gases generated during the combustion of waste, the utilization of their thermal energy, as well as the movement of waste products, is carried out similarly to the above.

П р и м е р 1. Промышленные и бытовые отходы сжигают в подземном газогенераторе на горном отводе станции "Подземгаз" в Кузнецком угольном бассейне. При этом имеющиеся две ранее пробуренные в пласте угля скважины используются в качестве нагнетательной 19 и газоотводящей 20 скважин. Для обеспечения процесса горения отходов с углем устанавливают всасывающий режим поступления воздуха в количестве 1500-2000 нм³/ч в зону горения 18 с помощью дымососа ВГДН-17, установленного на газоотводящей скважине 20. Депрессия на устье газоотводящей скважины составляет до 3500 МПа. В течение суток сжигают 5-10 т угля. В результате этого образуется выработанное пространство 5м³, что позволяет подать в выработанное пространство 21 не менее 2 м³/ч отходов. Увеличение количества подаваемого воздуха до 10000 м³/ч обеспечивает сжигание отходов до 10 м³/ч. На данном газогенераторе имеется 12 скважин, что позволяет увеличить объем сжигаемых отходов в 6 раз, т.е. до 60 м³/ч. Увеличение диаметра скважин до 0,35 м и более позволяет снизить аэродинамическое сопротивление участка сжигания и увеличить размер подаваемых в газогенератор отходов. Температура газа на устье газоотводящей скважины составляет 170^оС, утилизация тепловой энергии в водотрубном теплообменнике площадью 25 м² позволяет получить теплоноситель в виде горячей воды с температурой 65-75^оС в количестве 6 м³/ч, которая была использована для обогрева тепличного хозяйства станции "Подземгаз". Поочередное использование скважин 19 и 20 для подачи воздуха и отходов обеспечивает равномерное распределение продуктов сжигания в выработанном пространстве 21.PRI me R 1. Industrial and household waste is burned in an underground gas generator at the mining allotment of the Podzemgaz station in the Kuznetsk coal basin. At the same time, the existing two wells previously drilled in the coal seam are used as injection 19 and gas outlet 20 wells. To ensure the combustion process of waste with coal, a suction mode of air supply in the amount of 1500-2000 nm ³ / h to the combustion zone 18 is set using the VGDN-17 smoke exhaust fan installed on the gas outlet 20. Depression at the mouth of the gas outlet is up to 3500 MPa. 5-10 tons of coal are burned during the day. As a result of this, a developed space of 5 m ^{3 is formed} , which allows feeding at least 2 m ³ / h of waste into the developed space 21. The increase in the amount of air supplied to 10,000 m ³ / h provides waste incineration up to 10 m ³ / h. This gas generator has 12 wells, which allows to increase the amount of waste burned by 6 times, i.e. up to 60 m ³ / h. An increase in the diameter of the wells to 0.35 m or more makes it possible to reduce the aerodynamic resistance of the combustion section and increase the size of the waste supplied to the gas generator. Flue gas temperature at the wellhead is 170 ^{° C,} recycling heat in the water tube heat exchanger area of 25 m ² provides a coolant in the form of hot water with a temperature of 65-75 ^{° C} in an amount of 6 m ³ / hr, which was used for heating of hothouse Podzemgaz station. The alternate use of wells 19 and 20 for supplying air and waste ensures an even distribution of combustion products in the worked-out space 21.

П р и м е р 2. При подготовке к дожиганию целика угля в районе околоствольного двора шахты "Киреевская-3" в Подмосковном угольном бассейне в выработку околоствольного двора 2 сечением 12,7 м² на длину 120 м были уложены промышленные и бытовые отходы объемом 1100 м³. Через ствол 3 отработанной шахты в выработку 2 подавался воздух в количестве до 2 м³/с. Розжиг был осуществлен дистанционно с помощью нити накаливания. Горение отходов продолжалось 20 сут. При этом в период стабилизации процесса температура газов на устье газоотводящей скважины 4 диаметром 500 мм составляла 130^оС. В результате утилизация тепловой энергии в газотрубном теплообменнике площадью нагрева 50 м² получен теплоноситель в виде горячей воды с температурой 50-70^оС, которая использовалась для обогрева поверхностного комплекса закрытой шахты "Киреевская-3" и подсобного хозяйства. Продукты сжигания были удалены из выработки путем их смыва в зумпф ствола, для чего использовалась вода шахтного водоотлива. Образовавшиеся при сжигании газы направлялись к газоотводящей скважине по подготовленным каналам участка подземного сжигания целика угля. В результате термической подготовки розжигового канала и газоотводящей выработки период выхода участка на стационарный режим, т.е. достижения температуры более 180^оС, сократился на 9 дней. Объем сжигаемых отходов при использовании дополнительных выработок околоствольного двора увеличился в 4 раза. Производительность процесса переработки отходов увеличивается в 3-5 раз при снижении доли окислителя, не принимавшего участия в процессе горения.EXAMPLE 2. In preparation for the burning of a pillar of coal in the area of the near-barrel yard of the Kireyevskaya-3 mine in the Podmoskovny coal basin, industrial and household waste was laid in the production of a near-barrel yard with a section of 12.7 m ² over a length of 120 m 1100 m ³ . Up to 2 m ³ / s of air was supplied through the shaft 3 of the spent mine to the mine 2. Ignition was carried out remotely using an incandescent filament. Waste burning lasted 20 days. In the process a period of stabilization the temperature of flue gases at the mouth of the well 4 a diameter of 500 mm was 130 ^C. As a result of utilization of heat energy in-tube heat exchanger area of 50 m ² was obtained in the form of heat medium, hot water with a temperature of 50-70 ^{° C,} which was used for heating the surface complex of the closed mine "Kireevskaya-3" and a subsidiary farm. Combustion products were removed from the mine by washing them into the sump of the barrel, for which mine drainage water was used. The gases generated during the combustion were directed to the gas outlet well through the prepared channels of the underground coal pillar burning section. As a result of the thermal preparation of the ignition channel and the exhaust gas generation, the period of the site’s transition to the stationary mode, i.e. reaching a temperature of over 180 ^{° C,} it was reduced to 9 days. The amount of waste burned when using additional workings of the near-barrel yard increased 4 times. The productivity of the waste processing increases by 3-5 times with a decrease in the proportion of oxidizing agent that did not take part in the combustion process.

Claims

1. WASTE PROCESSING METHOD, including burning waste in a mine when an oxidizer is fed into the combustion zone, followed by exhaust gas removal to the day surface and utilizing the thermal energy of the gases, characterized in that the waste is fed into the fire face of the underground gas generator, with some of the thermal energy of the gases used for thermal preparation of the next section of underground combustion, and the products of combustion fill the developed space.

2. The method according to claim 1, characterized in that the combustion products are transferred to the worked space of the gas generator by mine water.

3. The method according to claim 1, characterized in that the combustion products are moved into the exhausted space of the gas generator by gas-air flow.