RU2147713C1 - Method of thermal reworking of solid wastes - Google Patents
Method of thermal reworking of solid wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2147713C1 RU2147713C1 RU98118086A RU98118086A RU2147713C1 RU 2147713 C1 RU2147713 C1 RU 2147713C1 RU 98118086 A RU98118086 A RU 98118086A RU 98118086 A RU98118086 A RU 98118086A RU 2147713 C1 RU2147713 C1 RU 2147713C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gases
- pyrolysis
- waste
- temperature
- stage
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 title claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 71
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 30
- 150000001341 alkaline earth metal compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 6
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 3
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 abstract 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 7
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 5
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 5
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229910003439 heavy metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002906 medical waste Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области термической переработки бытовых, промышленных, медицинских и других отходов, конкретнее к способу огневой переработки отходов, и может быть использовано в промышленности и коммунальном хозяйстве. The invention relates to the field of thermal processing of household, industrial, medical and other waste, and more particularly to a method for the fire processing of waste, and can be used in industry and municipal services.
Известен способ термической переработки отходов, включающий сушку отходов, пиролиз подсушенных отходов с разделением на твердую и газообразную составляющие, удаление газообразной составляющей и введение ее в контакт с жидким слоем с последующей химико-термической обработкой компонентами твердой составляющей, образовавшей жидкий слой (патент Германии N 3940830, кл. F 23 G 5/027). A known method for the thermal processing of waste, including drying waste, pyrolysis of dried waste with separation into solid and gaseous components, removing the gaseous component and bringing it into contact with the liquid layer, followed by chemical-thermal treatment of the components of the solid component, forming the liquid layer (German patent N 3940830 Cl F 23 G 5/027).
Недостатком этого способа является низкая степень обработки вредных и токсичных соединений, находящихся как в газе, так и в твердой составляющей пиролиза. The disadvantage of this method is the low degree of processing of harmful and toxic compounds located both in the gas and in the solid component of pyrolysis.
Известен способ термической переработки твердых отходов, включающий стадию предварительной сушки отходов, стадию пиролиза высушенных отходов с разделением их на твердый остаток и газы, стадию высокотемпературной обработки твердого остатка и газов пиролиза в шлакометаллическом расплаве в присутствии соединений щелочно-земельных металлов в ванне термической печи (патент России N 2104445, МКИ F 23 G 5/027). A known method of thermal processing of solid waste, including the stage of preliminary drying of waste, the stage of pyrolysis of the dried waste with separation of them into solid residue and gases, the stage of high-temperature processing of solid residue and pyrolysis gases in a slag metal melt in the presence of alkaline-earth metal compounds in the bath of a thermal furnace (patent Russia N 2104445, MKI F 23 G 5/027).
Недостатком данного способа, принятого в качестве наиболее близкого аналога, является низкая эффективность обезвреживания как газов, так и твердого остатка. Стадии сушки и пиролиза фактически совмещены во времени и пространстве. Газы этих стадий объединены и направляются в термическую печь с низким температурным потенциалом. Практика показывает, что как бытовые, так и промышленные и медицинские отходы содержат соединения хлора, фтора, серы, фосфора и другие, которые при термическом разложении образуют кислые газы, диоксины, фураны, полиароматические углеводороды и другие соединения, наличие которых в продуктах термопереработки отходов требует дополнительных мероприятий для их устранения: определенного температурного уровня, времени пребывания, окислительной или восстановительной среды и тому подобные условия. The disadvantage of this method, adopted as the closest analogue, is the low efficiency of the neutralization of both gases and solid residue. The stages of drying and pyrolysis are actually combined in time and space. The gases of these stages are combined and sent to a thermal furnace with a low temperature potential. Practice shows that both household and industrial and medical wastes contain compounds of chlorine, fluorine, sulfur, phosphorus and others, which, when thermally decomposed, form acid gases, dioxins, furans, polyaromatic hydrocarbons and other compounds whose presence in waste heat treatment products requires additional measures to eliminate them: a certain temperature level, residence time, oxidizing or reducing environment and the like conditions.
Настоящее изобретение направлено на обеспечение оптимальных условий термической переработки твердых отходов и, следовательно, в целом - на повышение эффективности очистки газов и твердого остатка от токсичных соединений. The present invention is aimed at providing optimal conditions for the thermal processing of solid waste and, therefore, in General, to improve the efficiency of purification of gases and solid residue from toxic compounds.
Указанные технические результаты могут быть получены за счет того, что в способе термической переработки твердых бытовых отходов, включающем стадию предварительной сушки отходов, стадию пиролиза высушенных отходов с разделением их на твердый остаток и газы, стадию высокотемпературной отработки зольного остатка и газы пиролиза шлакометаллическим расплавом в присутствии соединений щелочно-земельных металлов в ванне термической печи, отходящие газы предварительной сушки и газы стадии обработки твердого остатка и газов пиролиза в ванне термической печи направляют в реактор для дожигания, предварительную сушку отходов осуществляют продуктами дожигания газов, стадию пиролиза высушенных отходов осуществляют при температуре 700-900oC и коэффициенте расхода воздуха 0,5-0,6, а обработку твердого остатка и газов пиролиза ведут при температуре 1300-1500oC и коэффициенте расхода воздуха 1,05-1,2, при этом предварительную сушку и дожигание газов в реакторе проводят в присутствии нейтрализующих реагентов - соединений щелочных металлов.These technical results can be obtained due to the fact that in the method of thermal processing of solid household waste, which includes the stage of preliminary drying of the waste, the stage of pyrolysis of the dried waste with separation of them into solid residue and gases, the stage of high-temperature mining of the ash residue and pyrolysis gases with cinder metal melt in the presence of compounds of alkaline earth metals in the bath of the thermal furnace, exhaust gases of preliminary drying and gases of the stage of processing the solid residue and pyrolysis gases in the baths heat-treating furnace to the reactor for post-combustion, pre-drying of waste products carried afterburning gases dried waste pyrolysis step is carried out at a temperature of 700-900 o C and an air flow rate of 0.5-0.6 and the treatment and solid pyrolysis gas is carried out at a temperature 1300-1500 o C and an air flow coefficient of 1.05-1.2, while the preliminary drying and afterburning of gases in the reactor is carried out in the presence of neutralizing reagents - compounds of alkali metals.
Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.
Осуществление предварительной сушки отходов продуктами дожигания газов позволяет исключить расход топлива на процесс, повысить его надежность, а также улучшить экологические показатели по выбросам за счет рецикла газов. В этом случае сушильным агентом являются дымовые газы, содержащие значительное количество водяных паров, что позволяет интенсифицировать процесс сушки за счет увеличения парциального давления водяных паров у поверхности испарения, что увеличивает движущую силу испарения. The implementation of preliminary drying of waste products with afterburning gases eliminates the fuel consumption for the process, improves its reliability, as well as improves the environmental performance of emissions through gas recycling. In this case, the drying agent is flue gases containing a significant amount of water vapor, which allows to intensify the drying process by increasing the partial pressure of water vapor at the evaporation surface, which increases the driving force of evaporation.
Ведение сушки в присутствии щелочного реагента позволяет практически подготовить механическую смесь кислых компонентов с нейтрализующей добавкой - соединениями щелочных металлов, и при испарении в процессе сушки этих компонентов (как отходов, так и щелочи) провести нейтрализацию их в газовой фазе на стадии сушки. Conducting drying in the presence of an alkaline reagent makes it possible to practically prepare a mechanical mixture of acidic components with a neutralizing additive - alkali metal compounds, and when these components (both waste and alkali) are evaporated during drying, they are neutralized in the gas phase at the drying stage.
На стадии сушки возможно использование только соединений щелочных металлов, так как в случае использования соединений щелочно-земельного металла перевод его в газовую фазу на этой стадии невозможен из-за малой летучести и, следовательно, нейтрализации кислых газов на этой стадии процесса не произойдет. At the drying stage, it is possible to use only alkali metal compounds, since in the case of using alkaline earth metal compounds, its transfer to the gas phase at this stage is impossible due to low volatility and, therefore, neutralization of acid gases at this stage of the process will not occur.
Ведение процесса пиролиза высушенных отходов при температуре 700-900oC и коэффициенте расхода воздуха 0,5-0,6 позволяет сохранить твердый коксовый остаток для последующей стадии обработки твердого остатка и газов пиролиза шлакометаллическим расплавом и значительно снизить расход энергии на эту стадию. Кроме того, кокс позволяет осуществить на стадии электротермического дожигания высокотемпературную сорбцию NOx и других токсичных компонентов, в том числе тяжелых металлов. Температурный интервал стадии пиролиза 700-900oC обеспечивает ведение процесса без расплавления твердого коксового остатка, что исключает разрушение футеровки жидким шлаком, испарение и вынос с газами тяжелых металлов, а также позволяет предотвратить образование NOx.The process of pyrolysis of dried waste at a temperature of 700-900 o C and an air flow coefficient of 0.5-0.6 allows you to save solid coke residue for the next stage of processing the solid residue and pyrolysis gases with a slag metal melt and significantly reduce energy consumption at this stage. In addition, coke allows high-temperature sorption of NO x and other toxic components, including heavy metals, to be carried out at the stage of electrothermal afterburning. The temperature interval of the pyrolysis stage 700-900 o C provides the process without melting the solid coke residue, which eliminates the destruction of the lining with liquid slag, evaporation and removal of gases with heavy metals, and also prevents the formation of NO x .
При осуществлении пиролиза высушенных отходов при температуре ниже 700oC резко падает интенсивность процесса и требуется подвод дополнительного тепла. При этом выход газа увеличивается, а выход кокса уменьшается, что неблагоприятно сказывается на последующей стадии термического дожигания. Кроме того, образуется значительное количество смол, что неблагоприятно сказывается на транспортировке отходов на последующую стадию.When carrying out the pyrolysis of dried waste at temperatures below 700 o C, the intensity of the process drops sharply and additional heat is required. In this case, the gas yield increases, and the coke yield decreases, which adversely affects the subsequent stage of thermal afterburning. In addition, a significant amount of resins is formed, which adversely affects the transportation of waste to the next stage.
При температуре выше 900oC увеличивается испарение тяжелых металлов и хлоридов, улавливание которых требует повышенных затрат, что снижает эффективность процесса термической переработки отходов.At temperatures above 900 o C increases the evaporation of heavy metals and chlorides, the capture of which requires increased costs, which reduces the efficiency of the process of thermal processing of waste.
При ведении процесса пиролиза с коэффициентом расхода воздуха менее 0,5 пиролиз высушенных отходов нереализуем без использования дополнительного источника тепла. When conducting the pyrolysis process with an air flow coefficient of less than 0.5, the pyrolysis of dried waste cannot be realized without the use of an additional heat source.
При ведении процесса пиролиза с коэффициентом расхода воздуха более 0,6 происходит резкий подъем температуры, что приводит к шлакообразованию, испарению тяжелых металлов и образованию NOx, что, в свою очередь, снижает эффективность процесса термопереработки отходов, требует дополнительных затрат.When conducting the pyrolysis process with an air flow coefficient of more than 0.6, a sharp rise in temperature occurs, which leads to slag formation, evaporation of heavy metals and the formation of NO x , which, in turn, reduces the efficiency of the waste heat treatment process, requires additional costs.
Процесс обработки твердого зольного остатка и газов пиролиза проводят при температуре 1300-1500oC и коэффициенте расхода воздуха 1,05-1,2. Это позволяет осуществить полную термическую деструкцию отходов, исключить образование в продуктах термопереработки высокотоксичных диоксинов и фуранов и получить товарный продукт (гранулированный шлак), пригодный для дальнейшего использования.The process of processing solid ash residue and pyrolysis gases is carried out at a temperature of 1300-1500 o C and an air flow coefficient of 1.05-1.2. This allows for complete thermal destruction of the waste, to eliminate the formation of highly toxic dioxins and furans in thermal processing products, and to obtain a marketable product (granular slag) suitable for further use.
Снижение температурного уровня процесса ниже 1300oC приводит к настылеобразованию на стенках плавильной ванны и затрудняет выпуск шлака.The decrease in the temperature level of the process below 1300 o C leads to nastyleobrazovanie on the walls of the melting bath and makes it difficult to produce slag.
Увеличение температуры процесса обработки зольного остатка выше 1500oC приводит к перерасходу энергии на проведение процесса, разрушению футеровки стен и свода плавильной печи.An increase in the temperature of the processing of the ash residue above 1500 o C leads to an excessive consumption of energy for the process, the destruction of the lining of the walls and the arch of the melting furnace.
Ведение процесса обработки зольного остатка и газов шлакометаллическим расплавом при кислородном эквиваленте менее 1,05 приводит к неполному выжиганию органических компонентов. Остатки органического углерода обнаруживаются в шлаке. The process of processing the ash residue and gases with a slag metal melt with an oxygen equivalent of less than 1.05 leads to incomplete burning of organic components. Residues of organic carbon are found in the slag.
Ведение процесса обработки шлакометаллическим расплавом при коэффициенте расхода воздуха более 1,2 нецелесообразно вследствие перерасхода энергии, что снижает эффективность процесса термопереработки отходов, увеличивает эксплуатационные затраты. The process of processing slag metal melt with a coefficient of air consumption of more than 1.2 is impractical due to energy overruns, which reduces the efficiency of the process of heat treatment of waste, increases operating costs.
Обработка зольного остатка и газов пиролиза шлакометаллическим расплавом осуществляется в присутствии соединений щелочно-земельных металлов, что обеспечивает высокую эффективность процесса химико-термической обработки как зольного остатка, так и газов пиролиза. Образующиеся при этом минеральные вещества и соли тяжелых металлов не выносятся с газами, а остаются в шлаке, который после выпуска остекловывается и может быть использован в дальнейшем для производства, например, строительных материалов: керамических плиток, базальта и тому подобного. Подача на эту стадию переработки отходов соединений щелочно-земельного металла позволяет провести нейтрализацию в жидкой ванне при высокой температуре и достаточном времени обработки. The ash residue and pyrolysis gases are treated with a slag metal melt in the presence of alkaline earth metal compounds, which ensures high efficiency of the process of chemical-thermal treatment of both the ash residue and pyrolysis gases. The mineral substances and salts of heavy metals formed in this process are not removed with gases, but remain in the slag, which, after its release, vitrifies and can be used in the future for the production of, for example, building materials: ceramic tiles, basalt, and the like. Submission to this stage of the processing of waste compounds of alkaline earth metal allows neutralization in a liquid bath at high temperature and sufficient processing time.
Подача газов пиролиза отдельно от газов сушки на контактирование со шлакометаллическим расплавом позволяет осуществить их химико-термическую обработку компонентами шлака, связать токсичные кислые газы в минеральные соли и вывести их из процесса в виде остеклованного шлака. Летучие соединения тяжелых металлов, присутствующие в газах, улавливаются шлаком и частично восстанавливаются углеродом и переходят в металл, частично выводятся в остеклованном шлаке. Диоксины, фураны, полиароматические углеводороды газов в условиях высоких температур (1300 - 1500oC) разлагаются и окисляются. Пылевидные частицы, находящиеся в газах, также улавливаются шлаком.The supply of pyrolysis gases separately from the drying gases for contacting with the slag-metal melt allows them to be chemically-thermally treated by the components of the slag, to bind the toxic acid gases into mineral salts and remove them from the process in the form of vitrified slag. Volatile compounds of heavy metals present in gases are trapped in slag and partially reduced by carbon and converted to metal, partially removed in vitrified slag. Dioxins, furans, polyaromatic hydrocarbon gases at high temperatures (1300 - 1500 o C) decompose and oxidize. Dust particles in gases are also trapped in slag.
Дожигание газов сушки и пиролиза проводят в присутствии соединений щелочных металлов, что позволяет нейтрализовать проскок на стадии сушки кислых газовых компонентов. Реакция нейтрализации происходит в газовой фазе при высокой интенсивности с малым расходом нейтрализующего реагента. The afterburning of drying and pyrolysis gases is carried out in the presence of alkali metal compounds, which allows to neutralize the slip at the stage of drying of acid gas components. The neutralization reaction occurs in the gas phase at high intensity with a low consumption of neutralizing reagent.
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
Твердые отходы подвергают предварительной сушке продуктами дожигания газов сушки и пиролиза в реакторе, содержащими значительное количество водяных паров. В процессе сушки в сушильную камеру подают щелочной нейтрализующий реагент - соединение щелочного металла, что позволяет нейтрализовать кислые газы. Сушка проводится при умеренных температурах (200- 300oC), что обеспечивает испарение влаги и практически исключает испарение органических компонентов подогреваемых отходов.Solid waste is subjected to preliminary drying by the products of the afterburning of drying gases and pyrolysis in a reactor containing a significant amount of water vapor. During the drying process, an alkaline neutralizing reagent, an alkali metal compound, is fed into the drying chamber, which allows neutralizing acid gases. Drying is carried out at moderate temperatures (200-300 o C), which provides evaporation of moisture and virtually eliminates the evaporation of the organic components of the heated waste.
Газы стадии сушки содержат незначительное количество органических компонентов и направляются в реактор на дожигание совместно с газом, отходящим из плавильной ванны. The gases of the drying stage contain a small amount of organic components and are sent to the reactor for afterburning together with the gas leaving the melting bath.
Подсушенные отходы поступают в пиролизную камеру. Пиролиз отходов проводят при температуре 700 - 900oC и коэффициенте расхода воздуха 0,5-0,6, что позволяет получить твердый коксовый остаток и исключить смолообразование.Dried waste enters the pyrolysis chamber. Waste pyrolysis is carried out at a temperature of 700 - 900 o C and an air flow coefficient of 0.5-0.6, which allows to obtain a solid coke residue and to exclude gumming.
Твердый зольный остаток поступает на стадию термической, например, электротермической обработки шлакометаллическим расплавом, наведенным в плавильной ванне. Обработка проводится в присутствии соединения щелочно-земельного металла - нейтрализующего реагента, который подается в плавильную ванну. Процесс проводят при температуре 1300 - 1500oC и коэффициенте расхода воздуха 1,05 - 1,2. Это позволяет выжечь органические компоненты зольного остатка, перевести в шлак оксиды тяжелых металлов, остекловать их и использовать выпускаемый из печи шлак для производства строительных материалов. Присутствующие в зольном остатке органические компоненты на этой стадии подвергаются химико-термической обработке. Температурный уровень и время пребывания обеспечивают полную деструкцию и исключают наличие диоксинов и фуранов в жидком шлаке. Одновременно с обработкой зольного остатка осуществляется и термохимическая обработка пиролизного газа компонентами жидкого шлака и нейтрализующими присадками.The solid ash residue enters the stage of thermal, for example, electrothermal treatment, with cinder metal melt induced in a melting bath. Processing is carried out in the presence of an alkaline earth metal compound - a neutralizing reagent, which is fed into the melting bath. The process is carried out at a temperature of 1300 - 1500 o C and an air flow coefficient of 1.05 - 1.2. This allows you to burn out the organic components of the ash residue, convert heavy metal oxides into slag, vitrify them and use the slag discharged from the furnace to produce building materials. Organic components present in the ash residue at this stage are subjected to chemical-thermal treatment. The temperature level and residence time provide complete destruction and exclude the presence of dioxins and furans in liquid slag. Simultaneously with the processing of the ash residue, thermochemical treatment of the pyrolysis gas with liquid slag components and neutralizing additives is also carried out.
Газообразные продукты стадии обработки шлакометаллическим расплавом подаются в реактор, где они за счет своего высокого температурного потенциала используются для прокалки газов сушки, что позволяет значительно сократить расход топлива, необходимого для дожигания газов сушки. Для исключения возможного выхода в атмосферу кислых газов вследствие проскока этих газов на стадии сушки из-за низкого температурного уровня, процесс дожига газов в реакторе проводят в присутствии щелочного реагента - соединения щелочного металла. Gaseous products of the slag metal processing stage are fed to the reactor, where they are used due to their high temperature potential for calcining the drying gases, which can significantly reduce the fuel consumption required for afterburning the drying gases. To exclude the possible escape of acidic gases into the atmosphere due to the leakage of these gases at the drying stage due to the low temperature level, the gas afterburning process in the reactor is carried out in the presence of an alkaline reagent - an alkali metal compound.
Газообразные продукты термопереработки отходов после реактора частично направляют на стадию сушки, а остальное - на очистку от пыли известными методами и выбрасывают в атмосферу. The gaseous products of the waste heat treatment after the reactor are partially sent to the drying stage, and the rest is sent to dust removal by known methods and emitted into the atmosphere.
Пример осуществления способа. An example implementation of the method.
На экспериментальной установке АО ВНИИЭТО производительностью 180 - 200 кг/час подвергались переработке твердые бытовые отходы, содержащие бумагу, пищевые отходы, дерево, текстиль, кожу, резину, кости, полимерные материалы, металл, стекло, шлаки и другие материалы. Solid waste wastes containing paper, food waste, wood, textiles, leather, rubber, bones, polymeric materials, metal, glass, slags and other materials were processed at the VNIIETO JSC experimental facility with a productivity of 180-200 kg / h.
Отходы загружались во вращающийся барабан, где подогревались отбираемым из реактора газом до температуры 200-300oC. В процессе сушки в барабан впрыскивался 10%-ый раствор соды. Из сушильного барабана подогретые отходы подавались на наклонный под пиролизной камеры, где проводилось их пиролитическое разложение на газообразную и твердую составляющие при температуре 700 - 900oC. Окислитель подавался через трубчатые толкатели, расположенные в поду пиролизной камеры, при этом коэффициент расхода воздуха поддерживался в пределах 0,5 - 0,6. Образующийся зольный остаток из пиролизной камеры поступал в плавильную ванну электропечи. Попадающие в плавильную ванну обезвоженные и разогретые до 900oC остатки керамической части отходов с остатками углеродистой составляющей шихты попадают на поверхность шлака, разогреваемого графитовым электродом до температуры 1300- 1500oC. Шлаковая ванна поддерживалась в жидком состоянии за счет пропускания через нее электрического тока силой 3,5-5 кА, который подводился от источника питания с помощью графитового электрода. Пиролизные газы также попадают в электрическую печь и омывают поверхность шлака, подвергаясь воздействию высоких температур. В процессе обработки зольного остатка и газов шлакометаллическим расплавом в печь подаются кальцийсодержащие добавки. Основное назначение кальцийсодержащих добавок - связать хлор, фтор и другие галогены, а также серу, фосфор в прочные шпинели с оксидами кремния и алюминия, что позволяет в определенной степени предотвратить образование диоксинов и фуранов на последующих элементах газового тракта, а также снизить вероятность "проскока" сернистого и фосфорного ангидридов в дымовую трубу. В процессе обработки зольного остатка и пиролизных газов шлакометаллической смесью в плавильной печи поддерживается кислородный эквивалент в пределах 1,05 - 1,2, чем обеспечивается полное дожигание органических компонентов зольного остатка. Оксиды меди, хрома, марганца и ряда других металлов, находящиеся в зольном остатке, в значительной степени восстанавливаются твердым углеродом или его оксидом, образуя на подине плавильной ванны слой чугуна, легированного этими металлами. Невосстановленные оксиды тяжелых металлов попадают в шлак, окрашивая его в различный цвет. По мере накопления массы жидкого слоя чугуна и шлака осуществляется их периодический выпуск через леточные отверстия.The waste was loaded into a rotating drum, where it was heated with gas taken from the reactor to a temperature of 200-300 o C. During the drying process, a 10% soda solution was injected into the drum. From the dryer drum, heated wastes were fed to an inclined chamber under the pyrolysis chamber, where they were pyrolytically decomposed into gaseous and solid components at a temperature of 700 - 900 o C. The oxidizing agent was fed through tubular pushers located in the bottom of the pyrolysis chamber, while the air flow coefficient was maintained within 0.5 - 0.6. The resulting ash residue from the pyrolysis chamber entered the melting bath of the electric furnace. The dehydrated and heated to 900 ° C residues of the ceramic part of the waste with the residues of the carbon constituent of the charge falling into the melting bath fall on the surface of the slag heated by a graphite electrode to a temperature of 1300 - 1500 o C. The slag bath was maintained in a liquid state by passing electric current through it 3.5-5 kA, which was supplied from a power source using a graphite electrode. Pyrolysis gases also enter the electric furnace and wash the surface of the slag, subject to high temperatures. In the process of processing the ash residue and gases with a slag metal melt, calcium-containing additives are fed into the furnace. The main purpose of calcium-containing additives is to bind chlorine, fluorine and other halogens, as well as sulfur, phosphorus into strong spinels with silicon and aluminum oxides, which to some extent prevents the formation of dioxins and furans on the subsequent elements of the gas path, as well as reduces the likelihood of "slip" sulfur and phosphoric anhydrides in the chimney. In the process of processing the ash residue and pyrolysis gases with a slag metal mixture in the melting furnace, the oxygen equivalent is maintained in the range of 1.05 - 1.2, which ensures complete afterburning of the organic components of the ash residue. The oxides of copper, chromium, manganese, and a number of other metals in the ash residue are largely reduced by solid carbon or its oxide, forming a layer of cast iron alloyed with these metals on the bottom of the melting bath. Unreduced oxides of heavy metals fall into the slag, staining it in a different color. As the mass of the liquid layer of pig iron and slag accumulates, they are periodically released through the air holes.
Газы сушки и пиролиза подаются в реактор для нейтрализации "проскочивших" кислых газов и окислов азота. В реактор впрыскивается щелочной нейтрализатор - сода. Очищенные газы из реактора частично подаются в барабан для сушки отходов, а основная часть передается в систему пылеочистки и выбрасывается затем в атмосферу. Drying and pyrolysis gases are fed into the reactor to neutralize the leaked acid gases and nitrogen oxides. An alkaline neutralizer, soda, is injected into the reactor. The purified gases from the reactor are partially fed into the drum for drying the waste, and the main part is transferred to the dust cleaning system and then released into the atmosphere.
Сравнение предложенного способа термической переработки твердых отходов с известными способами показало, что содержание вредных и токсичных веществ на входе в систему пылегазоочистки при использовании заявляемого способа снижается в несколько раз. Так, содержание хлористого и фтористого водорода снижается в 2-3 раза, окислов азота - на 20-30%, оксидов и диоксидов углерода в 1,5-2,0 раза, полиароматических водородов в 1,5-1,8 раза. Comparison of the proposed method for the thermal processing of solid waste with known methods showed that the content of harmful and toxic substances at the entrance to the dust and gas cleaning system when using the proposed method is reduced several times. So, the content of hydrogen chloride and fluoride is reduced by 2-3 times, nitrogen oxides - by 20-30%, carbon oxides and dioxides by 1.5-2.0 times, polyaromatic hydrogens by 1.5-1.8 times.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98118086A RU2147713C1 (en) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | Method of thermal reworking of solid wastes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98118086A RU2147713C1 (en) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | Method of thermal reworking of solid wastes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2147713C1 true RU2147713C1 (en) | 2000-04-20 |
Family
ID=20210950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98118086A RU2147713C1 (en) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | Method of thermal reworking of solid wastes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2147713C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2226649C2 (en) * | 2002-06-10 | 2004-04-10 | Калинин Александр Валерьевич | Domestic and other organic waste incinerator |
| RU2342598C1 (en) * | 2007-02-27 | 2008-12-27 | Анатолий Павлович Кузнецов | Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling |
| RU2342599C1 (en) * | 2007-02-27 | 2008-12-27 | Анатолий Павлович Кузнецов | Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling |
| RU2740015C1 (en) * | 2019-12-03 | 2020-12-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" | Method of cleaning off-gases from chlorine and sulfur oxide to obtain binder |
| RU2768146C1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-03-23 | Самуил Вульфович Гольверк | Method of recycling medical waste |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4574714A (en) * | 1984-11-08 | 1986-03-11 | United States Steel Corporation | Destruction of toxic chemicals |
| US5396850A (en) * | 1991-12-06 | 1995-03-14 | Technological Resources Pty. Limited | Treatment of waste |
| RU2062284C1 (en) * | 1994-06-23 | 1996-06-20 | Институт химической физики в Черноголовке РАН | Method to process inflammable wastes like worn tires or similar rubber wastes |
| RU2104445C1 (en) * | 1993-04-16 | 1998-02-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Термоэкология" | Method of thermal processing of waste |
-
1998
- 1998-09-30 RU RU98118086A patent/RU2147713C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4574714A (en) * | 1984-11-08 | 1986-03-11 | United States Steel Corporation | Destruction of toxic chemicals |
| US5396850A (en) * | 1991-12-06 | 1995-03-14 | Technological Resources Pty. Limited | Treatment of waste |
| RU2104445C1 (en) * | 1993-04-16 | 1998-02-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Термоэкология" | Method of thermal processing of waste |
| RU2062284C1 (en) * | 1994-06-23 | 1996-06-20 | Институт химической физики в Черноголовке РАН | Method to process inflammable wastes like worn tires or similar rubber wastes |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Беньямовский Д.Н., Тарасов Н.М. Переработка твердых бытовых и некоторых промышленных отходов методом высокотемпературного пиролиза, обзорная информация. Проблемы больших городов.-М.: МГЦНТИ, вып. IX, 1981, с.3-9. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2226649C2 (en) * | 2002-06-10 | 2004-04-10 | Калинин Александр Валерьевич | Domestic and other organic waste incinerator |
| RU2342598C1 (en) * | 2007-02-27 | 2008-12-27 | Анатолий Павлович Кузнецов | Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling |
| RU2342599C1 (en) * | 2007-02-27 | 2008-12-27 | Анатолий Павлович Кузнецов | Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling |
| RU2740015C1 (en) * | 2019-12-03 | 2020-12-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" | Method of cleaning off-gases from chlorine and sulfur oxide to obtain binder |
| RU2768146C1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-03-23 | Самуил Вульфович Гольверк | Method of recycling medical waste |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2095131C1 (en) | Method for rendering harmless of effluent gases of waste burning units and device for its embodiment | |
| CN108559857B (en) | Waste mercury catalyst mercury recovery and slag harmless treatment process | |
| ES2181918T3 (en) | METHOD AND APPLIANCE FOR WASTE TREATMENT. | |
| RU2338122C1 (en) | Method for recycling of wastes that contain organics | |
| EP0972577B1 (en) | Method for recovering phosphorus from organic sludge | |
| RU2147713C1 (en) | Method of thermal reworking of solid wastes | |
| RU2104445C1 (en) | Method of thermal processing of waste | |
| RU2166697C1 (en) | Plant for receiving moisture from air | |
| JPH01127100A (en) | Method for heat-treatment of waste | |
| RU2135895C1 (en) | Domestic waste combustion plant | |
| CA2607797C (en) | Method for recovering metals from waste and other materials comprising organic components | |
| RU2697274C1 (en) | Method of processing solid municipal and industrial wastes | |
| CN113124411A (en) | Fluorine-containing hazardous waste treatment process | |
| KR100315906B1 (en) | Method of treating chlorine-containing plastic wastes | |
| JP4701847B2 (en) | Method for inhibiting formation of organochlorine compound and method for producing cement | |
| CN115536231A (en) | A kind of resource treatment method of oily sludge | |
| JP3391263B2 (en) | Method for recovering phosphorus from incinerated ash containing phosphorus | |
| JP3642995B2 (en) | Processing apparatus, processing method, and method for producing detoxified object to be processed | |
| RU2353857C1 (en) | Method for recycling of liquid wastes | |
| JP3982040B2 (en) | Method and apparatus for treating halogen-containing materials | |
| JP2004298828A (en) | Recycling resource material and its manufacturing method | |
| JP2001061990A (en) | Treatment for pyrolyzing halogenide such as pcb | |
| JP3921044B2 (en) | Waste gasification melting treatment facility dust collection method | |
| JP2004298825A (en) | Dried goods resource material, carbonized product resource material and their manufacturing method | |
| RU2504719C1 (en) | Heat treatment method of mechanically dewatered sludge |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061001 |