RU2697274C1 - Method of processing solid municipal and industrial wastes - Google Patents
Method of processing solid municipal and industrial wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2697274C1 RU2697274C1 RU2018141008A RU2018141008A RU2697274C1 RU 2697274 C1 RU2697274 C1 RU 2697274C1 RU 2018141008 A RU2018141008 A RU 2018141008A RU 2018141008 A RU2018141008 A RU 2018141008A RU 2697274 C1 RU2697274 C1 RU 2697274C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- waste
- gases
- slag
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 13
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 abstract 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 abstract 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 6
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- KXGVEGMKQFWNSR-LLQZFEROSA-N deoxycholic acid Chemical compound C([C@H]1CC2)[C@H](O)CC[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@H]([C@@H](CCC(O)=O)C)[C@@]2(C)[C@@H](O)C1 KXGVEGMKQFWNSR-LLQZFEROSA-N 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000028016 temperature homeostasis Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/20—Waste processing or separation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области термических методов обезвреживания твердых коммунальных и промышленных отходов, для обеспечения их утилизации и получения при этом пригодных для реализации продуктов.The invention relates to the field of thermal methods for the disposal of solid municipal and industrial waste, to ensure their disposal and to obtain suitable products for sale.
В настоящее время в мировой практике применяется более десятка технологий сжигания твердых коммунальных отходов (ТКО). Самой распространенной является технология сжигания в слоевой топке на колосниковых решетках. Сжигание отходов в топках в псевдоожиженном слоем широко распространено в Японии. В США работает технология по сжиганию отходов в циркулирующем псевдоожиженном слое.Currently, more than a dozen technologies for burning solid municipal waste (MSW) are used in world practice. The most common is the technology of burning in a layered furnace on grates. The combustion of waste in fluidized bed furnaces is widespread in Japan. A circulating fluidized bed incineration technology is operating in the United States.
Главным недостатком вышеперечисленных технологий ввиду низкой температуры горения является образование в отходящих газах полиароматических углеводородов (ПАУ) и диоксинов.The main disadvantage of the above technologies due to the low combustion temperature is the formation of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) and dioxins in the exhaust gases.
Технология переработки отходов в расплавленном шлаке (ПОРШ) при всей сложности системы газоочистки малоэффективна в смысле осаждения образующихся аэрозолей на сажистых образованиях, следовательно, и очистки от диоксинов, не гарантирует необходимую экологическую обработку.The technology for processing waste in molten slag (SORF), despite the complexity of the gas purification system, is ineffective in the sense of deposition of aerosols formed on soot formations, and therefore, purification from dioxins does not guarantee the necessary environmental treatment.
Известна печь Ванюкова и ее использование для решения проблемы переработки твердых бытовых отходов [Институт «ГИНЦветМет» Гречко А.В., Калнин Е.И., Денисов В.Ф. Печь Ванюкова и ее использование для решения проблемы твердых бытовых отходов // Металлы. - 1998. - №6, с. 3-11]. На ее основе совместно с другими организациями разработана экологически чистая технология переработки ТКО и промышленных отходов. Она базируется на плавке в расплаве шлака, продуваемом (барботируемом) газовыми струями. Сущность технологии заключается в плавке отходов при условиях, обеспечивающих отсутствие высокотоксичных соединений (диоксинов, фуранов и др.) уже на выходе газопылевого потока из печи. По сравнению с существующими способами переработки ТКО (например, в печах-котлоагрегатах с колосниковыми решетками) имеет высокие температуры 1250-1400°С, окислительную среду (коэффициент избытка окислителя α=1,05-1,2), определенную длительность пребывания газов (2-4 с и более), «термическую мгновенность» в процессе плавки. Последнее условие обеспечивается в печи Ванюкова (ПВ) благодаря специфической гидроаэродинамической обстановке в рабочем пространстве («барботажный эффект»).The Vanyukov furnace is known and its use for solving the problem of processing solid domestic waste [Institute GINCvetMet Grechko A.V., Kalnin E.I., Denisov V.F. Vanyukov furnace and its use to solve the problem of municipal solid waste // Metals. - 1998. - No. 6, p. 3-11]. On its basis, together with other organizations, an environmentally friendly technology for the processing of solid waste and industrial waste has been developed. It is based on melting in a slag melt, blown (sparged) by gas jets. The essence of the technology lies in the melting of waste under conditions ensuring the absence of highly toxic compounds (dioxins, furans, etc.) already at the exit of the gas and dust stream from the furnace. Compared with the existing methods of MSW processing (for example, in boiler furnaces with grates), it has high temperatures of 1250-1400 ° C, an oxidizing environment (coefficient of excess oxidizer α = 1.05-1.2), a certain duration of gas residence (2 -4 s or more), “thermal instantness” in the process of melting. The latter condition is ensured in the Vanyukov furnace (PV) due to the specific hydroaerodynamic situation in the working space (“bubble effect”).
Эта технология прошла крупномасштабные испытания на специально переоборудованной под этот вид перерабатываемого сырья (ТКО) установке ПВ на Рязанском опытно-экспериментальном металлургическом заводе ГИНЦветМет.This technology has passed large-scale tests on a PV installation at the Ryazan experimental metallurgical plant GINCvetMet specially converted for this type of processed raw material (MSW).
Переработка ТКО и промышленных отходов в печах Ванюкова, однако, имеет ограничения по скоростям протекающих процессов вследствие использования сравнительно малоэффективных барботажных процессов. Устройство печей не позволяет получать шлак, свободный от тяжелых металлов, пригодный для использования, например, в производстве строительных материалов, так как эти печи предусматривают проведение только одного вида технологических процессов, в данном конкретном случае окислительных. При этом отсутствуют восстановительные процессы. Кроме того, при создании большого количества кислорода в отходящих окислительных газах при переработке низкокалорийного сырья для создания высокотемпературного процесса потребуется использование чисто кислородного дутьевого газа, что потребует дополнительных как капитальных, так и эксплуатационных затрат. Учитывая непостоянство состава ТКО, необходимо включение специальных подготовительных операций по подготовке сырья к переработке из-за отсутствия в указанных способах оперативных систем терморегулирования.The processing of solid waste and industrial waste in Vanyukov’s furnaces, however, has limitations on the speed of the ongoing processes due to the use of relatively inefficient bubbling processes. The arrangement of furnaces does not allow obtaining slag free of heavy metals, suitable for use, for example, in the production of building materials, since these furnaces provide for only one type of technological process, in this particular case, oxidative. There are no recovery processes. In addition, when creating a large amount of oxygen in the exhaust oxidizing gases during the processing of low-calorie raw materials, a pure oxygen blast gas will be required to create a high-temperature process, which will require additional capital and operating costs. Given the inconsistency of the composition of MSW, it is necessary to include special preparatory operations for the preparation of raw materials for processing due to the lack of operational thermal control systems in these methods.
Известен способ переработки твердых коммунальных и промышленных отходов [патент RU 2563374, МПК В09В 3/00, опуб. 20.09.2015 г., бюл. 26 (прототип)], включающий плавку в расплаве шлака, продуваемого газовыми струями, в котором плавку осуществляют по газлифтной технологии в циркулирующем расплаве шлака. Отходы дозируются в нисходящий канал газлифта окислительной зоны, где под действием перегретого циркулирующего шлака проходит деструкция отходов, и переход минеральной части отходов в шлак. Твердые, жидкие и газообразные продукты деструкции органического происхождения поступают под действием дутьевых газов совместно с циркулирующим шлаком в газлифт, где под действием кислорода воздуха с α≥1,05 окисляются до элементарных соединений без образования сажистых продуктов и сложных полиароматических соединений и соединений диоксинового ряда.A known method of processing solid municipal and industrial waste [patent RU 2563374, IPC V09B 3/00, publ. September 20, 2015, bull. 26 (prototype)], including melting in a slag melt blown by gas jets, in which melting is carried out by gas lift technology in a circulating slag melt. Waste is metered into the downward channel of the oxidizing zone gas lift, where under the influence of superheated circulating slag waste destruction takes place and the mineral part of the waste passes into slag. Solid, liquid and gaseous degradation products of organic origin come under the influence of blast gases together with circulating slag into a gas lift, where they are oxidized to elementary compounds under the influence of atmospheric oxygen with α≥1.05 without the formation of soot products and complex polyaromatic compounds and dioxin compounds.
Образующийся в процессе переработки ТКО в первом циркуляционном контуре шлак поступает на обработку восстановительными реагентами, например, углем, во второй циркуляционный контур. Вывод тяжелых металлов из шлака при обработке его восстановительными реагентами делает пригодным шлак для производства из него строительных материалов. Таким образом, переработка ТКО по предлагаемой схеме делает безотходную экологически безопасную технологию более экономичной при одновременном увеличении производительности основного технологического агрегата. Введение электродов стабилизирует работу плавильного агрегата при колебаниях состава твердых бытовых и промышленных отходовThe slag formed during the processing of MSW in the first circulation circuit is fed to the treatment with reducing agents, for example, coal, into the second circulation circuit. The removal of heavy metals from slag during processing with reducing agents makes the slag suitable for the production of building materials from it. Thus, the processing of MSW according to the proposed scheme makes non-waste environmentally friendly technology more economical while increasing the productivity of the main technological unit. The introduction of electrodes stabilizes the operation of the melting unit with fluctuations in the composition of solid household and industrial waste
Но в этом способе отсутствует технология подготовки отходов к плавке, что приводит к увеличению энергетических затрат, а в качестве дутьевого газа используется воздух, что также приводит к увеличению объема отходящих газов и большому выносу тепла с отходящими окислительными газами, низкой скорости химической реакции вследствие низкой концентрации окислителя, увеличению габаритов печного агрегата и последующего оборудования для утилизации тепла и газоочистки. При этом в окислительной зоне проводится окисление всех продуктов отходов (в том числе и легко летучих). Большой объем окислительных газов при малых концентрациях кислорода в них практически малоэффективен для теплового баланса печи при объединении отходящих газовых потоков окислительной и восстановительной зон. Кроме того, введение угля в восстановительную зону не исключает образования сажистых образований, как катализатора, и возможности образования на них полиароматических углеводородов. Полное окисление, которых не гарантируется при объединении газов в отстойной камере. Для переработки отходов при такой технологии потребуется высокий расход дорогостоящей электроэнергии и трудный режим регулирования теплового баланса в связи с неоднородностью состава отходов. Кроме того, большой объем отработанных газов усложняет процесс газоочистки и используемого для этих целей оборудования.But in this method there is no technology for preparing waste for smelting, which leads to an increase in energy costs, and air is used as the blast gas, which also leads to an increase in the volume of exhaust gases and a large heat transfer with exhaust oxidizing gases, a low rate of chemical reaction due to the low concentration oxidizing agent, increasing the dimensions of the furnace unit and subsequent equipment for heat recovery and gas treatment. At the same time, in the oxidation zone, all waste products (including volatile ones) are oxidized. A large amount of oxidizing gases at low oxygen concentrations in them is practically ineffective for the heat balance of the furnace when combining the exhaust gas flows of the oxidizing and reducing zones. In addition, the introduction of coal into the reduction zone does not exclude the formation of soot formations as a catalyst, and the possibility of the formation of polyaromatic hydrocarbons on them. Full oxidation, which is not guaranteed when combining gases in a settling chamber. Waste treatment with this technology will require a high consumption of expensive electricity and a difficult regime for regulating the heat balance due to the heterogeneity of the composition of the waste. In addition, the large volume of exhaust gases complicates the process of gas cleaning and equipment used for these purposes.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности переработки твердых коммунальных и промышленных отходов, за счет включения операций подготовки отходов к плавке.The technical result of the invention is to increase the efficiency of processing solid municipal and industrial waste, by including operations for the preparation of waste for smelting.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки твердых коммунальных и промышленных отходов, включающем плавку в расплаве шлака по газлифтной технологии в циркулирующем расплаве шлака, в котором обработку отходов проводят в специально выгороженных камерах газлифтной печи с двумя зонами при регулировании температуры процесса, новым является то, что перед плавкой отходы, измельчают до крупности менее 100 мм, сушат при использовании циркулирующего теплоносителя до остаточной влажности 5-10% с конденсацией влаги и утилизацией тепла, твердую фазу с повышенной калорийностью подвергают низкотемпературному пиролизу при температуре 500-650°С, продукты пиролиза пироуголь и восстановительные газы отправляют в плавильную печь.The technical result is achieved by the fact that in a method for processing solid municipal and industrial wastes, including melting in a slag melt by gas lift technology in a circulating slag melt, in which the waste is treated in specially fenced chambers of a gas lift furnace with two zones when controlling the process temperature, the new one is that before melting, the waste is ground to a particle size of less than 100 mm, dried using a circulating coolant to a residual moisture content of 5-10% with moisture condensation and disposal heat, the solid phase with high calorific value is subjected to low-temperature pyrolysis at a temperature of 500-650 ° C, pyrolytic pyrolysis products and reducing gases are sent to a melting furnace.
А также тем, что обработку дутьевыми газами в первой зоне проводят при массовом соотношении дозируемого твердого остатка и циркулирующего шлака 1:(100-200).And also the fact that the treatment with blast gases in the first zone is carried out at a mass ratio of the dosed solid residue and circulating slag 1: (100-200).
А также тем, что дутьевые газы, обеспечивающие необходимую циркуляцию в первой зоне, имеют концентрацию кислорода из расчета полного окисления компонентов пироугля с избытком в отходящих газах не менее 5%.And also due to the fact that the blast gases providing the necessary circulation in the first zone have an oxygen concentration based on the complete oxidation of the pyrochol components with an excess of at least 5% in the exhaust gases.
А также тем, что в качестве дутьевых газов во второй зоне используют пиролизные (восстановительные) газы от низкотемпературного пиролиза в смеси с частью отходящих из печи газов и природного газа.And also by the fact that pyrolysis (reducing) gases from low-temperature pyrolysis in a mixture with part of the exhaust gases from the furnace and natural gas are used as blast gases in the second zone.
А также тем, что объемы пиролизных газов из печи и природного газа определяют, из расчета создания устойчивой циркуляции шлака, полноты восстановления и теплового баланса печи.And also by the fact that the volumes of pyrolysis gases from the furnace and natural gas are determined from the calculation of creating a stable circulation of slag, the completeness of recovery and the heat balance of the furnace.
Отличия заявляемого способа от наиболее близкого аналога заключаются в том, что перед плавкой отходы, измельченные до крупности менее 100 мм, сушат с конденсацией влаги и утилизацией при этом тепла, при использовании циркулирующего теплоносителя до остаточной влажности 5-10%, твердую фазу с повышенной калорийностью подвергают низкотемпературному пиролизу при температуре 500-650°С, продукты пиролиза пироуголь и восстановительные газы отправляют в плавильную печь.The differences of the proposed method from the closest analogue are that before melting, the waste, crushed to a particle size of less than 100 mm, is dried with moisture condensation and heat recovery, using a circulating coolant to a residual moisture content of 5-10%, a solid phase with high calorific value subjected to low-temperature pyrolysis at a temperature of 500-650 ° C, pyrolytic pyrolysis products and reducing gases are sent to a melting furnace.
Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».These differences allow us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty." Signs that distinguish the claimed technical solution from the prototype are not identified in other technical solutions when studying this and related areas of technology and, therefore, provide the claimed solution with the criterion of "inventive step".
Способ переработки твердых коммунальных и промышленных отходов осуществляется следующим образом.A method of processing solid municipal and industrial waste is as follows.
Отходы с влажностью до 60% и калорийностью 1500 ккал/кг (6300 кДж/кг) измельчают до крупности меньше 100 мм и далее направляют на сушку до содержания остаточной влаги на уровне 5-10%, при этом удельная калорийность сухого остатка повышается до 3500 ккал/кг (14670 кДж/кг). Высушенную массу направляют на низкотемпературный пиролиз (температура 500-650°С).Wastes with a moisture content of up to 60% and a calorific value of 1500 kcal / kg (6300 kJ / kg) are crushed to a particle size of less than 100 mm and then sent for drying to a residual moisture content of 5-10%, while the specific calorific value of the dry residue increases to 3500 kcal / kg (14670 kJ / kg). The dried mass is sent to low temperature pyrolysis (temperature 500-650 ° C).
Сушку осуществляют в циркулирующем потоке воздуха или газа при температуре 100-130°С, с охлаждением отходящего воздуха до температуры 95°С, с конденсацией влаги с утилизацией при этом тепла для догрева высушенного воздуха и подачи его в повторный цикл. Отходящие от пиролиза восстановительные газы с калорийностью 2900 ккал/кг (12150 кДж/кг) направляют в газлифт восстановительной зоны, а твердый остаток (пироуголь) с калорийностью 6500 ккал/кг (27240 кДж/кг) дозируют в нисходящий канал газлифта окислительной зоны, где под действием перегретого циркулирующего шлака (температура 1250-1500°С) при массовом соотношении твердого остатка и циркулирующего шлака 1:(100-200) проходит деструкция отходов и переход минеральной части отходов в расплав шлака. Жидкие и газообразные продукты деструкции пироугля поступают под действием дутьевых газов совместно с циркулирующим шлаком в газлифт, где под действием кислорода воздуха с α≥1,05 окисляются до элементарных соединений без образования сажистых продуктов и сложных полиароматических соединений и соединений диоксинового ряда. Концентрация кислорода в дутьевых газах определяется из достаточности полного окисления всех продуктов, подлежащих окислению при создании избытка кислорода в отходящих газах (с α≥1,05). Образующийся в процессе переработки твердых коммунальных и промышленных отходов в первом циркуляционном контуре шлак самотеком поступает на обработку восстановительными реагентами. Для устойчивой циркуляции шлака в восстановительной зоне к восстановительным газам от пиролиза добавляют часть отработанных газов печи. Для терморегулирования в печи в восстановительную зону добавляют углеродсодержащие газы (например, природный газ), что повышает восстановительный потенциал системы, который повышает полноту выделения тяжелых металлов и делает пригодным обработанный шлак для производства из него строительных материалов, например, плавленого клинкера и получение металлофазы, например, чугуна. Отходящие из восстановительной зоны газы, свободные от сажистых образований, объединяют с окислительным газом в отстойной камере, причем получают в смеси стехиометрическое соотношение кислорода и восстановителей и получение необходимого тепла для стабильной работы печи.Drying is carried out in a circulating stream of air or gas at a temperature of 100-130 ° C, with cooling of the exhaust air to a temperature of 95 ° C, with condensation of moisture with the utilization of heat in this case to reheat the dried air and supply it to the repeated cycle. Reducing gases leaving the pyrolysis with a calorific value of 2900 kcal / kg (12150 kJ / kg) are sent to the gas lift of the reduction zone, and a solid residue (pyrocarbon) with a calorific value of 6500 kcal / kg (27240 kJ / kg) is metered into the downward channel of the oxidizing zone gas lift, where under the action of superheated circulating slag (temperature 1250-1500 ° C) at a mass ratio of solid residue and circulating slag 1: (100-200), the waste is degraded and the mineral part of the waste passes into the slag melt. Liquid and gaseous products of pyrochol degradation come under the influence of blast gases together with circulating slag into a gas lift, where they are oxidized to elementary compounds under the influence of atmospheric oxygen with α≥1.05 without the formation of soot products and complex polyaromatic compounds and dioxin compounds. The oxygen concentration in the blast gases is determined from the sufficiency of the complete oxidation of all products subject to oxidation when creating an excess of oxygen in the exhaust gases (with α≥1.05). The slag formed in the process of processing solid municipal and industrial waste in the first circulation circuit flows by gravity to treatment with reducing agents. For stable circulation of slag in the reduction zone, a part of the furnace exhaust gases is added to the reducing gases from the pyrolysis. For thermoregulation in the furnace, carbon-containing gases (for example, natural gas) are added to the reduction zone, which increases the reduction potential of the system, which increases the completeness of the release of heavy metals and makes the processed slag suitable for the production of building materials from it, for example, fused clinker and the production of metal phase, for example cast iron. Gases free from soot formations leaving the reduction zone are combined with the oxidizing gas in the settling chamber, whereby a stoichiometric ratio of oxygen and reducing agents is obtained in the mixture and the necessary heat is obtained for stable operation of the furnace.
Таким образом, переработка твердых коммунальных и промышленных отходов по предлагаемой схеме делает безотходную экологически безопасную технологию более экономичной при одновременном увеличении производительности основного технологического агрегата, т.к. в процессе сушки сокращается объем отходов, подлежащих низкотемпературному пиролизу, повышается калорийность образующегося пироугля, что способствует стабильной работе печи. Кроме того, уменьшаются объем и теплопотери с высокотемпературными отходящими газами, что также способствует стабильной работе печи. В процессе сушки не образуются дополнительных токсичных газовых выбросов, вследствие использования циркулирующего газа-носителя. Использование пиролизных газов совместно с частью отработанных газов печи и добавки природного газа оптимизирует процесс переработки отходов при сокращении (или исключении) вторичных отходов, экономичность и экологичность процесса. Использование дутьевых газов с повышенным содержанием кислорода в окислительной зоне способствует повышению скорости химических реакций, а также полноте окисления всех высокомолекулярных органических производных и, как следствие, исключения наличия в отходящем газовом потоке окислительной зоны высокотоксичных полиароматических соединений. При использовании кислорода достигается сравнительно высокая концентрация кислорода в отходящих газах окислительной зоны, которая в последующем используется для окисления компонентов газового потока из восстановительной зоны печи, стабилизируя при этом температурный режим работы печи. Кроме того повышенное содержание в дутьевых газах кислорода способствует уменьшению объемов дутьевых газов с одновременным уменьшением теплопотерь в печи и снижением объема отходящих газов для последующей газоочистки, что благоприятствует как экологической безопасности, так и экономической эффективности процесса. Использование восстановительных газов от низкотемпературного пиролиза и природного газа позволяет исключить использование угля и, как следствие, исключение возможного образования сажистых образований, содержащих полиароматические соединения.Thus, the processing of solid municipal and industrial waste according to the proposed scheme makes non-waste environmentally friendly technology more economical while increasing the productivity of the main technological unit, since during the drying process, the amount of waste subject to low-temperature pyrolysis is reduced, the calorific value of the formed pyrochol increases, which contributes to the stable operation of the furnace. In addition, the volume and heat loss with high-temperature exhaust gases are reduced, which also contributes to the stable operation of the furnace. During the drying process, no additional toxic gas emissions are generated due to the use of circulating carrier gas. The use of pyrolysis gases in conjunction with part of the furnace exhaust gas and natural gas additives optimizes the waste processing process while reducing (or eliminating) secondary waste, the efficiency and environmental friendliness of the process. The use of blast gases with a high oxygen content in the oxidizing zone increases the rate of chemical reactions, as well as the completeness of oxidation of all high molecular weight organic derivatives and, as a result, eliminates the presence of highly toxic polyaromatic compounds in the exhaust gas stream. When using oxygen, a relatively high concentration of oxygen in the exhaust gases of the oxidizing zone is achieved, which is subsequently used to oxidize the components of the gas stream from the reduction zone of the furnace, while stabilizing the temperature of the furnace. In addition, the increased content of oxygen in the blast gases contributes to a decrease in the volumes of blast gases while reducing heat losses in the furnace and reducing the volume of exhaust gases for subsequent gas purification, which favors both environmental safety and the economic efficiency of the process. The use of reducing gases from low temperature pyrolysis and natural gas eliminates the use of coal and, as a result, eliminates the possible formation of soot formations containing polyaromatic compounds.
Предварительная сушка отходов в циркулирующем потоке воздуха значительно снижает энергетические затраты всего технологического цикла, а предварительный пиролиз отходов позволяет увеличить калорийность твердой фазы, что позволяет вести процесс автогенно без добавления энергетического сырья, а пиролизные газы позволяют создать условия для восстановительных процессов в плавильном агрегате.Preliminary drying of waste in a circulating air stream significantly reduces the energy costs of the entire technological cycle, and preliminary pyrolysis of waste increases the calorific value of the solid phase, which allows the process to be carried out autogenously without the addition of energy raw materials, and pyrolysis gases can create conditions for recovery processes in the melting unit.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141008A RU2697274C1 (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Method of processing solid municipal and industrial wastes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141008A RU2697274C1 (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Method of processing solid municipal and industrial wastes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2697274C1 true RU2697274C1 (en) | 2019-08-13 |
Family
ID=67640468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018141008A RU2697274C1 (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Method of processing solid municipal and industrial wastes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2697274C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2729638C1 (en) * | 2019-11-21 | 2020-08-12 | Закрытое акционерное общество "Липецкметаллургпроект" | Method for manufacturing fuel from solid municipal wastes |
| RU2818769C1 (en) * | 2023-03-20 | 2024-05-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационная Компания Интехпром" (ООО "ИК "Интехпром") | Method for joint selective processing of solid wastes |
| WO2024196275A1 (en) * | 2023-03-20 | 2024-09-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационная Компания Интехпром" | Method for the combined selective treatment of solid wastes |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0795595A1 (en) * | 1996-01-19 | 1997-09-17 | Texas Instruments Inc. | A method for processing industrial liquid and solid waste material |
| RU2153632C2 (en) * | 1998-10-19 | 2000-07-27 | Васильев Михаил Георгиевич | Method of processing liquid household garbage and industrial waste |
| WO2011028233A2 (en) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Mcalister Roy E | Systems and methods for sustainable economic development through integrated full spectrum production or renewable material resources using solar thermal |
| WO2012115754A2 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | Uop Llc | Heat removal and recovery in biomass pyrolysis |
| RU2475677C1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-02-20 | Дмитрий Львович Астановский | Method of processing solid household and industrial wastes using synthesis gas |
| RU2563374C2 (en) * | 2012-09-24 | 2015-09-20 | Закрытое акционерное общество Инновационная компания "Интехпром" | Processing of solid household and industrial wastes |
-
2018
- 2018-11-21 RU RU2018141008A patent/RU2697274C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0795595A1 (en) * | 1996-01-19 | 1997-09-17 | Texas Instruments Inc. | A method for processing industrial liquid and solid waste material |
| RU2153632C2 (en) * | 1998-10-19 | 2000-07-27 | Васильев Михаил Георгиевич | Method of processing liquid household garbage and industrial waste |
| WO2011028233A2 (en) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Mcalister Roy E | Systems and methods for sustainable economic development through integrated full spectrum production or renewable material resources using solar thermal |
| WO2011028233A3 (en) * | 2009-08-27 | 2011-06-23 | Mcalister Roy E | Systems and methods for sustainable economic development through integrated full spectrum production or renewable material resources using solar thermal |
| WO2012115754A2 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | Uop Llc | Heat removal and recovery in biomass pyrolysis |
| RU2475677C1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-02-20 | Дмитрий Львович Астановский | Method of processing solid household and industrial wastes using synthesis gas |
| RU2563374C2 (en) * | 2012-09-24 | 2015-09-20 | Закрытое акционерное общество Инновационная компания "Интехпром" | Processing of solid household and industrial wastes |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2729638C1 (en) * | 2019-11-21 | 2020-08-12 | Закрытое акционерное общество "Липецкметаллургпроект" | Method for manufacturing fuel from solid municipal wastes |
| RU2818769C1 (en) * | 2023-03-20 | 2024-05-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационная Компания Интехпром" (ООО "ИК "Интехпром") | Method for joint selective processing of solid wastes |
| WO2024196275A1 (en) * | 2023-03-20 | 2024-09-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационная Компания Интехпром" | Method for the combined selective treatment of solid wastes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2095131C1 (en) | Method for rendering harmless of effluent gases of waste burning units and device for its embodiment | |
| CN110527560A (en) | A kind of organic solid waste cleaning disposal of resources method | |
| WO2013106004A1 (en) | Multi-ring plasma pyrolysis chamber | |
| CN104479743B (en) | A kind of rubbish plasma gasification stove with vapor as gasifying medium | |
| JP6654777B2 (en) | A reducing burner for allowing an oxidation reaction and a reduction reaction to occur separately, and a synthesis gas recycling system using the same. | |
| CN101178181A (en) | Plasma medical waste incineration method | |
| CN104449875A (en) | Plasma auxiliary-heating melting and gasifying reactor | |
| RU2424277C2 (en) | Procedure for carbonaceous material steam reforming | |
| Messerle et al. | Plasma gasification of carbonaceous wastes: thermodynamic analysis and experiment | |
| RU2697274C1 (en) | Method of processing solid municipal and industrial wastes | |
| RU2601981C2 (en) | Method for treatment of waste gas containing carbon dioxide coming from the process of electrosmelting | |
| RU2166697C1 (en) | Plant for receiving moisture from air | |
| RU2135895C1 (en) | Domestic waste combustion plant | |
| RU2563374C2 (en) | Processing of solid household and industrial wastes | |
| RU2012132493A (en) | METHOD FOR DISPOSAL OF PHOSPHORUS-CONTAINING ALTERNATIVE FUEL IN CEMENT PRODUCTION | |
| Messerle et al. | Plasma processing of model residential solid waste | |
| JP4156483B2 (en) | Gasification and melting method of sludge | |
| RU2570331C1 (en) | Method for processing solid household and industrial wastes and device for thereof realisation | |
| RU2648737C1 (en) | System of integrated zero-waste processing of solid domestic and industrial wastes | |
| Sergeev et al. | Gasification and plasma gasification as type of the thermal waste utilization | |
| RU2502017C1 (en) | Method of environmentally safe treatment of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials and waste burning plant for its realisation | |
| CN115536231A (en) | A kind of resource treatment method of oily sludge | |
| An’shakov et al. | Plasma-thermal gasification of organic wastes | |
| CN108980821A (en) | A kind of processing of fast heating at high temperature method burns converter fly ash process containing dioxin | |
| RU2343353C2 (en) | Method of thermal waste-free recycling of public solid waste |