RU2629721C2 - Device for thermal treatment of hazardous waste - Google Patents
Device for thermal treatment of hazardous waste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2629721C2 RU2629721C2 RU2015115329A RU2015115329A RU2629721C2 RU 2629721 C2 RU2629721 C2 RU 2629721C2 RU 2015115329 A RU2015115329 A RU 2015115329A RU 2015115329 A RU2015115329 A RU 2015115329A RU 2629721 C2 RU2629721 C2 RU 2629721C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermolysis
- waste
- reactor
- carbon residue
- treatment
- Prior art date
Links
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 title abstract 2
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 claims abstract description 73
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 54
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 44
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 13
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910003439 heavy metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 claims abstract description 5
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 claims abstract description 5
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 7
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 claims description 4
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 15
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 6
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013032 Hydrocarbon resin Substances 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 4
- 229920006270 hydrocarbon resin Polymers 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 4
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 4
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 3
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 benzapyrenes Chemical class 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 3
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 2
- 150000004074 biphenyls Chemical class 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- RYTYSMSQNNBZDP-UHFFFAOYSA-N cobalt copper Chemical compound [Co].[Cu] RYTYSMSQNNBZDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012847 fine chemical Substances 0.000 description 1
- 239000008396 flotation agent Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000010812 mixed waste Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 1
- 150000004045 organic chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000012261 resinous substance Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
- F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
- B01D53/323—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 by electrostatic effects or by high-voltage electric fields
-
- 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
- B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для термического обезвреживания опасных отходов, а также отсортированных органических компонентов твердых бытовых отходов, углерод - и углеводородсодержащих отходов, в том числе нефтешламов, отходов предприятий органического синтеза, иловых осадков канализационных очистных сооружений, отходов медицинских и лечебно-профилактических учреждений и прочих горючих, биоразлагаемых отходов.The invention relates to a device for the thermal disposal of hazardous waste, as well as sorted organic components of solid household waste, carbon and hydrocarbon-containing waste, including oil sludge, organic synthesis waste, sludge from sewage treatment plants, waste from medical and medical institutions and others combustible, biodegradable waste.
Известен реактор пиролиза, включающий систему параллельных труб, соединенных ретурбентами, заполненных катализаторами и помещенных в радиантную секцию трубчатой печи (SU 1787046, 1993). Недостатком реактора является большое гидравлическое сопротивление реакционных труб, заполненных катализаторами, в которых процесс пиролиза проходит при высоком давлении и образовании значительного количества смолянистых веществ, дезактивирующих катализатор. Также важным недостатком предложенной конструкции является невозможность переработки твердых опасных отходов.A known pyrolysis reactor, comprising a system of parallel pipes connected by returbents, filled with catalysts and placed in the radiant section of the tube furnace (SU 1787046, 1993). The disadvantage of the reactor is the high hydraulic resistance of the reaction tubes filled with catalysts, in which the pyrolysis process takes place at high pressure and the formation of a significant amount of resinous substances that deactivate the catalyst. Another important drawback of the proposed design is the inability to process solid hazardous waste.
Известен способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов, включающий их предварительную обработку, загрузку в реактор, нагрев, сушку, высокотемпературный пиролиз и сжигание пиролизного газа с образованием продуктов переработки в газообразной и жидкой фазе, вывод продуктов переработки из реактора (RU 2544949, 2014). Недостатком данного способа являются высокая энергоемкость последовательно проводимых процессов нагрева, сушки и пиролиза, низкие коэффициенты теплопередачи при высокотемпературном пиролизе (10-60 Вт/м2⋅К), отсутствие методов снижения экологической опасности от вредных выбросов, образующихся при сжигании и дожиге пиролизного газа, отсутствие методов контроля качества и безопасной выгрузки углеродного остатка пиролиза отходов.A known method of processing solid domestic and industrial wastes, including their preliminary treatment, loading into a reactor, heating, drying, high-temperature pyrolysis and burning of pyrolysis gas with the formation of processed products in the gaseous and liquid phase, withdrawal of processed products from the reactor (RU 2544949, 2014). The disadvantage of this method is the high energy consumption of sequentially conducted processes of heating, drying and pyrolysis, low heat transfer coefficients during high-temperature pyrolysis (10-60 W / m 2 ⋅K), the absence of methods to reduce environmental hazards from harmful emissions resulting from the combustion and afterburning of pyrolysis gas, lack of quality control methods and safe discharge of the carbon residue of pyrolysis of waste.
Известен способ переработки горючих углерод - и/или углеводородсодержащих продуктов, включающий подготовку шихты из продуктов переработки и их последовательную послойную переработку в реакторе в присутствии насадки при подаче кислородсодержащего агента и водяного пара, и включающий стадии разогрева шихты, пиролиза горючих составляющих, коксования, горения, образования твердого остатка, образования парогазовой смеси, охлаждение парогазовой смеси с осаждением части твердых и жидких частиц и ее выведение из рабочего пространства реактора (RU 2495076, 2012). Недостатком данного изобретения является высокая энергоемкость процессов пиролиза, коксования и образования твердого остатка, быстрый износ и загрязнение насадки в реакторе, отсутствие методов снижения экологической опасности образующихся продуктов горения.A known method of processing combustible carbon - and / or hydrocarbon-containing products, including the preparation of the mixture from the processed products and their sequential layer-by-layer processing in the reactor in the presence of a nozzle when applying an oxygen-containing agent and water vapor, and including the stages of heating the mixture, pyrolysis of combustible components, coking, burning, formation of a solid residue, formation of a gas-vapor mixture, cooling of a gas-vapor mixture with the deposition of part of solid and liquid particles and its removal from the working space ora (RU 2495076, 2012). The disadvantage of this invention is the high energy intensity of the pyrolysis, coking and formation of solid residue, rapid wear and pollution of the nozzle in the reactor, the lack of methods to reduce the environmental hazard of the resulting combustion products.
Известно устройство для термической переработки несортированных отходов, включающее узел подачи отходов, узел нагрева отходов, узел газификации углерода и узел вывода шлаковых продуктов (RU 2013125405, 2013). Недостатком данного устройства являются высокие капитальные и эксплуатационные расходы, и как следствие, экономическая неэффективность газификации углеродного остатка в сравнении с традиционными методами сжигания.A device is known for the thermal processing of unsorted waste, including a waste feed unit, a waste heating unit, a carbon gasification unit, and a slag output unit (RU 2013125405, 2013). The disadvantage of this device is the high capital and operating costs, and as a result, the economic inefficiency of gasification of the carbon residue in comparison with traditional combustion methods.
Наиболее близким к изобретению устройством является устройство для переработки бытовых и производственных отходов, включающее в себя измельчитель отходов, камерную секционную печь карбонизации для физико-химического разложения органических компонентов под действием тепловой обработки с активацией электромагнитным сверхвысокочастотным излучением, колонные аппараты для ректификации фракций углеводородов (смол), скруббер для осушки и последующего дожигания низконапорных газов в печи (RU 2013126238, 2013). Недостатком данного устройства является отсутствие методов контроля и снижения экологической опасности углеродного остатка, образующегося в процессе физико-химического разложения отходов, отсутствие методов контроля и снижения экологической опасности при переработке отходов с повышенным содержанием тяжелых металлов (таких как медь, железо, никель, ртуть, кадмий, свинец, мышьяк), отсутствие методов предварительной очистки образующихся сточных вод.Closest to the invention, the device is a device for processing household and industrial waste, including a waste shredder, a sectional carbonization furnace for physicochemical decomposition of organic components under the influence of heat treatment with activation of electromagnetic microwave radiation, column apparatus for the rectification of hydrocarbon fractions (resins) scrubber for drying and subsequent afterburning of low-pressure gases in a furnace (RU 2013126238, 2013). The disadvantage of this device is the lack of methods to control and reduce the environmental hazard of the carbon residue generated during the physico-chemical decomposition of waste, the lack of methods to control and reduce environmental hazard in the processing of waste with a high content of heavy metals (such as copper, iron, nickel, mercury, cadmium , lead, arsenic), the lack of methods for preliminary treatment of wastewater.
Задачей, решаемой в изобретении, является создание устройства, которое бы позволяло увеличить производительность реакторов при повышенной энергоэффективности.The problem solved in the invention is the creation of a device that would allow to increase the productivity of reactors with high energy efficiency.
Технический результат, достигаемый в изобретении, заключается в увеличении степени обезвреживания (массы обезвреженного остатка по отношению к исходной массе опасных отходов) до 90-95%, в уменьшении эксплуатационных расходов, в возможности комбинированной загрузки и переработки неоднородных по составу твердых, жидких и пастообразных отходов, в повышении производительности реакторов, в повышении энергоэффективности.The technical result achieved in the invention is to increase the degree of neutralization (mass of the neutralized residue relative to the initial mass of hazardous waste) to 90-95%, to reduce operating costs, the possibility of combined loading and processing of heterogeneous composition of solid, liquid and pasty waste , in increasing the productivity of reactors, in improving energy efficiency.
Сущность изобретения заключается в достижении указанного технического результата в устройстве для термического обезвреживания опасных отходов, которое содержит последовательно связанные накопительный бункер, термолизный реактор с загрузочным питателем и нижним разгрузочным устройством, емкость для охлаждения (тушения) углеродного остатка термолиза отходов, бункер временного складирования углеродного остатка с системой пробоотбора для экспресс-анализа токсичности и установку плазменного дожига углеродного остатка с приемной шлаковой ванной, а также линию фракционирования с насадочным скруббером, адсорбером и колонными аппаратами для выделения жидкой углеводородной фракции продуктов термолиза и несконденсированного синтез-газа, используемого в качестве вторичного топлива в реакторе термолиза, систему водоочистки производственных сточных вод, трехстадийную очистку дымовых газов термолизного реактора, при этом реактор термолиза содержит по крайней мере одну камеру термолиза, система газоочистки содержит три стадии очистки с извлечением окислов тяжелых металлов, а система водоочистки включает в себя три ступени физико-химической очистки.The invention consists in achieving the technical result in a device for the thermal disposal of hazardous waste, which contains sequentially connected storage hopper, a thermolysis reactor with a loading feeder and a lower unloading device, a container for cooling (extinguishing) the carbon residue of thermolysis of waste, a hopper for temporary storage of carbon residue with a sampling system for express toxicity analysis and a plasma residue afterburner a bathtub, as well as a fractionation line with a nozzle scrubber, adsorber and column apparatus for separating the liquid hydrocarbon fraction of thermolysis products and non-condensed synthesis gas used as secondary fuel in the thermolysis reactor, a wastewater water treatment system, a three-stage purification of flue gases of a thermolysis reactor, while the thermolysis reactor contains at least one thermolysis chamber, the gas purification system contains three stages of purification with the extraction of heavy metal oxides llov and purification system includes a three-stage physicochemical purification.
В предпочтительном варианте выполнения линия фракционирования выполнена с возможностью подачи сконденсированной фракции вместе с промывной водой непосредственно на систему водоочистки и сброса производственных сточных вод.In a preferred embodiment, the fractionation line is configured to supply a condensed fraction together with the wash water directly to the water treatment and discharge system of the production wastewater.
Кроме того, узел загрузки сырья термолизного реактора выполнен в виде шнекового питателя, установленного под углом от 5 до 20°, оборудованного загрузочным желобом с внутренним спиралевидным безвальным шнеком для комбинированной загрузки и переработки неоднородных по составу твердых, жидких и пастообразных отходов.In addition, the loading unit for the raw materials of the thermolysis reactor is made in the form of a screw feeder installed at an angle of 5 to 20 °, equipped with a loading chute with an internal spiral shaftless screw for the combined loading and processing of solid, liquid, and paste-like wastes that are heterogeneous in composition.
Изобретение поясняется чертежом, где на рисунке изображена схема устройства для термического обезвреживания опасных отходов.The invention is illustrated in the drawing, where the figure shows a diagram of a device for thermal disposal of hazardous waste.
Устройство для термического обезвреживания опасных отходов содержит последовательно связанные накопительный бункер 1, термолизный реактор 2 с загрузочным шнековым питателем 3 и нижним разгрузочным устройством 4, емкость 5 для охлаждения (тушения) углеродного остатка термолиза отходов, бункер 6 временного складирования углеродного остатка с системой 7 пробоотбора для экспресс-анализа токсичности и установку 8 плазменного дожига углеродного остатка с приемной шлаковой ванной 9. Связь между накопительным бункером 1 и термолизным реактором осуществляется с помощью установленного в нижней части бункера разгрузочного устройства (шибера) 10 и шнековых конвейеров 11 и 12, а также промежуточного расходного бункера 13, который установлен с возможностью взаимодействия с загрузочным питателем 3 термолизного реактора 2. При этом жидкие и пастообразные отходы, подлежащие переработке, из накопительного бункера 1 к загрузочному питателю 3 подаются с помощью винтового насоса 14.A device for thermal disposal of hazardous waste contains a sequentially connected storage hopper 1, a thermolysis reactor 2 with a loading screw feeder 3 and a lower unloading device 4, a
Загрузочный шнековый питатель 3 установлен под наклоном под углом от 5 до 20° к реактору 2 с таким расчетом, чтобы транспортировка отходов осуществлялась самотеком при действии гравитационных сил и оборудован спиралевидным безвальным шнеком, благодаря чему увеличивается пропускная способность питателя 3 и возможна транспортировка липких и высоковязких отходов.The loading screw feeder 3 is installed at an angle from 5 to 20 ° to the reactor 2 so that the waste is transported by gravity under the influence of gravitational forces and is equipped with a spiral shaftless screw, which increases the throughput of the feeder 3 and the transportation of sticky and highly viscous waste .
Термолизный реактор 2 состоит по меньшей мере из одной рабочей камеры, которая имеет форму прямоугольного параллелепипеда и выполнена из жаропрочной нержавеющей стали с наружной футеровкой из огнеупорных материалов, закрепленных на внешних металлоконструкциях. Каждая из камер термолизного реактора 2 снабжена загрузочными штуцерми, которые соединены с рабочими камерами термолизного реактора фланцевыми соединениями с вмонтированными шиберными затворами, оборудованными электроприводом (не показано). При выполнении в реакторе нескольких камер в нем предусмотрены параллельные отопительные простенки, в которые подается тепло, вырабатываемое от сжигания энергоносителя (газообразного, твердого или жидкого углеводородного топлива). Для обогрева камер реактора с наружных сторон предусмотрена горелка 15, которая сжигает рабочее топливо (газ из газопровода, подводимый по линии 16, и воздух, подводимый по линии 17). При этом тепло образующееся при сжигании рабочего топлива в горелке 15, движется в пространствах между наружной поверхностью стенок камер и внутренней поверхностью футеровки. Расчетная температура стенки рабочей камеры составляет от 900 до 1050°С. Температура перерабатываемой среды внутри камеры термолизного реактора составляет от 500 до 950°С. При указанной температуре в инертной бескислородной среде осуществляются физико-химические реакции разложения углеродсодержащих компонентов отходов на летучую фракцию и твердый коксовый (углеродный) остаток.Thermolysis reactor 2 consists of at least one working chamber, which has the shape of a rectangular parallelepiped and is made of heat-resistant stainless steel with an outer lining of refractory materials mounted on external metal structures. Each of the chambers of the thermolysis reactor 2 is equipped with loading fittings, which are connected to the working chambers of the thermolysis reactor with flange connections with mounted gate valves equipped with an electric drive (not shown). When several chambers are carried out in the reactor, parallel heating walls are provided in it, into which heat is generated from the combustion of an energy carrier (gaseous, solid or liquid hydrocarbon fuel). To heat the reactor chambers from the outside, a
Ширина рабочих камер термолизного реактора 2 составляет 300 мм, что обусловлено глубиной прогрева стационарного слоя вещества в камере. Число рабочих камер термолизного реактора 2 определяется расчетным путем, исходя из цикла термолизной деструкции вещества в камере и необходимой производительности по входящему потоку отходов с учетом их насыпной плотности (удельного веса).The width of the working chambers of thermolysis reactor 2 is 300 mm, which is due to the depth of heating of the stationary layer of the substance in the chamber. The number of working chambers of thermolysis reactor 2 is determined by calculation, based on the cycle of thermolysis of the destruction of the substance in the chamber and the required productivity for the incoming waste stream, taking into account their bulk density (specific gravity).
Разгрузочное устройство 4 выполнено в виде шнекового транспортера, который установлен в нижней разгрузочной зоне камер термолизного реактора 2, причем в нижней разгрузочной зоне реактора предусмотрены разгрузочные штуцеры (не показано), которые через фланцевое соединение с вмонтированным шиберным затвором 18, оборудованным электроприводом, соединены со шнеком разгрузочного устройства 4.The unloading device 4 is made in the form of a screw conveyor, which is installed in the lower discharge zone of the chambers of the thermolysis reactor 2, and in the lower discharge zone of the reactor discharge unions (not shown) are provided, which are connected to the screw through a flange connection with a mounted
Для более полного обезвреживания твердых продуктов термолиза в устройстве имеется емкость 5 для охлаждения (тушения) углеродного остатка термолиза отходов, бункер 6 временного складирования углеродного остатка с системой 7 пробоотбора для экспресс-анализа токсичности и установка 8 плазменного дожига углеродного остатка с приемной шлаковой ванной 9. Емкость 5 для охлаждения (тушения) углеродного остатка термолиза отходов соединена с нижним разгрузочным устройством 4 термолизного реактора 2 через приемный скребковый конвейер 19 закрытого типа со стальными пластинами, по которым горячий термолизный остаток направляется в емкость 5 для охлаждения (тушения).For a more complete neutralization of solid thermolysis products, the device has a
Емкость 5 для тушения оборудована шлюзовым дозатором 20 в верхней части и выполнена с возможностью продува поступающего в нее углеродного остатка термолиза циркулирующими газами (воздухом или азотом и иными инертными газообразными средами). При этом происходит теплообмен при непосредственном контакте теплоносителей. Для выгрузки из емкости 5 охлажденного до 80°С углеродного остатка предусмотрен нижний шлюзовый дозатор 21, который связан со шнековым конвейером 22, который, в свою очередь, связан с бункером 6 временного складирования, имеющим систему 7 пробоотбора для определения класса опасности отхода экспресс-методом (в частности, биотестированием). Для отвода циркулирующих в емкости 5 газов предусмотрена линия 23.The
Бункер 6 временного хранения имеет в нижней части два шиберных затвора - 24 и 25, один из которых - 24 - предназначен для выгрузки термолизного остатка для его утилизации или захоронения, а другой - 25 - для подачи на скребковый конвейер 26 закрытого типа, который связан с установкой 8 плазменного дожига через ее дозатор 27.The
Установка 8 плазменного дожига представляет собой вертикальный цилиндрический шахтный реактор, выполненный из огнеупорных материалов с корундовым покрытием в высокотемпературной зоне, в которой с внутренней стороны установлены газоразрядные плазмотроны, создающие поток низкотемпературной воздушной плазмы с температурой 1500°С. Углеродный остаток загружается через шлюзовый дозатор 27 в среднем сечении шахтного реактора. При прохождении высокотемпературной зоны реактора углеродный остаток подвергается полному сжиганию, образующийся шлак расплавляется и вытекает из нижней разгрузочной зоны в приемную шлаковую ванну 9 установки, где затвердевает, остекловывается и отгружается на захоронение либо утилизацию внешним потребителям.
Для отвода газообразных продуктов горения термолизного остатка в потоке плазмы предусмотрена линия 28.For the removal of gaseous products of combustion of the thermolysis residue in the plasma stream,
Для очистки газов, нагретых в емкости для тушения, предусмотрены циклон 29 для обеспыливания и газопромыватель-скруббер 30 для мокрой очистки с охлаждением. В циклон 29 газы из емкости для тушения поступают по линии 23, а из циклона в газопромыватель-скруббер 30 - по линии 31 через газодувку 32. К газопромывателю-скрубберу 30 предусмотрен подвод технической воды по линии 33 и отвод стока мокрой очистки по линии 34 на градирню 35, снабженную вентилятором 36 для охлаждения во встречном потоке холодного атмосферного воздуха, подаваемого на вентилятор 36.For the purification of gases heated in the extinguishing container, a cyclone 29 for dedusting and a gas scrubber-scrubber 30 for wet cleaning with cooling are provided. Gases enter cyclone 29 from the extinguishing tank through
Градирня 35 по охлажденному стоку мокрой очистки связана по линии 37 с тонкослойным отстойником 38 со шнековой выгрузкой осадка с помощью шнекового транспортера 39 с последующей доставкой осадка по линии 40 на конвейер 22.The
Для отвода очищенных и охлажденных газов из газопромывателя-скруббера 30 предусмотрена линия 41 с газодувкой 42, связанная с емкостью 5 для тушения.For the removal of purified and cooled gases from the scrubber gas scrubber 30, a line 41 is provided with a gas blower 42 connected to the
Для отвода образующейся летучей парогазовой фракции термолизной деструкции отходов из реактора 2 термолиза предусмотрена линия 43 с газодувкой 44 для подачи на линию фракционирования в насадочный скруббер 45 на промывание, к которому по линии 46 подводится техническая вода. В скруббере 45 осуществляется контакт с охлаждающей промывной водой, вследствие чего обеспечивается конденсация паров жидких углеводородов (смол) - продуктов реакций разложения ТБО (твердых бытовых отходов), содержащихся в исходной парогазовой фазе. Несконденсированные газы, содержащие преимущественно ацетилен, этилен, метан, аммиак, водород, оксиды углерода (II) и (IV) и т.д., выводят из скруббера 45 в адсорбер 47 по линии 48 на осушку в слое адсорбента (главным образом, силикагеля), после чего направляют на дожигание в реактор 2 термолиза по линии 49 с газодувкой 50 в камеры сгорания в качестве вторичного газового топлива.For the removal of the resulting volatile vapor-gas fraction of thermolysis of waste destruction from the thermolysis reactor 2, a line 43 with a gas blower 44 is provided for feeding the fractionation line to the
Сконденсированную жидкую фракцию (углеводородные смолы) термолиза отходов в смеси с промывной водой из скруббера 45 сбрасывают в последующую систему водоотведения. Для очистки сбросов от скруббера 45 предусмотрена трехступенчатая система водоочистки - гравитационное отстаивание в тонкослойном отстойнике 38, в который сброс из скруббера 45 подается по линии 51, связанной также с напорным флотатором 52 для флотационной очистки, который далее на выходе связан с напорными сорбционными фильтрами 53 для тонкой физико-химической очистки. Данная система позволяет очистить сброс от взвешенных частиц, сажи, углеводородных смол, соединений тяжелых металлов, хлорид-, нитрат-, сульфат-, фосфат-ионов до приемлемых норм для биологической очистки на производственных или городских очистных сооружениях. Флотатор 52 имеет вход для ввода флотоагентов со склада.The condensed liquid fraction (hydrocarbon resins) of waste thermolysis in a mixture with washing water from a
В случае переработки крупнотоннажных опасных отходов является экономически целесообразным обезвоживание сконденсированной в скруббере 45 жидкой фракции термолиза отходов методом ректификации в колонных аппаратах, где смолы подогреваются в испарителях водяным паром, выработанном на котле-утилизаторе в узле тушения углерода. Ректификацию проводят при атмосферном давлении либо под вакуумом (200…400 мм водяного столба), благодаря чему снижаются температуры кипения и происходит отгонка воды из углеводородной фракции. Обезвоженная жидкая углеводородная фракция подлежит утилизации внешним потребителям в качестве аналога-заменителя жидкого темного печного топлива с температурой кипения 100…250°С, практический выход ее составляет в среднем 10% из общей массы первоначальных углеродсодержащих компонентов отходов с расчетной влажностью 20%. При этом отогнанная вода в виде дистиллята ректификационных колонных аппаратов направляется частично на рецикл в качестве промывной воды насадочного скруббера, частично - на утилизацию в системы водоотведения в качестве производственных сточных вод.In the case of processing large-capacity hazardous waste, it is economically feasible to dehydrate the condensed liquid fraction of waste thermolysis condensed in a
Образующиеся в процессе обогрева реактора термолиза 2 продукты сгорания топлива (дымовые газы) отводят по линии 54 в адсорбер 55, в котором проводится термокаталитическая стадия очистки путем пропускания неохлажденных дымовых газов (температура более 700°С) через адсорбер 55, содержащий псевдоожиженный слой катализатора (прокаленного муллитокремнеземистого волокна с медно-кобальтовыми промоторами), с целью улавливания высокотоксичных окислов хлор- и фторорганических соединений (таких как диоксины, фураны, бензапирены, бифенилы, меркаптаны). По мере осмоления и загрязнения катализатор с обезвреженными веществами (класс опасности IV-V) выгружают механическим способом, направляют на регенерацию (повторный обжиг) либо утилизацию (захоронение).The products of fuel combustion (flue gases) formed during the heating of the thermolysis reactor 2 are discharged via line 54 to adsorber 55, in which the thermocatalytic purification step is carried out by passing uncooled flue gases (temperature above 700 ° C) through
Подвергнутые первой стадии очистки газы из абсорбера 55 по линии 56 с газодувкой 57 подают на вторую стадию газоочистки (хемосорбцию) для коллективного удаления токсичных компонентов NH3, H2S, оксидов NxOy, SxOy, СО, СO2 из дымовых газов в насадочных скрубберах 58, 59, в которых осуществляют взаимодействие с хемосорбентом - водным раствором щелочи NaOH (концентрация 15% масс.) и карбамида (концентрация 10% масс.), в результате происходит химическая нейтрализация оксидов азота, серы, углерода и физическая абсорбция азота и сероводорода, с получением суспензии сульфата аммония (NH4)2SO4 и карбоната натрия Na2CO3, подлежащих сбросу в систему водоочистки. Хемосорбент приготовляют в реакторе-гомогенизаторе, куда предварительно подают воду, карбамид в кристаллическом виде и концентрированный водный раствор NaOH. В процессе хемосорбции дымовые газы охлаждаются с 400°С до 80…120°С.The gases from the
Третьей стадией газоочистки является хемосорбция окислов тяжелых металлов, содержащихся в продуктах горения вторичного топлива, осуществляемая в насадочном скруббере 60 путем контактирования восходящего потока дымовых газов с водным раствором гашеной извести Са(ОН)2, в результате чего большинство тяжелых металлов, таких как железо, мышьяк, ртуть, кадмий, никель, ванадий, переходят в нерастворимые комплексные химические кальцийсодержащие соединения, которые далее осаждаются в напорных фильтрах и выводятся на захоронение либо утилизацию внешним потребителям. Для подвода газа к скрубберу 59 от скруббера 58 предусмотрена линия подвода 61 с газодувкой 61, от скруббера 59 к скрубберу 60 - линия подвода 63 с газодувкой 64. Реагенты подаются в скрубберы 58, 59, 60 от емкостей 65, 66, 67 соответственно. Туда же подается техническая вода.The third stage of gas purification is the chemisorption of heavy metal oxides contained in the secondary fuel combustion products, carried out in a nozzle scrubber 60 by contacting an upward flow of flue gases with an aqueous solution of hydrated lime Ca (OH) 2 , resulting in most heavy metals such as iron, arsenic , mercury, cadmium, nickel, vanadium, pass into insoluble complex chemical calcium-containing compounds, which are then deposited in pressure filters and disposed of for disposal or disposal th external customers. To supply gas to the scrubber 59 from the scrubber 58, a supply line 61 with a gas blower 61 is provided, from a scrubber 59 to a scrubber 60 a supply line 63 with a gas blower 64. The reagents are fed to the scrubbers 58, 59, 60 from
Для отвода очищенных газов в атмосферу предусмотрен дымосос 68, связанный по входу со скруббером 60, а по выходу - с трубой (для вывода в атмосферу).For the removal of purified gases into the atmosphere, a
Скрубберы 58, 59, 60 по отработанным реагентам связаны с флотатором 52, флотошлам из которого направляется в накопительный бункер 1.The scrubbers 58, 59, 60 for spent reagents are connected with
Дымовые газы от установки 8 плазменного дожига по линии 28 подводятся к адсорберу 55.Flue gases from the
Все линии подвода и отвода оснащены вентилями.All inlet and outlet lines are equipped with valves.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Направляемые на обезвреживание твердые отходы подвергаются предварительному измельчению и складированию в накопительном бункере 1, из которого с помощью шнековых конвейеров 11 и 12 и промежуточного расходного бункера 13 подаются в загрузочный желоб шнекового питателя. Направляемые на обезвреживание жидкие и пастообразные отходы поступают в некопительный бункер, откуда посредством винтового насоса 14 перекачиваются в загрузочный желоб шнекового питателя 3. Далее смешанные отходы (жидкие, пастообразные и твердые отходы в смеси либо в раздельном виде, в зависимости от морфологического состава исходных отходов, поступающих на переработку) шнековым питателем 3 транспортируются к загрузочным штуцерам, по которым выгружаются в рабочие камеры многокамерного термолизного реактора 2. Шнековый питатель установлен под наклоном под углом от 5 до 20° с таким расчетом, чтобы транспортировка отходов осуществлялась самотеком при действии гравитационных сил. Шнековый питатель 3 оборудован спиралевидным безвальным шнеком, благодаря чему увеличивается пропускная способность питателя и возможна транспортировка липких и высоковязких отходов. Загрузочные штуцера соединяются с рабочими камерами термолизного реактора фланцевыми соединениями с вмонтированными шиберными затворами, оборудованными электроприводом.The solid waste directed to neutralization is subjected to preliminary grinding and storage in the storage hopper 1, from which they are fed through the screw conveyors 11 and 12 and the
Реактор термолиза состоит по меньшей мере из одной рабочей камеры, которая имеет форму прямоугольного параллелепипеда и выполнена из жаропрочной нержавеющей стали с наружной футеровкой из огнеупорных материалов, закрепленных на внешних металлоконструкциях. Камера обогревается с наружных сторон теплом, передающимся от дымовых газов, образуемых при сжигании рабочего топлива в горелке 15 и движущихся в пространствах между наружной поверхностью стенок камеры и внутренней поверхностью футеровки. Расчетная температура стенки рабочей камеры составляет от 900 до 1050°С. Температура перерабатываемой среды внутри камеры термолизного реактора составляет от 500 до 950°С. При указанной температуре в инертной бескислородной среде осуществляются физико-химические реакции разложения углеродсодержащих компонентов отходов на летучую фракцию и твердый коксовый (углеродный) остаток.The thermolysis reactor consists of at least one working chamber, which has the shape of a rectangular parallelepiped and is made of heat-resistant stainless steel with an outer lining of refractory materials mounted on external metal structures. The chamber is heated from the outside by heat transferred from the flue gases generated during the burning of the working fuel in the
Ширина рабочих камер термолизного реактора составляет 300 мм, это обусловлено глубиной прогрева стационарного слоя вещества в камере. Число рабочих камер термолизного реактора определяется расчетным путем исходя из цикла термолизной деструкции вещества в камере и необходимой производительности по входящему потоку отходов с учетом их насыпной плотности (удельного веса).The width of the working chambers of the thermolysis reactor is 300 mm, this is due to the depth of heating of the stationary layer of the substance in the chamber. The number of working chambers of a thermolysis reactor is determined by calculation based on the cycle of thermolysis of the destruction of the substance in the chamber and the required productivity for the incoming waste stream, taking into account their bulk density (specific gravity).
Образующиеся летучие фракции термолизной деструкции отходов откачиваются газодувкой 44 по единому коллектору на линию фракционирования.The resulting volatile fractions of thermolysis waste destruction are pumped by gas blowing 44 through a single collector to the fractionation line.
Образующийся твердый углеродный остаток по завершению процесса термолиза выгружается из камеры разгрузочным шнековым транспортером 4, установленным в нижней разгрузочной зоне камер. Разгрузочный штуцер камеры соединяется с разгрузочным шнековым транспортером через фланцевое соединение с вмонтированным шиберным затвором 18, оборудованном электроприводом. Углеродный остаток термолиза отходов подается из камеры разгрузочным шнековым транспортером в приемный скребковый конвейер закрытого типа 19 со стальными пластинами, по которым горячий термолизный остаток направляется на узел охлаждения (тушения).The solid carbon residue formed at the end of the thermolysis process is discharged from the chamber by a discharge screw conveyor 4, which is installed in the lower discharge zone of the chambers. The unloading choke of the chamber is connected to the unloading screw conveyor through a flange connection with an
Углеродный остаток термолиза при выгрузке из скребкового конвейера подается в емкость для тушения 5, в которой продувается циркулирующими газами (воздухом или азотом и иными инертными газообразными средами). При этом происходит теплообмен при непосредственном контакте теплоносителей, охлажденный до 80°С углеродный остаток направляется в бункер временного складирования 6. Нагретые циркулирующие газы подвергаются обеспыливанию в циклоне 29 и мокрой очистке с охлаждением в газопромывателе-скруббере 30. Далее сток мокрой очистки направляется в градирню 35, в которой охлаждается во встречном потоке холодного атмосферного воздуха, подаваемого вентилятором 36. Охлажденный сток мокрой очистки подлежит механическому осветлению (отстаиванию) в тонкослойном отстойнике 38 со шнековой выгрузкой осадка на конвейер 22. Очищенные и охлажденные газы тушения углеродного остатка после мокрой очистки подаются газодувкой 42 обратно в емкость для тушения 5.When unloading from the scraper conveyor, the carbon residue of thermolysis is fed into the
В случае переработки крупнотоннажных опасных отходов в процессе тушения углеродного остатка цикрулирующие газы принимают значительное количество вторичной тепловой энергии. С целью ее регенерации предусматривается второй вариант реализации узла тушения углеродного остатка (не показано на схеме). При втором варианте газы тушения после обеспыливания в циклоне подаются в кожухотрубный котел-утилизатор (не показан), в котором контактируют через поверхность теплопередающих труб с водяным теплоносителем, который нагревается до парообразного состояния (температуры 90-130°С) и затем поступает внешним потребителям в виде вторичной тепловой энергии. Охлажденные в котле-утилизаторе циркулирующие газы подаются обратно в емкость для тушения углеродного остатка.In the case of the processing of large-tonnage hazardous waste in the process of extinguishing the carbon residue, the circulating gases receive a significant amount of secondary thermal energy. In order to regenerate it, a second embodiment of a carbon residue quenching unit (not shown in the diagram) is provided. In the second embodiment, the extinguishing gases after dedusting in a cyclone are fed into a shell-and-tube waste heat boiler (not shown), in which they are contacted through the surface of heat transfer pipes with a water heat carrier, which is heated to a vapor state (temperature 90-130 ° С) and then goes to external consumers in the form of secondary thermal energy. The circulating gases cooled in the recovery boiler are fed back to the carbon residue quench tank.
Охлажденный углеродный остаток в емкости временного хранения 6 проходит стадии пробоотбора через пробоотборник 7, определения класса опасности отхода экспресс-методом (в частности, биотестированием). При соответствии допустимым нормам термолизный остаток разгружается через шиберный затвор 24 и передается на захоронение либо утилизацию внешним потребителям. При несоответствии практически безопасному или малоопасному классу отходов термолизный остаток разгружается через шиберный затвор 25 и подается скребковым конвейером закрытого типа 26 в установку плазменного дожига 8, в которой сжигаются в потоке низкотемпературной воздушной плазмы при температуре 1500°С. Установка плазменного дожига представляет собой вертикальный цилиндрический шахтный реактор, выполненный из огнеупорных материалов с корундовым покрытием в высокотемпературной зоне, в которой с внутренней стороны установлены газоразрядные плазмотроны, создающие поток низкотемпературной воздушной плазмы с температурой 1500°С. Углеродный остаток загружается через шлюзовый дозатор 27 в среднем сечении шахтного реактора. При прохождении высокотемпературной зоны реактора углеродный остаток подвергается полному сжиганию, образующийся шлак расплавляется и вытекает из нижней разгрузочной зоны в приемную шлаковую ванну установки, где затвердевает, остекловывается и отгружается на захоронение либо утилизацию внешним потребителям. Газообразные продукты горения термолизного остатка в потоке плазмы объединяются с дымовыми газами реакторов термолиза, которые образуются от сжигания топлива реакторов, и направляются в систему газоочистки.The cooled carbon residue in the
Образующаяся летучая парогазовая фракция термолизной деструкции отходов из реактора термолиза направляется на линию фракционирования в насадочный скруббер 45 на промывание, где осуществляется контакт с охлаждающей промывной водой, вследствие чего обеспечивается конденсация паров жидких углеводородов (смол) - продуктов реакций разложения ТБО, содержащихся в исходной парогазовой фазе. Несконденсированные газы, содержащие преимущественно ацетилен, этилен, метан, аммиак, водород, оксиды углерода (II) и (IV) и т.д., выводят из скруббера в адсорбер 47 на осушку в слое адсорбента (главным образом, силикагеля), после чего направляют на дожигание в реактор термолиза в камеры сгорания в качестве вторичного газового топлива.The resulting volatile vapor-gas fraction of thermolysis waste destruction from the thermolysis reactor is sent to the fractionation line to the
Сконденсированную жидкую фракцию (углеводородные смолы) термолиза отходов в смеси с промывной водой сбрасывают в последующую систему водоотведения. Перед сбросом в систему водоотведения стоки от скруббера 45 подвергаются, по меньшей мере, трехступенчатой системе водоочистки - гравитационному отстаиванию в тонкослойном отстойнике 38, флотационной очистке в напорном флотаторе 52, тонкой физико-химической очистке в напорных сорбционных фильтрах 53. Данная система позволяет очистить сброс от взвешенных частиц, сажи, углеводородных смол, соединений тяжелых металлов, хлорид-, нитрат-, сульфат-, фосфат-ионов до приемлемых норм для биологической очистки на производственных или городских очистных сооружениях.The condensed liquid fraction (hydrocarbon resins) of the thermolysis of waste in a mixture with washing water is discharged into a subsequent drainage system. Before being discharged into the wastewater system, the effluent from the
В случае переработки крупнотоннажных опасных отходов является экономически целесообразным обезвоживание сконденсированной в скруббере 45 жидкой фракции термолиза отходов методом ректификацию в колонных аппаратах, где смолы подогреваются в испарителях водяным паром, выработанном на котле-утилизаторе в узле тушения углерода.In the case of processing of large-tonnage hazardous waste, it is economically feasible to dehydrate the liquid fraction of waste thermolysis condensed in the
Ректификацию проводят при атмосферном давлении либо под вакуумом (200...400 мм водяного столба), благодаря чему снижаются температуры кипения и происходит отгонка воды из углеводородной фракции. Обезвоженная жидкая углеводородная фракция подлежит утилизации внешним потребителям в качестве аналога-заменителя жидкого темного печного топлива с температурой кипения 100…250°С, практический выход ее составляет в среднем 10% из общей массы первоначальных углеродсодержащих компонентов отходов с расчетной влажностью 20%. При этом отогнанная вода в виде дистиллята ректификационных колонных аппаратов направляется частично на рецикл в качестве промывной воды насадочного скруббера, частично - на утилизацию в системы водоотведения в качестве производственных сточных вод.Rectification is carried out at atmospheric pressure or under vacuum (200 ... 400 mm of water), due to which boiling points are reduced and water is distilled off from the hydrocarbon fraction. The dehydrated liquid hydrocarbon fraction should be disposed of by external consumers as an analogue substitute for liquid dark heating oil with a boiling point of 100 ... 250 ° C, its practical yield is on average 10% of the total mass of the initial carbon-containing waste components with an estimated humidity of 20%. At the same time, distilled water in the form of distillate of distillation column apparatus is sent partially for recycling as a washing water for the packed scrubber, and partially for disposal into wastewater systems as industrial wastewater.
Образующиеся в процессе обогрева реактора термолиза продукты сгорания топлива (дымовые газы) направляют на трехстадийную газоочистку. Первая стадия газоочистки (термокаталитическая стадия) заключается в пропускании неохлажденных дымовых газов (температура более 700°С) через адсорбер 55, содержащий псевдоожиженный слой катализатора (прокаленного муллитокремнеземистого волокна с медно-кобальтовыми промоторами), с целью улавливания высокотоксичных окислов хлор- и фторорганических соединений (таких как диоксины, фураны, бензапирены, бифенилы, меркаптаны). По мере осмоления и загрязнения катализатор с обезвреженными веществами (класс опасности IV-V) выгружают механическим способом, направляют на регенерацию (повторный обжиг) либо утилизацию (захоронение).The products of fuel combustion (flue gases) formed during the heating of the thermolysis reactor are sent to a three-stage gas purification. The first stage of gas purification (thermocatalytic stage) consists in passing uncooled flue gases (temperature over 700 ° C) through an
Вторая стадия газоочистки (хемосорбция) предназначена для коллективного удаления токсичных компонентов NH3, H2S, оксидов NxOy, SxOy, СО, СO2 из дымовых газов в насадочных скрубберах 58, 59, в которых осуществляют взаимодействие с хемосорбентом - водным раствором щелочи NaOH (концентрация 15% масс.) и карбамида (концентрация 10% масс.), в результате происходит химическая нейтрализация оксидов азота, серы, углерода и физическая абсорбция азота и сероводорода, с получением суспензии сульфата аммония (NH4)2SO4 и карбоната натрия Na2СО3, подлежащих сбросу в систему водоочистки. Хемосорбент приготовляют в реакторе-гомогенизаторе, куда предварительно подают воду, карбамид в кристаллическом виде, и концентрированный водный раствор NaOH. В процессе хемосорбции дымовые газы охлаждаются с 400°С до 80…120°С.The second stage of gas purification (chemisorption) is intended for the collective removal of toxic components NH 3 , H 2 S, oxides N x O y , S x O y , CO, CO 2 from flue gases in packed scrubbers 58, 59, in which they interact with chemisorbent - an aqueous solution of alkali NaOH (
Третьей стадией газоочистки является хемосорбция окислов тяжелых металлов, содержащихся в продуктах горения вторичного топлива, осуществляемая в насадочном скруббере 60 путем контактирования восходящего потока дымовых газов с водным раствором гашеной извести Са(ОН)2, в результате чего большинство тяжелых металлов, таких как железо, мышьяк, ртуть, кадмий, никель, ванадий, переходят в нерастворимые комплексные химические кальцийсодержащие соединения, которые далее осаждаются в напорных фильтрах и выводятся на захоронение либо утилизацию внешним потребителям.The third stage of gas purification is the chemisorption of heavy metal oxides contained in the secondary fuel combustion products, carried out in a nozzle scrubber 60 by contacting an upward flow of flue gases with an aqueous solution of hydrated lime Ca (OH) 2 , resulting in most heavy metals such as iron, arsenic , mercury, cadmium, nickel, vanadium, pass into insoluble complex chemical calcium-containing compounds, which are then deposited in pressure filters and disposed of for disposal or disposal th external customers.
Далее на выходе из скрубберов дымовые газы отгоняют дымососами 68 и через дымовую трубу 69 выбрасывают в атмосферу.Next, at the exit from the scrubbers, flue gases are driven off by
Изобретение позволяет увеличить степень обезвреживания (массу обезвреженного остатка по отношению к исходной массе опасных отходов) до 90-95%, повысить энергоэффективность (на 25…30% в сравнении с известными аналогами) и производительность (до 60%) процессов разложения и карбонизации как углеродсодержащих органических отходов, так и низкосортных топлив в сравнении с известными аналогами. В устройстве осуществляются последовательные термолиз углеродсодержащих веществ посредством конвективной теплопередачи и плазменный дожиг токсичной части получаемого углеродного остатка термолиза, благодаря чему повышается теплотехнический коэффициент полезного действия, значение которого может достигать 92%, и скорость коксования (карбонизации) продуктов (до 250 мм/час в зависимости от теплофизических свойств и порозности материала). Кроме того, узлы загрузки и разгрузки сырья позволяют сократить эксплуатационные расходы, минимизировать использование подсобной транспортной инфраструктуры и трудоемких механизмов.The invention allows to increase the degree of neutralization (the mass of the neutralized residue relative to the initial mass of hazardous waste) up to 90-95%, to increase energy efficiency (by 25 ... 30% compared with known analogues) and productivity (up to 60%) of decomposition and carbonization processes as carbon-containing organic waste, and low-grade fuels in comparison with well-known analogues. The device implements sequential thermolysis of carbon-containing substances by convective heat transfer and plasma burns of the toxic part of the obtained carbon residue of thermolysis, thereby increasing the thermotechnical efficiency, which can reach 92%, and the rate of coking (carbonization) of products (up to 250 mm / hour, depending from thermophysical properties and porosity of the material). In addition, the nodes of loading and unloading of raw materials can reduce operating costs, minimize the use of auxiliary transport infrastructure and labor-intensive mechanisms.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015115329A RU2629721C2 (en) | 2015-04-24 | 2015-04-24 | Device for thermal treatment of hazardous waste |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015115329A RU2629721C2 (en) | 2015-04-24 | 2015-04-24 | Device for thermal treatment of hazardous waste |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015115329A RU2015115329A (en) | 2016-11-20 |
| RU2629721C2 true RU2629721C2 (en) | 2017-08-31 |
Family
ID=57759595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015115329A RU2629721C2 (en) | 2015-04-24 | 2015-04-24 | Device for thermal treatment of hazardous waste |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2629721C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2666559C1 (en) * | 2017-10-27 | 2018-09-11 | Сергей Яковлевич Чернин | Installation for thermal processing of waste |
| RU2670871C1 (en) * | 2018-01-26 | 2018-10-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное Объединение "Экопроект" | Heat treatment plant for wastewater polluted with biological agents of pathogenicity group i-iv |
| WO2020151774A1 (en) * | 2019-01-25 | 2020-07-30 | Ining S.R.O. | Gasification device and plasma shutter with a microwave plazma slowing system of the gasification device |
| RU2747898C1 (en) * | 2020-11-16 | 2021-05-17 | Общество с ограниченной ответственностью «Технопарк» | Installation for thermal destruction of predominantly solid municipal waste with production of carbon residue |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06123417A (en) * | 1992-10-13 | 1994-05-06 | Nippon Steel Corp | Stable combustion method in incinerator |
| RU2010152712A (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский авиационный техникум" (RU) | METHOD FOR DISPOSAL OF SOLID DOMESTIC WASTE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
| RU139148U1 (en) * | 2013-10-30 | 2014-04-10 | РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ , от имени которой выступает МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТОРГОВЛИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) | DEVICE FOR THERMOCHEMICAL DISPOSAL OF TOXIC SUBSTANCES |
| RU142256U1 (en) * | 2013-10-30 | 2014-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | EXHAUST GAS CLEANING SYSTEM |
| RU2013126238A (en) * | 2013-06-10 | 2014-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные транспортные системы" | METHOD FOR PROCESSING HOUSEHOLD AND PRODUCTION WASTE IN FURNACE AND CARBON MATTER AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
-
2015
- 2015-04-24 RU RU2015115329A patent/RU2629721C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06123417A (en) * | 1992-10-13 | 1994-05-06 | Nippon Steel Corp | Stable combustion method in incinerator |
| RU2010152712A (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский авиационный техникум" (RU) | METHOD FOR DISPOSAL OF SOLID DOMESTIC WASTE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
| RU2013126238A (en) * | 2013-06-10 | 2014-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные транспортные системы" | METHOD FOR PROCESSING HOUSEHOLD AND PRODUCTION WASTE IN FURNACE AND CARBON MATTER AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
| RU139148U1 (en) * | 2013-10-30 | 2014-04-10 | РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ , от имени которой выступает МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТОРГОВЛИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) | DEVICE FOR THERMOCHEMICAL DISPOSAL OF TOXIC SUBSTANCES |
| RU142256U1 (en) * | 2013-10-30 | 2014-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | EXHAUST GAS CLEANING SYSTEM |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2666559C1 (en) * | 2017-10-27 | 2018-09-11 | Сергей Яковлевич Чернин | Installation for thermal processing of waste |
| RU2670871C1 (en) * | 2018-01-26 | 2018-10-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное Объединение "Экопроект" | Heat treatment plant for wastewater polluted with biological agents of pathogenicity group i-iv |
| WO2020151774A1 (en) * | 2019-01-25 | 2020-07-30 | Ining S.R.O. | Gasification device and plasma shutter with a microwave plazma slowing system of the gasification device |
| RU2747898C1 (en) * | 2020-11-16 | 2021-05-17 | Общество с ограниченной ответственностью «Технопарк» | Installation for thermal destruction of predominantly solid municipal waste with production of carbon residue |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015115329A (en) | 2016-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2895576B1 (en) | Method and apparatus for recycling plastic wastes | |
| AU699600B2 (en) | Improved pyrolytic conversion of organic feedstock and waste | |
| RU2495076C1 (en) | Method of processing flammable carbon- and/or hydrocarbon-containing products, reactor for implementing said method (versions) and apparatus for processing flammable carbon- and hydrocarbon-containing products | |
| RU2763026C2 (en) | Furnace | |
| RU2629721C2 (en) | Device for thermal treatment of hazardous waste | |
| MX2011004135A (en) | Apparatus and process for thermal decomposition of any kind of organic material. | |
| RU2393200C2 (en) | Method of thermal treatment of solid organic wastes and plant to this end | |
| RU2659924C1 (en) | Solid carbon-containing waste pyrolysis utilization method and waste treatment system for its implementation | |
| WO2019056110A1 (en) | Stationary reactor and its internals for producing liquid fuel from waste hydrocarbon and/or organic material and/or contaminated oils, thermal processes, uses and managing systems thereof | |
| US20220372374A1 (en) | Installation for the production and a method of producing oil, gas anc char for a coal black from elastomers, especially rubber waste, in the process of continuous pyrolysis | |
| EP3031881A1 (en) | Method of pyrolytic processing of polymer waste from the recycling of food packaging and a system for carrying out such method | |
| EP3692115A1 (en) | Apparatus and method for producing synthesis gas | |
| CN216297479U (en) | Pyrolysis type medical waste treatment system | |
| WO2019056138A1 (en) | Stationary reactor and its internals for producing liquid fuel from waste hydrocarbon and/or organic material and/or contaminated oils, thermal processes, uses and managing systems thereof | |
| RU2552259C2 (en) | Method of processing of domestic and industrial wastes to furnace fuel and hydrocarbon substance and device to this end | |
| CN206279174U (en) | Skid-mounted type greasy filth pyrolysis treatment systems | |
| RU2251483C2 (en) | Worn tires processing method and a device of its realization | |
| KR20240151913A (en) | Method and system for converting organic waste into hydrogen (H2) energy and black carbon | |
| RU2066338C1 (en) | Method for thermal decomposition of solid carbon-containing materials with use of solid heat carrier, plant for embodiment of the method, reactor for decomposition of solid carbon-containing materials and heater-gasifier of solid heat carrier | |
| CN113877940A (en) | Medical waste treatment process | |
| RU2747898C1 (en) | Installation for thermal destruction of predominantly solid municipal waste with production of carbon residue | |
| WO2016036278A2 (en) | Device for processing petroleum waste | |
| CN205838921U (en) | Fine coal rapid pyrolysis apparatus | |
| RU96572U1 (en) | INSTALLATION FOR THERMAL PROCESSING OF SOLID FUEL MATERIALS | |
| EA011643B1 (en) | Pyrolysis of residual hydrocarbons |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180202 Effective date: 20180202 |