Необходимость решения вопросов охраны окружающей среды, очищение природы от глобального загрязнения, минимизация техногенного воздействия на нее в настоящее время стало необходимым условием для выживания человечества как биологического вида.
На территории страны скопились миллиарды тонн промышленных отходов черной и цветной металлургии, химической промышленности, предприятий, которые производят огромное количество практически вечного пластика (тара, упаковка).
В России в 2018 году по данным Министерства природных ресурсов и экологии РФ в стране сформировалось 70 млн т ТБО.
Все заскладированные и вновь образующиеся твердые бытовые и промышленные отходы (ТБПО), а также другие виды отходов требуют их обезвреживания, утилизации, переработки, захоронения.
Особое внимание в экологическом плане следует обратить на отходы, содержащие хлорорганические вещества и выделяющие высокотоксичные соединения. Речь в первую очередь идет о диоксинах, фуранах и многочисленной группе им подобных соединений, являющихся чужеродными и чрезвычайно опасными для живых организмов веществами (ксенобиотиками), которые поступают в живую и неживую природу с продукцией или отходами многочисленных производств и вызывают тяжелые заболевания людей. Диоксинообразующими компонентами ТБО являются картон, газеты, бумага, пластмассы, поваренная соль, изделия из поливинилхлорида.
Используемый в настоящее время на существующих мусороперерабатывающих заводах (МСЗ) медленный нагрев перерабатываемых ТБО при низких температурах (600-900°С) ведет к интенсивному образованию диоксинов. Условиями разрушения диоксинов и фуранов являются более высокие температуры (более 1250°С), окислительная среда ( 1,05-1,1) и определенная
Предпосылки (часть 2)
В отмеченных выше условиях многочисленные МСЗ, работающие при температурах не более 900°С, в конце процесса сжигания ТБО оставляют до 25-30% вторичных твердых отходов, зараженных высокотоксичными веществами и требующих обеззараживания и специального захоронения.
Накопление вторичных токсичных отходов работающих МСЗ создала новую экологическую проблему в западных странах, где эксплуатируется большое количество МСЗ с печами устаревшей конструкции. Этот факт вынуждены признать зарубежные специалисты и фирмы. Проведенные на РОЭМЗ в 1996 году опытно-промышленные исследования переработки ТБО в печи Ванюкова (ПВ) показали, что при переработке ТБО в барботируемом кислородосодержащим газом шлаковом расплаве все вышеуказанные недостатки работающих МСЗ полностью отсутствуют. Испытания проводились институтом «Гинцветмет» совместно с МИСиС и Академией коммунального хозяйства (АКХ) им. К.Д.Панфилова. На технологию переработки ТБО в агрегате с барботируемым газом шлаковом расплаве было получено положительное заключение Государственной экологической экспертизы. Заводы, которые в будущем будут работать по данной технологии, характеризуются не только экологической чистотой, но и высокой экономической эффективностью.
Предлагается запатентованная технология совместной переработки ТБО, ТПО (ЗШО), кварцевого песка, известняка и сжигаемого угля (теплоноситель) в пеносиликат, ферросилиций, волластонит, гранулированный шлак со 100% утилизацией минеральной части перерабатываемого сырья, то есть - безотходная.
Данная технология является экологически чистой, экономически высокоэффективной и не имеет аналогов в мировой практике. Такие технологии называют прорывными технологиями XXI века.
Основные преимущества технологии
■ В данной технологии в перерабатываемой шихте до 30% ЗШО - продукт переработки, не надо добывать из недр земли, нужна погрузка и доставка к месту.
Технология позволяет получать высокодефицитную продукцию с заданными стабильными технологическими характеристиками.
В качестве теплоносителя используется с низким содержанием серы уголь любых марок.
Технология совместной переработки ЗШО, ТБО, известняка и кварцевого песка позволяет производить уникальные синтетические продукты - пеносиликат, ферросилиций и волластонит.
Технология экологически чистая, позволяет избавиться от выбросов оксидов серы, азота, хлора, фтора и пыли.
Дополнительные продукты - электроэнергия, жидкий азот, технический кислород в баллонах и благородные газы от разделения воздуха.
> ЗШО;
> уголь;
> известняк;
> ТБО;
> кварцевый песок;
> химически очищенная вода;
> химические реагенты;
> природный газ.
Годовые затраты на сырье 46,19 млн 1/50 (без
Суммарные заводские расходы
38,25 млн С130 (2,49 млрд руб.) в год
□ пеносиликат;
□ ферросилиций;
□ волластон ит;
□ гранулированный шлак;
□ электроэнергия;
□ благородные газы от разделения воздуха;
□ кислород в баллонах;
□ азот жидкий.
Годовая валовая выручка ~ 148,22 млн 1/50 (без НДС)
(9,63 млрд руб.)
Инвестиционный проект
Предлагаемая технология прошла опытно-промышленную апробацию на Рязанском опытно-промышленном экспериментальном заводе (РОЭМЗ), которая в 1996 году успешно подтвердила теоретические и опытные работы.
Технология защищена 6 патентами РФ (22 технических решения), а по результатам работ опубликовано 87 статей в научно-технических журналах и 5 монографий (общим объемом более 2500 стр.).
Инвестиционный проект* выполнен на переработку в год 219 ООО т ЗШО, 362 608 т известняка, 500 000 т ТБО, 223 943 т угля и 23 500 т кварцевого песка.
Строительство будущего завода предполагается на территории площадью 15 га, расположенной в 10 км от ОАО «Рязанской ГРЭС». Известняк поступает из Пронского карьера, расположенного в 20 км от места строительства. ТБО на переработку поступают из г. Рязани и всех районов Рязанской области. Уголь доставляется ж/д транспортом из Кузбасса.
* - выполнен на основе методики, утвержденной Минфином и Минэкономразвития РФ
Капитальные вложения
Строительство комплекса завода осуществляется “под ключ".
Общие капитальные вложения*, всего - 75,83 1/50 (без НДС),
в том числе:
ш Основные объекты и оборудование - 61,05 млн иЗй, в том числе ВРУ- 40,00 млн (/50;
» Инженерные сооружения, вспомогательное и эксплуатационное оборудование - 6,65 млн 1/50;
» Объекты общезаводского назначения - 3,83 млн 1/5О;
• ТЭО, ПИР и разработка ПОД - 4,29 млн 1/50;
ш Земельный отвод под строительство завода - 0,01 млн 1/50;
Данный расчет капитальных затрат согласован с ООО “ТЭПЭНЕРГО” (лицензия Госстроя РФ № ГС-1-50-02-26-0-7701183130-017631-1 на проектирование зданий и сооружений I и II уровней ответственности)
данный расчет является укрупненным,выполнен на основе смет затрат объектов-
аналогов и стоимостей технологического оборудования. Вследствие развития строительных технологий, при детализации расчетов возможно снижение капитальных вложений.
Технологическая схема получения ферросилиция, пеносиликата и волластонита из шлакового расплава ТСТР
Ь ТСТР - основное ноу-хау технологии
ТСТР (топка сжигания топлива в расплаве) является ключевым звеном в данной технологии.
Печь ТСТР в 5,7 раз производительнее доменной печи и в 19 раз производительнее вращающейся цементной печи размером 4,5x170 м (расчет сделан по методике доменщиков).
ТСТР является абсолютно надежным агрегатом, который прошел опытно-промышленную и промышленную апробации. Печи, подобные ТСТР, более 37 лет успешно эксплуатируются на “Норильском Никеле”, Среднеуральском медеплавильном заводе (СУМЗ), Балхашском ГМК (печи плавки в жидкой ванне - ППЖВ).
ТСТР является результатом усовершенствования ППЖВ.
Все ключевые узлы ТСТР и агрегат защищены 5 патентами. Основной разработчик предлагаемой технологии Иванов В.В. - доктор технических наук, автор более 100 изобретений, имеет звание “Лучший изобретатель цветной металлургии СССР”, проработал на “Норильском Никеле” в течении 28 лет, закончил работу в должности главного технолога комбината. В период разработки рабочего проекта ППЖВ с площадью сечения в области дутьевых фурм 20 м2 Иванов В.В. непосредственно участвовал в разработке плавильного агрегата и его ответственных узлов, являясь координатором работ, выполняемых конструкторским отделом (КО) комбината, института «Норильскпроект», управлениями главного механика и главного энергетика комбината, цехом АиКИП, СМУ «Сибтехмонтаж» и СУ «Медьстрой». Основную роль от 1-го листа ватмана до строительства ППЖВ и пуск ее в опытнопромышленную эксплуатацию выполнил коллектив специалистов, огромный вклад в конструкцию печи внес главный конструктор Голик С.Я. Иванов В.В. руководил запуском печей на НГМК, СУМЗ и БГМК. Патентовладелец и автор предлагаемой технологии - Иванов И.В., доктор технических наук.
Автор и разработчик технологии получения пеношлака и пенокерамики - Павлов В.Ф., доктор химических наук, кандидат физико-математических наук.
Технология переработки ЗШО с использованием ТСТР имеет ряд положительных отзывов и оценок от головных металлургических НИИ и ведущих ученых России в данной области.
Проект предполагает строительство комплекса ТСТР по совместной переработке 500 000 т ТБО в год с ЗШО, известняком и сжигаемым теплоносителем - углем.
Обоснование месторасположения предприятия
Завод по совместной переработке ТБО, ТПО (ЗШО), известняка, кварцевого песка и сжигаемого угля предлагается расположить на земельном участке за золошлаковыми отвалами ОАО «Рязанская ГРЭС».
Для строительства завода около Рязанской ГРЭС существуют весьма благоприятные экономические и географические предпосылки, а именно:
поддержка в исполнительных и законодательных органах Рязанской области;
хорошая сеть автомобильных и железнодорожных дорог;
наличие электроэнергии на период строительства завода, вследствие чего отпадает надобность строительства ЛЭП большой протяженности;
наличие на ГРЭС-24 свободных мощностей по выпуску нестандартного оборудования;
наличие специалистов в области электроэнергетики;
наличие необходимого количества специалистов в области строймонтажа в городах Тула, Рязань, Москва и Московской области;
наличие в непосредственной близости от Рязанской ГРЭС (~1,5 км) недостроенного законсервированного объекта (бетонорастворный узел). При строительстве завода можно в предельно короткие сроки организовать производство цементного раствора и бетона;
близость Пронского карьера известняка, плечо доставки - 10 км;
плечо доставки на будущий завод ЗШО и угля составляет 5 км, что является уникальным случаем для условий Российской Федерации.
Один из перерабатываемых компонентов - ЗШО не нужно добывать из недр, оно «лежит под ногами», необходимы лишь погрузочные операции и доставка к месту переработки.
Предлагаемая технология совместной переработки ТБО и ТПО в окислительной атмосфере и при температуре 1500-1550°С в высокопроизводительном плавильном и топливосжигающем агрегате барботажного типа (ТСТР) позволяет обеспечить экологически чистое производство с высокой экономической эффективностью и получить продукцию, крайне необходимую для нужд промышленного комплекса России.
Обеспечивает решение острейшей социально-экологической проблемы - очистка от ТБО и ТПО территории промышленных районов, городов и сел при полной экологической безопасности.
При оптимальной годовой переработке ТБПО (не менее 350 ООО т) завод полностью снабжает себя собственной электроэнергией, техническим кислородом, сжатым воздухом и теплом.
Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на заводе в 3,7 раза меньше, чем на действующих ТЭЦ, работающих на твердом топливе за счет отсутствия высокозатратных стадий, применяемых в производственном цикле на ТЭЦ, а именно: углеподготовка (дробление, помол угля, сушка), пневмотранспорт угольной пыли к горелкам котлов и вентиляция.
Решается экологическая проблема мирового масштаба (утилизация ТБО) со 100% использованием минерального сырья.
Акционеры завода становятся российскими лидерами по производству волластонита.
Полностью отсутствуют источники пылевыделения на всей территории завода, следовательно, затраты, связанные с пылеулавливанием и очисткой (весьма дорогие процессы), близки к нулевым.
Отходящие газы, выбрасываемые через трубу в атмосферу, отвечают самым жестким требованиям - санитарным норма.
\\
' Достоинства технологии (часть 2)
Сера, содержащаяся в угле, на 95-98% ассимилируется шлаком в виде ольдгамита (СаЗ), троилита (РеЗ) и алабалдамита (МпЗ). За счет восстановительной среды железо-силикатного расплава в ванне ТСТР, содержание оксидов азота (ЫОх) в дымовых газах снижается в 20- 25 раз. В следствии этого полностью отпадает необходимость в строительстве сероочистных и азотоочистных установок, что позволяет снизить капитальные затраты на строительство - на 40%, затраты на эксплуатацию - на 30%, а расходы на электроэнергию - на 25%.
Пары ртути перед выбросом в атмосферу через дымовую трубу полностью улавливаются на 100% специальными фильтрами. Пары фтора улавливаются на 100% фильтрами, оснащенными волластонитом, обладающим сорбционной способностью к фтору.
Перерабатываемая в ТСТР общая шихта позволяет получать шлаки заданного состава в широком диапазоне, что при дальнейшей переработке в дуговых сталеплавильных печах (ДСП) возможно получать дефицитные материалы - ферросилиций, пеносиликат и волластонит.
Выполненные авторами металлургические и теплотехнические расчеты для ТСТР с площадью сечения в области фурм 36 м2 показывают, что внутри шахты ТСТР за вычетом потерь теплоты (охлаждение кессонов, в окружающую среду, испарение влаги шихтовых компонентов) постоянно находится 301 000 000 ккал теплоты. Следовательно тепловая напряженность на 1 м3 внутреннего пространства ТСТР составляет 2 150 000 ккал. Такой тепловой напряженностью не обладает ни один пирометаллургический агрегат как в России, так и в высокоразвитых западных странах.
Построенный мусороперерабатывающий завод сможет обеспечить теплотой и электроэнергией рядом (1,5 км) тепличное хозяйство площадью 27-30 га, что делает новое предприятие еще более экономически эффективным.
\\
Впервые в мировой практике в 1982 г. в плавильном цехе медного завода Норильского горно-металлургического комбината НГМК (в настоящее время - “Норильский Никель”) была запущена ППЖВ-20 с площадью сечения в области фурм 20 м2.
До 1984 года ППЖВ-20 находилась в опытно-промышленной эксплуатации. В промышленную эксплуатацию печь была принята в августе 1984 г.
В период освоения ППЖВ-20 были достигнуты высокие техникоэкономические показатели (ТЭП) по сравнению с отражательными печами, а именно:
• удельная производительность (т/м2 в сутки) превышает в 18-20 раз;
ш содержание меди в штейне в 1,5 раза выше.
С 1982 года печами ПЖВ плавильного цеха медного завода “Норильского Никеля” по настоящее время (декабрь 2019 года) переработано более 300 млн тонн шихты. Таким образом, печи ПЖВ прошли длительную промышленную апробацию, показали надежную, безаварийную и безопасную работу.
м
Рис. 1. Печь для плавки в расплаве:
1 - штейновый сифон; 2 - плавильная камера; 3 - газоход; 4 - шлаковый сифон; 5 - огнеупорная кладка; 6 - воздушно-кислородный коллектор;
7 - кессоны; 8 - фурма
На рис. 1 представлена ППЖВ-20. Печь представляет собой шахту прямоугольного сечения шириной 2 м, длиной 4 м и высотой 3,9 м по всему периметру охлаждаемого пояса. Продольные и торцевые стены печи набираются из медных водоохлаждаемых кессонов, нижний ряд кессонов вдоль длины печи оснащен дутьевыми фурмами специальной конструкции для подачи в расплав обогащенного кислородом воздуха, и в случае технологической надобности - природного газа.
Конструкция печи ПЖВ (часть 2)
С торцов печи ПЖВ установлены штейновый и шлаковый сифоны для непрерывного вывода из печи штейна и шлака. Вся шахта печи, набранная из медных кессонов, покоится на водоохлаждаемых медных кессонах специальной конструкции, установленных на кладку горна. Горн футеруется огнеупорным кирпичом. Загрузка печи идет непрерывно через течки, установленные в своде печи. Отходящие газы уходят через аптейк в газоходную систему.
Уголь на печи ПЖВ-20 сжигался с момента запуска ее в работу и использовался в случае отключения природного газа. Сжигание в угля в печи не вызывало ни каких затруднений. Сказанное подтверждается «Технологической инструкцией передела плавки медного никельсодержащего сырья в печи плавки в жидкой ванне (ПЖВ-20)», г. Норильск, 1984 год, Исх. № 040Р.3.1.56-27-29, экз.№00031.
Конструкция ТСТР (часть 2)
На рис. 2 представлен продольный разрез ТСТР.
Общее устройство схоже с ППЖВ, но в ее конструкции есть следующие существенные различия:
^ высота подфурменной зоны;
^ нет одного сифона;
^ торец сифона оснащен шпурами для выпуска чугуна, планового и аварийного выпуска расплава;
^ отличие в высоте шахты топки в сторону ее увеличения;
^ торец со стороны загрузки угля, ЗШО и известняка оснащен дополнительными дутьевыми фурмами;
^ топка вдоль продольных стен шахты оснащена вторым рядом дутьевых фурм;
^ кессоны 2-го и 3-го ряда установлены под углом 15-40° от вертикали;
^ ТСТР сочленен с энергетическим котлом и представляет собой энерготехнологический комплекс.
Конструкция ТСТР (часть 4)
На рис. 3 представлен энерготехнологический комплекс ТСТР с энергетическим котлом (ЭТК).
На данном рисунке также показана система складирования сырья (угля, известняка, ТБО, ЗШО) и его подача в бункера, установленные непосредственно возле ЭТК. Каждый бункер оснащен весовым дозатором, который выдает на ленту транспортера расчетное количество угла, известняка, ТБО и ЗШО, предусмотренное технологическим регламентом.
Задание на каждую смену выдается технологом плавильного цеха. Жесткое соблюдение регламента для персонала смены ОБЯЗАТЕЛЬНО!
Высокое качество выпускаемой продукции обеспечивается за счет знания химического анализа каждого компонента, подаваемого на переработку в ТСТР. Химический анализ компонентов шихты должен опережать каждую технологическую смену на 9-12 часов.
Технологические и металлургические расчеты показывают (хорошо согласуются с практическими данными), что у ТСТР тепловой КПД составляет 0,948, а теплонап ряжен ность агрегата, отнесенная к 1 м3 внутри шахтного пространства, составляет 2,5 млн ккал. Такими характеристиками не обладает ни один плавильный или топливосжигающий аппарат как в России, так и за рубежом.
Более подробные сведения о конструкции ТСТР будут приведены ниже.
А - искомая длина топки, м;
Ь - ширина топки, м;
Чкес ■ потери теплоты с водой охлаждающей кессоны, кВт;
Чшл " потери теплоты со шлаком, кВт,
отличающаяся тем, что топка, в которой загрузочная камера имеет загрузочную секцию, совместно с энергетическим котлом образует комплекс термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов (ТБПО) совместно с углем и известняком, содержащий приемно-разгрузочное устройство, оснащенное траншеями для приема и хранения перерабатываемых компонентов и оборудованное грейферными кранами с пультом управления, обеспечивающими подачу перерабатываемых материалов в припечные шихтовые бункеры, оборудованные ленточными весовыми дозаторами с регулируемой скоростью движения ленты и работающими в автоматизированной системе управления технологическим процессом (АСУ ТП), который при условии установки вышеуказанного оборудования в определенной последовательности позволяет осуществлять непрерывный технологический процесс.
2. Топка по п. 1, отличающаяся тем, что в загрузочной камере топки установлена перегородка из медных глиссажных труб, которая образует загрузочную секцию, позволяющую вести загрузку и переработку твердых бытовых отходов (ТБО) без предварительной сортировки и сушки.
3. Топка по п. 1, отличающаяся тем, что перегородка загрузочной секции в нижней ее части устанавливается на подкладной кессон горна и идет до свода загрузочной камеры, а монтаж перегородки осуществляют из отдельных секций, в каждой из которых трубы сваривают между собой прерывистым швом с целью увеличения жесткости перегородки.
25 1
4. Топка по п. 1, отличающаяся тем, что в верхней части перегородки на расстоянии 6-8 высоты (ширины) глиссажной трубы за счет их отсутствия в перегородке образуется несколько щелевых просветов, а расчет общей площади щелевых просветов в перегородке загрузочной секции ведут по формуле:
30 Р = —, где
о
- действительный объем паров влаги, испарившейся из ТБО, нм /с, который
рассчитывается по следующей формуле:
35 У=тТБОхпН2(> где
тТБО " количество перерабатываемого ТБО, т/ч или кг/с;
пН2о ■ содержание воды в ТБО, %;
\\\ - действительная скорость движения газов в печи, м/с.
40 5. Топка по п. 1, отличающаяся тем, что нижняя сплошная часть перегородки имеет
ширину 3-6 кессонов шахты печи, а ее высота составляет 0,25-0,7 высоты кессона шахты топки.
6. Топка по п. 1, отличающаяся тем, при увеличении обогащенного дутья на каждую
о
торцевую и боковую дутьевую фурму загрузочной секции на 400-900 нм /ч и на каждую
// С о
' фурму, расположенную за перегородкой, загрузочной камеры на 200-500 нм^/ч образуется газлифтный эффект и циркуляция расплава, что увеличивает время пребывания ТБО в зоне газлифта.
7. Топка по п. 1, отличающаяся тем, что с целью дожита проскоков вредных веществ
ЬШ 2 700 134 С1
в отходящих дымовых газах на входе в энергетический котел установлены газовые горелки, работающие с избытком кислорода (а> 1,07-1,12) от стехиометрически необходимого количества.
8. Топка по п. 1, отличающаяся тем, что технологический процесс совместной
5 переработки ТБПО, известняка и угля ведут на шлаках, содержащих 30-38% диоксида кальция, с целью максимального извлечения серы в шлак (95,7%) за счет идеального тепло- и массообмена шлаковой ванны, свободные оксиды кальция, железа и марганца связывают серу в виде ольдгамита (Са8), троилита (Ре8) и алабандина (Мп8), а оставшаяся сера распределяется между чугуном (3,2%) и отходящими газами (1,1%), ю которые отвечают требованиям предельно-допустимых концентраций.
9. Топка по п. 1, отличающаяся тем, что при проведении технологического процесса совместной переработки ТБПО с известняком и углем ведут на получение шлака в общем виде как (РеО)х-(8Ю2)у, в котором соотношение х:у изменяется в пределах от
1:3 до 1:8-1:10, а наличие в расплаве оксида железа (II), хорошего контакта газовой 15 фазы и частиц топлива с расплавом обеспечивают получение в дымовых газах элементного азота (К), за счет чего отпадает необходимость строительства азотоочистной установки.
10. Топка по п. 1, отличающаяся тем, что отсутствующие глиссажные трубы в местах образования щелевых просветов в верхней части перегородки и окна в нижней ее части
20 образуют пустоты между кессонами первого ряда, которые ликвидируются за счет установки в них мини-кессонов, изготовленных из электролитной меди методом отливки, соответствующим размерам пустот.
> Комплекс переработки ТБО и ТПО (часть 9)
Список последовательного расположения технологического оборудования
«Комплекса экологически чистой безотходной переработки твердых бытовых и
промышленных отходов без предварительной сортировки и сушки»
1. Шихтовой двор, оснащенный шихтовыми траншеями для приема и хранения перерабатываемых материалов;
2. Грейферный мостовой кран;
3. Пульт управления грейферным краном;
4. Ленточные весовые дозаторы с регулируемой скоростью движения ленты, работающие в режиме АСУ ТП;
5. Загрузочная камера топки;
6. Перегородка, установленная в загрузочной камере и образующая загрузочную секцию для загрузки только ТБО;
7. Загрузочная секция для загрузки только ТБО;
8. Щелевые просветы перегородки 6;
9. Окно в проеме которого осуществляется газлифтный эффект с интенсивной циркуляцией шлакового расплава, обеспечивающий непрерывную загрузку ТБО с влажностью до 50%;
10. Сварочные прерывистые швы между глиссажными трубами;
11. Нижняя часть окна 9, лежащая на подкладных кессонах горна ТСТР;
12. Проемы, образуемые щелевыми просветами за счет отсутствия в этих местах глиссажных труб (фиг.З, разрез Б-Б);
13. Газовые горелки, установленные в третьем верхнем ряду кессонов шахты топки на входе в энергетический котел (ЭК);
14. Реакционная зона ЭК, охлаждающая дымовые газы с температуры 1550°С до 780°С;
15. Барабаны-сепараторы ЭК, осуществляющие сепарацию перегретого пара от капель влаги;
% \
Ь Комплекс переработки ТБО и ТПО (часть 10)
Конвективная часть ЭК, охлаждающая дымовых газов до температуры не более 300°С; Мультициклон очищает дымовые газы от крупных взвешенных частиц;
Соединительный газоход между мультициклоном и рукавным фильтром, оснащенный автоматическим клапаном для подачи холодного воздуха;
Рукавный фильтр;
Дымосос;
Конденсатор, охлаждающий дымовые газы с целью полного удаления из них влаги, образованной при переработке всех шихтовых компонентов;
Камера дожига в отходящих газах проскока вредных веществ;
Воздухоохлаждаемая камера для снижения температуры отходящих газов до 280°С; Фильтр для улавливания проскоков паров ртути (Нд), оснащенный внутри активированным углем либо коксом;
Дымосос, установленный за фильтром 24 и обеспечивающий заданные аэродинамические условия прохождения дымовых газов до дымовой трубы 26;
Дымовая труба;
Участок розлива чугуна в изложницы;
Турбогенераторный цех (ТГЦ);
Бассейн для грануляции шлаков;
Зал воздуходувных машин;
Воздухоразделительная установка (ВРУ) для получения технического кислорода; Отделение химводоочистки речной или озерной воды от механических и химических примесей;
Насосная станция с баками хранения химически очищенной воды (ХОВ) и установками для охлаждения и главное - бесперебойное обеспечение ХОВ, идущей на охлаждение всех кессонированных элементов топки.
% \
Ь Описание работы технологической схемы (часть 1)
На фиг. 1 приведена схема последовательно расположенных технологических агрегатов.
Перерабатываемые шихтовые компоненты (ТБО, ЗШО, известняк, уголь, кварцевый песок) поступают на шихтовый двор (1) и складируются в свои шихтовые траншеи. Компоненты шихты грейферными кранами (2) с помощью ленточных конвейеров (транспортеров) подают для каждого компонента в бункеры, из которых с помощью ленточных весовых дозаторов (4) с регулируемой скоростью движения ленты, работающей в режиме АСУ ТП.
Перерабатываемая шихта поступает в загрузочную камеру (5), в которой установлена перегородка (6) специальной конструкции. Перегородка (6) образует в загрузочной камере ТСТР секцию (7) только для загрузки ТБО. Перегородка (6) оснащена специальным проемом - окном (9), в котором осуществляется газлифтный эффект, обеспечивающий непрерывную загрузку ТБО под расплав надфурменной зоны.
Газовые горелки (13), установленные в 3-м ряду шахты ТСТР и на входе в реакционную зону энергетического котла (14).
Пар энергетических параметров, полученный в ЭК, поступает в турбогенераторный цех (ТГЦ) для выработки электроэнергии для собственных нужд.
Дымовые газы, образующиеся при осуществлении технологического процесса очищаются в газоочистительных аппаратах (17-25). Газоочистительная система состоит из мультициклонов или групповых циклонов (17), рукавных фильтров (18), дымососов (20, 25), конденсатора (21), охлаждающего дымовые газы, камеры дожига (22), воздухоохлаждаемой камеры (23), фильтров (24) для улавливания проскоков ртути, хлора и фтора.
Ь Описание работы технологической схемы (часть 2)
Очищенные дымовые газы с помощью дымососа (25) через дымовую трубу (26) выбрасываются в атмосферу. Дымовые газы отвечают самым жестким требованиям - нормам ПДК СанПиН.
В состав энерготехнологического комплекса входят цеха и технологические переходы: участок розлива чугуна (27), турбогенераторный цех (28), бассейн для грануляции шлаков (29), зал воздуходувных машин (30), воздухоразделительная установка для получения кислорода (31), отделение химически очищенной речной или озерной воды (ХОВ) от примесей (32), насосная станция с баками хранения ХОВ и установками для ее охлаждения и бесперебойного обеспечения ХОВ, идущей на охлаждение всех кессонированных элементов ТСТР
Загружаемые в загрузочную камеру ЗШО и дробленый известняк имеют постоянную влагу (3,5- 5%), которая при загрузке не создает пылеобразующего фактора, поэтому они грузятся через обычные трубчатые течки.
Уголь, поступающий на шихтовый двор и состоящий из крупных (100-150 мм в поперечнике) и средних кусков (60-80 мм), составляет 45-60% от массы угля. Остальная часть находится в мелкодисперсном состоянии (частицы 6-10 мкм), которые в кипяще-бурлящий расплав нужно доставить без потерь.
Нами разработаны 2 варианта устройства, которые доставляют мельчайшие частицы угля прямо в расплав, который мгновенно ассимилирует их. Этот эффект достигается за счет образования воздушного “чулка”, начиная от среза сопла до расплава.
► Технология получения ферросилиция, пеносиликата и волластонита из шлакового расплава ТСТР (часть 1)
Технология получения ферросилиция, пеносиликата и волластонита из шлаков, полученных при совместной переработке ТБО, ЗШО, известняка, кварцевого песка и угля в ТСТР, следующая.
Образующийся шлак при совместной переработке ТБО и ТПО (ЗШО) непрерывным потоком через сифон ТСТР по обогреваемому желобу сливается в поворотный копильник (рис. 6).
На территории плавильного цеха (ПЦ) размещено 2 плавильных дуговых 3-электродных печи емкостью 30 т каждая - ДСП-30.
Для того, чтобы из шлаков ТСТР получить ферросилиций определенной гостированной марки, необходимо увеличить содержание ЗЮ2 за счет подачи в ДСП расчетное количество кварцевого песка; если же плавка ведется с целью получения пеносиликата или волластонита, в ДСП подается расчетное количество (на основании экспресс анализа шлака на предмет содержания ЗЮ2 и СаО) известняка и кварцевого песка.
После подачи холодных известняка и кварцевого песка в ДСП заливается ковш горячего шлака в количестве 10 м3 (17 МВт теплоты). В качестве восстановителя используется высококачественный малосернистый кузнецкий уголь с калорийностью не ниже 7200 ккал/кг.
Плавка ведется с целью глубокого восстановления оксидов железа из шлака ТСТР, оксидов кремния и известняка. Все восстановленное железо до элементного состояния, 5| и Са уходят в донную фазу ДСП, сливается через летку в ковш и разливается по изложницам.
Оставшаяся часть шлака корректируется на повышение в шлаке ЗЮ2 и СаО за счет подачи в ДСП кварцевого песка и известняка с добавлением угля как восстановителя.
► Технология получения ферросилиция, пеносиликата и волластонита из шлакового расплава ТСТР (часть 2)
Технология получения ферросилиция, пеносиликата и волластонита из шлакового расплава ТСТР (часть 3)
Плавка продолжается не более 1,5 часов, после экспресс анализа на содержание 3|, ЗЮ2 и СаО полученный расплав сливается в гранбассейн, где шлак подвергается термоудару.
В результате плавки получаем синтетический материал - пеносиликат.
Пеносиликат после термоудара становится веществом с высокой пористой структурой и после грануляции набирает в себя до 4 м3 воды. Сушка пеносиликата до влажности 8% осуществляется в атмосфере цеха в течении 8 суток в железобетонной емкости размерами 25 м х 20 м х 3 м (Д х Ш х В). После полного заполнения 1-й секции дальнейшая сушка пеносиликата с 8%-влажностью ведется в сушильной печи фирмы 1_АС (Чехия).
Сушильные и прокалочные печи фирмы 1_АС оснащаются выкатным подом вместе с совком, заполненным пеносиликатом, который помещают в прокалочную печь и ведут подъем температуры со скоростью 20°С в минуту. Достигнув температуры 975°С удерживают эту температуру в течение 30 минут (температурная полка).
Начиная с температуры 815°С в верхней части пеносиликата образуется ярко светящаяся зона повышенной температуры, в которой происходит переход пеносиликата из аморфного состояния в кристаллическое. Выделяющаяся при этом теплота зоны передается соседнему слою аморфного вещества. Избыточная теплота внутри печи расходуется на нагрев вещества до точки физического превращения (фазового перехода), тогда процесс распространяется в виде фронта тепловой волны самораспространяющейся кристаллизации со скоростью 0,22 мм/с (по данным В.Ф. Павлова).
Через 30 мин. от достигнутой температуры 975°С в печной пространстве ведется снижение температуры до 600°С. После совок с полученным волластонитом выкатывается вместе с подом и краном перевозится в определенное место для хранения полученной продукции до ее реализации.
Преимущества предлагаемой технологии (часть 1)
1. Использование при совместной переработке ТБО, ТПО - ЗШО, известняка и сжигаемого угля (теплоноситель) уникального плавильного и топливосжигающего агрегата (ТСТР) большой единичной мощности.
2. Переработка ТБО без предварительной сортировки и сушки, что позволяет полностью прекратить распространение всяческой заразы от сифилиса до проказы, о чем упорно молчит Минздрав России, зная что в ближайшее недалекое время на территории России появится более 100 малых и больших сортировочных заводов и заводиков.
3. Предлагаемая нами технология переработки ТБО не мусоросжигающая, а мусороперерабатывающая, вырабатывающая весьма ценные продукты - ферросилиций, пеносиликат, волластонит и гранулированный шлак.
4. С пуском в эксплуатацию завода Россия займет ведущее положение в мире по выпуску многоцелевого назначения синтетического волластонита.
5. Решается экологическая проблема мирового уровня - уничтожение текущих и в дальнейшем лежалых ТБО с полным использованием их минеральной части.
6. Находящаяся в перерабатываемой шихте сера ассимилируется шлаковым расплавом на 99,6% - содержание 302 в отходящих газах ниже ПДК в 5 раз.
7. В отходящих дымовых газах содержание оксидов азота (ЫОх) в 25 раз ниже ПДК.
8. При использовании в технологии угля как теплоносителя в силу конструктивных особенностей ТСТР полностью отпадает надобность в подготовке угля к сжиганию (например, для ТЭЦ).
\\
Ь Преимущества предлагаемой технологии (часть 2)
9. Резкое снижение пылеуноса из шахты ТСТР (на 99,6%) на входе в ЭК ведет к снижению зашлакованности поверхности ЭК и увеличению срока эксплуатации между капитальными ремонтами.
10. Высокая удельная производительность - до 170 т/м2 сек.
11. Низкий пылеунос - 0,4% от массы образующегося в процессе шлака.
12. Повышение равномерности тепловых нагрузок на поверхности нагрева ЭК, особенно в реакционной части.
13. Комфортность и безопасность производственных помещений за счет максимальной механизации и АСУ ТП.
14. Предлагаемая технология является экономически эффективной и в предложенном варианте капитальные вложения окупаются за 1,5 год с момента выхода на проектную мощность.
15. При проектировании и строительстве используется типовое оборудование отечественного производства, в том числе полной заводской готовности.
16. Для сравнения технико-экономических показателей (ТЭП), полученных от использования в мировой практике, с печью А.В. Ванюкова (ППЖВ) ниже представлена таблица. ТЭП для использования ТСТР, естественно, будут значительно выше, чем ППЖВ.
^ Сравнительные показатели термической переработки ТБО по существующим и новым технологиям
№
п/п Показатели процесса МАК™
Сжигание в печи с колосниковыми решетками НОЬТЕК Печь с кипящим слоем Печь с электро- шлаковым расплавом Печь Ванюкова Процесс института химической физики РАН Процесс "ТИегто- зе1есГ Пиролиз + сжигание ,,5^етеп5,,
1 Стадия подготовки к переработке сортировка измельчение сушка без подготовки измельчение прессование измельчение
2 Температура, °С 600-800 850-920 900
1400-1500 1300-1350 1200 1200-2000 450-1300
3 Дутье, м3/т ТБО воздух воздух - 3800 - воздух - 300, кислород - 500 воздух - 5000, водян. пар - 300 кислород - 600, природный газ - 60 воздух + угольная пыль
4 Время пребывания в зоне высоких температур, сек. 2-4 (8) 2,0-4,0 2,0 3,0-4,0 2,0 более 2 2-3
5 Выход шлака, % 25-30 10 н/д 10-13 Н/д 24-26 12-13
6 Пылевынос, % 2-4 15-20 н/д 0,8-1,2 Н/д Н/д Н/д
Удельный объем дымовых газов, мУт ТБО 5000-6000 4000 н/д 1000-1200 5000;
1000 (синтез-газ) 1000 (синтез-газ) н/д
8 Образование диоксинов: первичных образуются Н/д 1-10 г/м3 2-10-10 г/нм3 1,2-10-11 Н/д
вторичных, после очистки образуются 0,1-10-9 г/нм3 н/д 0
1
со н/д 1,2-10-11 0,1
9 Использование шлака на захоронение на захоронение н/д 1) остеклованный в стройиндустрию;
2) на получение цемента;
3) на получение минваты на захоронение или
остеклование остеклованный в стройиндустрию остеклованный, в дорожное строительство; 0,3% захоранивается
10 Степень
апробированности
процесса промышленная
эксплуатация полупромыш.
испытания лаборат.
испытания полупромыш.
испытания полупромыш.
испытания полупромыш.
испытания полупромыш.
испытания
Авторы предлагаемой технологии
Предлагаемая технология совместной переработки ТБО и ТПО разработана специалистами инициативной группы. Каждый из упоминаемых ниже персон прошел большую производственную, исследовательскую или научную работу и многое достиг в своей работе. В состав группы входят специалисты различных специальностей, что и позволило разработать уникальную технологию и энерготехнологический комплекс для ее осуществления (ЭТК).
Авторы технологии и ЭТК
Иванов Владимир Васильевич - инженер-металлург, специализация - металлургия цветных металлов, доктор технических наук, академик Европейской международной академии гуманитарных и естественных наук.
Алешин Сергей Юрьевич - инженер-электрик, специализация - автоматизация и механизация процессов обработки и выдачи информации; экономист-менеджер, специализация - экономика и управление на предприятиях.
Иванов Игорь Владимирович - инженер-металлург, специализация - физико-химические методы исследования металлургических процессов, доктор технических наук.
Краснов Владимир Николаевич - инженер электросвязи, специализация - многоканальная электросвязь.
Рассказов Виктор Алексеевич - инженер-механик, специализация - механизация сельского хозяйства.
Авторы технологии получения ферросилиция, пеносиликата и волластонита
Шабанов Василий Филиппович - автор и научный руководитель работы, Председатель Президиума ФИЦ СО РАН, академик РАН.
Павлов Вячеслав Фролович - автор и научный руководитель работ, заведующий отделом СКТБ ФИЦ СО РАН, доктор химических наук, кандидат физико-математических наук.
Иванов Владимир Васильевич - автор и разработчик технического задания на проведение КиПР передела получения ферросилиция, пеносиликата и волластонита.
Комплекс
экологически чистой безотходной переработки
твердых бытовых и промышленных отходов
без предварительной сортировки и сушки
Контактная информация для заинтересованных лиц
Иванов Владимир Васильевич сот. тел.: +7 910-504-95-37 е-таМ: $егд_а1уозЫп@таН.ги
Павлов Вячеслав Фролович сот. тел.: +7 913-183-96-54 е-таМ: рау1оу@акас!ет.ги
Краснов Владимир Николаевич сот. тел.: +7 903-835-92-00 е-таМ: кга$поу_гап@таМ.ги
Рассказов Виктор Алексеевич сот. тел.: +7 910-560-96-62 е-таМ: У1к1огг১ка20У@дтаИ.сот
Комментариев нет:
Отправить комментарий