Способ термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов

Способ термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов а расплаве и может быть использовано в жилищно-коммунальном хозяйстве, химической промышленности, энергетике, сельском хозяйстве. Сущность изобретения заключается в том, что твердые бытовые и промышленные отходы, содержащие углерод и его соединения загружают в расплавленную шлаковую ванну и продувают расплав кислородсодержащим газом сбоку и сверху с суммарной напряженностью дутья 10-20 м /мин на 1 т расплава и с соотношением объемов рабочего пространства ниже поверхности расплава и над расплавом в пределах 1 (1-5) Способ позволяет повысить производительность, а также комплексно использовать отходы 1 табл

(19) RU (1Ц (51) 5 P23G7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

1 (21) 5033342/33 (22) 1903.92 (46) 15;11.93 бюл. f4 41-42 (7t) Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов Гинцветмет" . (22) Мечев 88.; Гречко А.В„Денисов ВФ„Калнин

ЕИ„Шйшкина Лд; Кубасов ВЛ.; Герцева М:И„ Ка. зырицкий БС„Столбов БА; Зиберов В.E„. Хаметов

9.M. (73) Государственный нау ео-исследовательский институт цветных металлов Гинцветмет"

"-: (54} СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ

ОТХОДОВ (67) Изобретете относится к способам термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов а расплаве и может быть использовано в жилищно-коммунальном хозяйстве, химической промышленности, энергетике, сельском хозяйстве.

Сущность изобретения заключается в том, что твердые бытовые и промышленные отходы, содержащие углерод и его соединения, загружают в расплавленную шлаковую ванну и продувают расплав киспородсодержащим газом сбоку и сверху с суммарной напряженностью дутья 10-20 м /мин на э

1 т расплава и с соотношением объемов рабочего пространства ниже поверхности расплава и над расплавом в пределах 1: (1 — 5). Способ позволяет повысить производительность, а также комплексно использовать отходы I табл.

2002995

Изобретение относится к способам термической переработки отходов и может быть использовано в жилищно-коммунальном хозяйстве, химической промышленности, энергетике, сельском хозяйстве.

Известен способ термической переработки твердых неорганических отходов путем сжигания и расплавления их в среде огненно-жидкого доменного шлака.

Недостатком способа является низкая производительность процесса, т.K. вследствие низкой теплотворной способности отходов часть мусора не сгорает. Кроме того, металлические, керамические, стеклянные отходы остаются в золе, которую надо захара ни вать.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ термической переработки твердых отходов, включающий загрузку отходов в расплавленную шлаковую ванну, продуваемую кислородсадержащим газом.

Совместно с отходами в шлаковую ванну, продуваемую кислородсодержащим газом в режиме барботажа. загружают топливо, оксиды металлов и металлолом, Количество загружаемого топлива обеспечивает содер>кание углерода в шихте 2-25

При содержании углерода в шихте более

10% на каждый процент увеличения его содержания вводят оксиды металлов или металлолом в количестве соответственно

0,25-5,0 и 0,5-15 от массы загружаемой шихты. Продувку ванны ведут с интенсивностью 150-2200 нм /ч.м .

Недостатки известного способа заключаются в следующем.

Добавка угля экономически невыгодна для многих регионов страны (удаленность месторождений угля, а, следовательно, большие транспортные расходы и потери при перегрузках и транспортировке). Примененйе талька технического кислорода также дорого и неоправданно. Кроме того, процесс характеризуется невысокой производительностью, опасностью в работе, К0тарая возникает при переработке высоковлажных видов сырья, а также не комплексным ега использованием.

Предлагаемое изобретение направлено на решение следующей задачи: безотхадная утилизация твердых бытовых и промышленных отходов без их предварительной сортировки и сушки способом термической переработки в расплаве.

Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого изобретения, заключается в повышении экономичности процесса, его

10

20 производительности и надежности, а также комплексном использовании отходов.

Технический результатдастигается тем, что в известном способе термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов, содержащих углерод и его соединения, включающем их загрузку в расплавленную шлаковую ванну и продувку расплава кислородсодержащим газам, по предлагаемому решению расплав продувают сбоку и сверху с суммарной напряженностью дутья 10-20 м мин на 1 т расплава и с э соотношением абьемов рабочего пространства ниже поверхности расплава и над расплавом в пределах 1:(1-5).

В качестве дутья используют воздух, обогащенный кислородом до такого содержания, чтобы обеспечить при загрузке соответствующего количества отходов автогенность процесса. Для повышения производительности и подачи в расплав большего количества кислорода за счет увеличения подачи дутья предлагается подавать дутье в расплав сбоку и сверху с

25 суммарной напряженностью дутья 10 — 20 м /мин на 1 т расплава при его плотности р= 3 т/м .

Эти пределы выбраны, исходя из следующего.

Существующие наиболее распространенные барботажные процессы в цветной и черной металлургии осуществля отся при напряженности дутья в пределах 2,5 — 12Я м /мин.т.

S5 Однако, опыт работы печей ПВ показы-. вает чта снижение этого показателя менее

10 м /мин.т негативно сказывается на тепломассообменных процессах в ванне: это приводит к резкому снижению производи40 тельности па некоторым видам сырья (шла.ки металлургии, клинкер и др.). А при превышении 13 м /мин.т наступает брыэговой режим с большим выносом расплава (при односторонней продувке). Пред45 ложенная комбинированная продувка (сбоку и сверху) позволяет поунять суммарную напряженность да 20 м /мин.т; выше этого значения показатели работы ухудшаются из-за возрастания пылебрызговыноса, иногда явлений "пробоя" ванны со снижением эффективности по тепломассаобмену и соответственно производительности печи. При этом наиболее эффективным соотношением расходов дутья сбоку и сверху

55 является 40-60%; опытные плавки проводились при распределении по 50%, Комбинированная продувка позволяет беэ выбросов подать в расплав на 30 j больше кислорода, чем только через боковые

2002995

55 через боковые фурмы. Содержание кисло- ва .рода в дутье 40, расход дутья 10 — 12 уг м /мин на 1 т расплава. Загружали и перерабатывали 1,5 т/час отходов. ст фурмы, даже при подаче через них технического кислорода.

Кроме того, появляются дополнительные эффекты. Верхнее дутье дает возможность увеличить контакт перерабатываемых отходов с расплавом, что снизит недожог и выброс вредностей. При этом газовый объем над расплавом, где используется верхнее дутье, увеличивают в зависимости от содержания влаги и вредностей, в 1 — 5 раз, т.е, соотношение объемов рабочего пространства ниже поверхности расплава и над расплавом находится в пределах 1;(1 — 5).

Это позволяет снизить скорость газа в этой высокотемпературной зоне, дожечь несгоревшие частички, снизить последствия от возможных взрывов при переработке высоковлажных отходов, баллончиков и т.п. В связи с глубоким дожигом получаются отходящие газы без содержания в них вредных включений, которые после очистки от пыли, летучих и т.п., утилизации тепла в котле-утилизаторе, предлагается использовать в сельском хозяйстве для подогрева теплиц и утилизации углекислого газа.

Для стабилизации температур в котле в случае различного рода примесей в составе отходов в фурмы предлагается подавать природный газ.

Примеры осуществления способа.

Проверку способа проводили на полупромышленной печи плавки в жидкой шлаковой ванне Рязанского опытно-экспериментального металлургического завода (РОЭ МЗ) института "Гинцветмет". Переработке подвергали твердые бытовые отходы химсостава, : 4 — 6 кремнезема; 0,3 — 0,5 оксида кальция; 2 — 3 глинозема; 0,2 — 0,3 меди; 2,1 — 2,4 железа; 0.1 — 0,2 серы; 18 — t9 углерода; 2,0 — 2,5 водорода; 14—

15 кислорода; 0,3-0,6 азота; влажность от 5 до 40% и шламы очистных сооружений Р0ЭМЗа состава, : 6-10 кремнезема; 5-8 оксида кальция; 8 — 9 меди; 17,0 — 18,5 железа; влажность от 2 до 10 / . Соотношение расходов ТБО и шламов 1;1.

Пример 1. Смесь твердых бытовых отходов, содержащих, : 4,62 кремнезема;

0.52 оксида кальция; 2,1 глинозема; 0,32 меди; 2,31 железа; 0,2 серы; 19,2 углерода; 2,34 водорода; 15,3 кислорода: 0,5 азота и шламов очистных сооружений, содержащих, :

8 кремнезема; 6,5 оксида кальция; 8„9 меди;

18,0 железа; с влажностью 15% загружалась в расплавленную шлаковую ванну продуваемую кислородсодержащим газом

Пример 2, Смесь твердых бытовых и промышленных отходов того же состава, что в примере 1, с влажностью 5, загружали в расплав, который подвергался комбинированной продувке. Суммарная напряженность дутья составила 15 — 20 м /мин на 1 т з расплава (по 50 сверху и сбоку), Производительность печи увеличилась до 3 т/час.

Результаты испытаний приведены в таблице. Как видно из таблицы и из описания осуществления способа, наилучшие результаты (по производительности и по надежности работы печи) получены в опытах 2, 3, 6, 7, т,е. при напряженности дутья

10 — 20 м /мин.т и соотношении объемов ра з бочего пространства под уровнем и над уровнем расплава в пределах 1:(1 — 5).

При испытаниях варьировалось соотношение объемов рабочего пространства ниже поверхности расплава и над расплавом для определения его влияния HB взрывы ("хлопки") в печи при загрузке высоковлажных порций отходов; изменение соотношения проводилось путем изменения уровня расплава в ванне. Испытания показали,что при указанном соотношении, равном и более 1:0,9, происходят резко выраженные

"хлопки" в ванне со срабатыванием взрывных клапанов в газоходах печи; при соотношении 1;(1 — 5) отмечаются "мягкие" (иногда почти не слышимые) хлопки без срабатывания взрывных клапанов; при 1:5,2 и менее указанные явления практически отсутствуют, однако, габариты печи (ее высота при рациональной глубине ванны 2 м) становятся нерациональными и экономически невыгодными. Кроме того, при высокой шахте печи (более 7 — 7,5 м) начинаются интенсивные настылеобразования в верхней части, ведущие к трудоемким операциям очистки или к невозможности ведения непрерывного процесса переработки сырья вообще, Предлагаемый способ термической переработки отходов позволяет; — повысить экономичность процесса благодаря использованию кислородно-воздушной смеси (вместо чистого кислорода в прототипе); — путем увеличения расхода дутья увеличить производительность (в i,3-1,4 раза) без ухудшения гидроаэродинамики ванны расплава (его выбросов); — повысить комплексность использования отходов в связи с полезным использонием минеральной части расплава и лекислоты отходящих газов.

Кроме того, процесс обладает достоинвами:

2002995 — экологическая чистота (полное дожигание газов, отсутствие вредных составляющих в отходящих газах); — безопасность работы при переработке высокавлажных видов сырья; 5 — безотходная утилизация отходов без их предварительной сортировки и сушки; — возможность интенсификации процесса за счет комбинированной продувки расплава. (56) Авторское свидетельство СССР

М 808779, кл. F 23 G 5/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 1315738, кл. F 23 G 5/ОО, 1987.

Результаты испытаний переработки твердых бытовых и промотходов в печи ПВ РОЗМЗа

Варианты опытов

Напряжен- СоотношеСоотношение обьемов рабочего пространства под уровнем и над уровнем расплава

Особенности работы печи ность дутья м /мин.т

20-0,05"

0,4-5,8"

23-90"

Прототип

Опыты:

1:3

1;3

1:3

1;3

1:0,9

9,4

0,5

1,0.0,5 l0

0,5

3,0

20,5

0,5

2,0

0,5

2,2

0,5

2,4

1:5

0,5

2,4

Настылеобразования в верхней части шахты печи

0,5

1:5

2,1

* Пересчет интенсивности вдувания (150-2200 м /час.мг) для прототипа проведен из условия опытных плавок на печи ПЖВ (ПВ) Новолипецкого металлургического комбината (НЛМК) площадью пода F=20 м и глубиной ванны h=2,1 м, т.е. на вместимость по расплаву г

G=F h p = 20 2,1 3,0=126 т.

* В прототипе верхнее дутье служит для дожигания газов. а не для органиэации комбинированной продувки расплава. т,е. в этом отношении способы переработки (предлагаемый и по-прототипу) несопоставимы. Масштабы печей НЛМК и РОЗМЗа (соответственно F=20 и 1,4 м ) делают несопоставимыми производительности по перерабатываемому ТБО и промотходам. ние расходов дутья сбоку сверху

Производительность по

ТБО промотходов, т/час

"Хлопки" в печи со .срабатыванием взрывных клапанов

Слабые "хлопки " беэ срабатывания клапанов; шахта печи чистая

2002995

Составитель В.Мечев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M,Òêà÷

Редактор Н.Семенова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3226

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ, содержащих углерод 5 и его соединения, включающий их загрузку в расплавленную шлаковую ванну и продувку расплава кислородсодержащим газом, отличающийся тем. что расплав продувают сбоку и сверху с суммарной напряженностью дутья 10 - 20 м мин на 1 т расплава и с соотношением объемов рабочего пространства ниже поверхности расплава и над расплавом в пределах 1: 1 - 6.