39. Сжигание отходов

Термические методы обезвреживания твердых отхо­дов, в свою очередь, условно можно разделить на две группы: термодеструкцию (пиролиз) отходов с получе­нием твердых, жидких и газообразных продуктов и огневой метод (сжигание), приводящий к образованию газообразных продуктов и золы.

Сжигание

1 - При слоевом сжигании в топке мусоросжигатель­ного котла в первой зоне (слое) происходит выход лету­чих продуктов, по мере увеличения температуры про­исходит газификация отходов и далее идет слой горя­щего кокса. Сжигание должно проходить при температуре 800—1000 °С.

Сжигание исходных отходов хотя и является про­стым и универсальным методом утилизации отходов, но имеет массу недостатков, главный из которых, как уже отмечалось, большой остаток шлака, высокий уро­вень образования диоксинов и кислых газов, которые выделяются на стадии газификации и ведут к загряз­нению атмосферы из-за большой влажности при боль­шой доле (выше 40%) пищевых отходов. По этим при­чинам на практике температура в топке не превышает 550 °С.

2. Более современный способ сжигания — это сжига­ние в псевдоожижешюм слое. Принцип работы реакто­ров с псевдоожиженым слоем состоит в подаче горю­чих газов (воздуха) через слой инертного материала (песок с размерами частиц 1—5 мм), поддерживаемого колос­никовой решеткой. Поступившие в реактор отходы интенсивно перемешиваются с инер­тным слоем, при этом существенно интенсифицирует­ся теплообмен. Температура в реакторе колеблется от 800 до 990 °С в зависимости от материала инертного слоя.

К основным достоинствам способа относятся: интен­сивное перемешивание твердой фазы, приводящее прак­тически к полному выравниванию температур, неболь­шое гидравлическое сопротивление слоя; отсутствие движущихся и вращающихся частей; возможность ав­томатизации процесса обезвреживания.

Пиролиз — термохимический процесс, в котором про­исходит разложение органической части отходов и по­лучение полезных продуктов под действием высокой температуры в специальных реакторах. Существуют сле­дующие разновидности метода: окислительный пиролиз с последующим сжиганием пиролизных газов и сухой пиролиз.

Окислительный пиролиз — это процесс термическо­го разложения отходов при их частичном сжигании или непосредственном контакте с продуктами сгорания топ­лива. Газообразные продукты разложения отходов сме­шиваются с продуктами сгорапия топлива или части отходов, поэтому на выходе из реактора они имеют низ­кую теплоту сгорания, но повышенную температуру. Затем смесь газов сжигают в обычных топочных устройствах. В процессе окислительного пиролиза образуется твер­дый углеродистый остаток (кокс), который в дальней­шем можно использовать в качестве твердого топлива или в других целях. Обычно окислитель­ный пиролиз проводят при 600—900 °С (температура нагрева отходов). При сжигании газов пиролиза дымо­вые газы меньше загрязнены летучей золой и сажей, чем при прямом сжигании отходов, что позволяет уп­ростить систему очистки. При пиролизе, например, ше­стивалентный токсичный хром превращается в неток­сичный трехвалентный.

Сухой пиролиз — это метод термической переработ­ки отходов, обеспечивающий их высокоэффективное обеззараживание использование в качестве топлива и химического сырья, что способствует созданию мало­отходных технологий. Под сухим пиролизом понима­ют процесс термического разложения отходов, твердо­го или жидкого топлива без доступа кислорода. В ре­зультате сухого пиролиза отходов образуются пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкие про­дукты (деготь, нерастворимые масла, органические со­единения) и твердый углеродистый остаток (пирокарбэн).

Пиролиз позволяет ликвидировать твердые и пасто­образные отходы без их предварительной подготовки. Очень важно и то, что этот метод позволяет ликвиди­ровать отходы с повышенной влажностью, отходы «не­удобные» для сжигания.

Но и для этих производств существует диоксиновая опасность. В России систематические определения зара­женности диоксинами не проводились.

Диоксиновая опасность заставила Правительство РФ в 1995 г. принять специальную целевую программу «Защита окружающей природной среды от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов», в которой предус­матриваются не только мероприятия по контрольно­му мониторингу, Если все же МСЗ работает на несортированном мусоре (результат сбора навальных отходов из мусоропроводов), то необ­ходимо:

1. Обеспечивать горение при температуре не ниже 920 °С с небольшим коэффициентом избытка воз­духа (до 1,6). Иметь систему регулирования этих параметров.

2. Тщательно перемешивать ТБО в камере сгорания и сохранять их в основной зоне горения с наи­большей температурой, как минимум, несколь­ко секунд.

3. Исключить вынос и неконтролируемое использо­вание шлака и золы после жигания. Их склади­ровать с наибольшими предосторожностями.

4. Обеспечить максимально возможную очистку продуктов сгорания от газообразных органических веществ.

Диоксиновая опасность остается основным препят­ствием для сжигания отходов. В последнее время к этому добавились экономические препятствия и международ­ные соглашения по уменьшению парниковых (трех и более атомных) газов.