Сжигание отходов - низкотемпературное

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

_ ________________________________________________________________

_ ________________________________________________________________

_ ________________________________________________________________

_ ________________________________________________________________

_ ________________________________________________________________ 
 

РЕФЕРАТ 

По дисциплине:

ЭКОЛОГИЯ 

На тему: 

Сжигание  отходов - низкотемпературное 
 
 

 
 

Сочи 2010 г. 

Оглавление 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

 

     Топки низкотемпературного кипящего слоя (НТКС) предназначены для сжигания различных видов низкосортного  топлива древесные отходы, фрезерный  торф, либо их смеси в различной  пропорции влажностью до 60%. Размер куска до 100 мм (длина).

     Топки НТКС включают в себя воздухораспределительную решетку колпачкового типа, подрешеточный  воздушный короб, комплектуются  растопочным устройством (на дизельном  топливе или газе), устройством  выгрузки материала слоя.

     Цель: описать специфику низкотемпературного сжигания мусора.

     Задачи:

1. Определить особенности низкотемпературного сжигания мусора;
2. Раскрыть сущность низкотемпературного сжигания;
3. Дать характеристику технологии сжигания мусора при низкой температуре.

Особенности сжигания  мусора при низких температурах

 

     По  оценочным данным, в нашей стране ежегодно накапливается не менее 40 млн. т твердых коммунальных отходов (ТКО). Основная масса ТКО складируется на свалках и полигонах, общая  площадь которых с учетом уже  закрытых и выведенных из эксплуатации уже достигла 100 тыс. га. Кроме того, в стране образовалось и постоянно образуется огромное количество несанкционированных свалок.

     Из  всего количества существующих свалок и полигонов лишь 8–10% полностью  отвечают санитарным требованиям, а большинство представляет опасность для населения и окружающей среды.

     Еще в конце XIX века в Англии предложили отходы сжигать, был построен первый мусоросжигательный завод (МСЗ). Первоначально  МСЗ использовали для уменьшения объема складируемых на свалках остатков отходов и их обеззараживания. Позднее было показано, что теплотворная способность ТКО довольно велика, близка к теплотворной способности высокозольных бурых углей, и ТКО могут использоваться в качестве топлива для теплоэлектростанций (ТЭС)¹.

     Первые  мусоросжигательные агрегаты во многом копировали котельные агрегаты ТЭС: ТКО сжигали на решетках энергетических котлов, а полученное от сжигания мусора тепло использовали для производства пара энергетических параметров и последующего получения электроэнергии. В период энергетического кризиса 70-х годов XX века наблюдался бум в строительстве МСЗ.

     В развитых странах построили сотни  МСЗ. Казалось, проблема утилизации ТКО  была решена. Но МСЗ того времени  не имели надежных средств для  очистки выбрасываемых в атмосферу отработанных газов.

     Очень быстро специалисты убедились в  том, что сжигание ТКО не такой  уж безвредный процесс. Оказалось, что  при низкотемпературном (850–950 оC) сжигании ТКО на решетках энергетических котлов в воздухе, а в более поздних агрегатах сжигания ТКО – в кипящем слое побочные продукты процесса: газы, пыль (летучая зола), шлаки содержат значительное количество опасных для человека и окружающей среды веществ – продукты неполного сгорания, в том числе диоксины, тяжелые металлы и их кислотные оксиды, в том числе оксиды азота и др².

     Поэтому довольно простые по устройству и  относительно дешевые МСЗ первого  поколения пришлось закрывать либо реконструировать, улучшая и соответственно удорожая систему очистки выбрасываемых  в атмосферу газов.

     Со  второй половины 90-х годов XX века сооружаются  уже МСЗ второго поколения, значительно  более дорогие, в стоимости которых  около 40% составляет стоимость современных  эффективных газоочистных сооружений. Но суть процессов сжигания ТКО в  них не изменилась.

     Примером  служит новейший МСЗ в Саксонии-Ангальт, строительство которого закончено  в 2007 году. Как и раньше, ТКО сжигаются  в котле при относительно низкой температуре 850 оС, и огромные средства затрачены на очистку газов, выбрасываемых  в атмосферу.

     Поэтому новые МСЗ, строительство которых  с использованием импортного европейского оборудования предполагается в Москве в ближайшие годы, будут использовать ту же технологическую схему низкотемпературного  сжигания ТКО, что и уже имеющиеся  в Москве МСЗ.

     В чем заключаются достоинства  и недостатки такой схемы? Несомненными достоинствами являются сравнительная  простота и невысокая стоимость  мусоросжигательного отделения, так  как в нем используется оборудование, близкое по конструкции к стандартному оборудованию ТЭС, и сравнительно несложная схема организации процесса сжигания ТКО и производства электроэнергии. Недостатков данная схема имеет намного больше³.

     При медленном нагреве и низкотемпературном сжигании загружаемых в мусоросжигательный агрегат ТКО в воздухе образуются вредные продукты неполного сгорания мусора и особо опасные диоксины (температурный интервал образования 180–650 оС). Образующиеся вредные вещества распределяются между конечными продуктами процесса сжигания ТКО: газами, летучей золой и шлаком, который проваливается через решетку.

     Кроме того, тяжелые металлы и их соединения, содержащиеся в ТКО, также переходят  в конечные продукты процесса сжигания. В результате эти продукты становятся опасными для людей и окружающей среды, особенно учитывая их большое количество. На 1 т сжигаемых отходов образуется до 320 кг шлака и летучей золы и до 5000 кг газов, выбрасываемых в атмосферу. В традиционных МСЗ основные усилия направлены на очистку выбрасываемых газов, прежде всего от диоксинов, содержащихся в них. С этой целью газы выдерживают при температуре не менее 850 оС до 3 секунд (считается, что в таком случае образовавшиеся диоксины большей частью разрушаются)⁴.

     Далее производят так называемую «закалку»  газов, быстро охлаждая их водой, чтобы избежать вторичного синтеза диоксинов при медленном охлаждении газов в интервале температур 600–180 оС, и самое главное – в поток охлажденных газов вдувают поглотитель диоксинов – порошок активированного угля или активированного кокса. В результате содержание диоксинов в выбрасываемых газах опускается ниже предельно допустимого уровня 0,1 нанограмма/куб. м.

     Но  зато после этого резко возрастает концентрация диоксинов в летучей  золе. Поэтому летучую золу, уловленную газоочистными сооружениями МСЗ, приходится захоранивать на специальных полигонах, а шлак на обычных свалках или полигонах.

     Традиционные  МСЗ сжигают неподсушенный мусор. Естественная влажность ТКО обычно колеблется в пределах 30–40%. Поэтому  значительное количество тепла, выделяющегося  при сжигании отходов, расходуется на испарение влаги, и температуру в зоне горения обычно не удается поднять выше 1000 0оС.

     Шлаки, образующиеся из минеральной составляющей ТКО, при таких температурах получают в твердом состоянии в виде пористой непрочной массы с развитой поверхностью, способной адсорбировать большое количество вредностей в процессе сжигания отходов и сравнительно легко выделять эти вредности при хранении на свалках и полигонах. Корректировка состава и свойств образующихся шлаков невозможны.

Технология низкотемпературного сжигания мусора

 

     Отличительные особенности⁵:

• повышенная надёжность за счёт отсутствия подвижных элементов в топке;
• возможность остановки котла в горячий резерв с последующим пуском без использования
• растопочного устройства;
• высокая маневренность в пределах диапазона изменения нагрузок 30 - 100%;
• низкие значения вредных газообразных выбросов;
• высокая степень выгорания топлива, суммарные потери от механического и химического недожога не более 1%;
• сжигание топлива (смеси топлив) в широком диапазоне по влажности;
• сжигание происходит в пределах температур в топочной камере 600 - 850°С,
• что исключает шлакование слоя,
• топочной камеры и поверхностей нагрева;
• значение теплонапряжения зеркала горения и воздушный режим подобраны таким образом, чтобы минимизировать вынос частиц топлива и песка из слоя. 

     Применяемые технические и конструктивные решения  отработаны в ходе многолетней эксплуатации паровых и водогрейных котлов типа ДКВр, КЕ, КВ-ТС, КВ-Р, оснащенных топками  НТКС.

     Топки НТКС предназначены для комплектации с паровыми и водогрейными котлами  тепловой мощностью от 4 до 40 МВт.

     Технологии  сжигания топлива в  низкотемпературном кипящем слое (НТКС) успешно внедряются НПО ЦКТИ на протяжении более 20 лет  как при проведении реконструкций, так и при поставках новых котлов с кипящим слоем (в диапазоне мощностей до 40 МВт)⁶.

     Температурный диапазон существования кипящего слоя (800-900°С) является оптимальным для  протекания реакций обессеривания  продуктов сгорания путем введения в топку котла с кипящим слоем карбонатосодержащих добавок, как правило, известняка.

     Подавление  выбросов оксида серы может осуществляться также за счёт карбонатов, содержащихся в достаточном количестве в минеральной  части золы топлива. Типичный пример подобного топлива- горючие сланцы.

     По  результатам испытаний эффективность  связывания оксида серы вносимыми с  топливом карбонатами составляет не менее 85%, что позволяет достичь  приемлемых значений по выбросам So2, несмотря на высокое (1,0 -1,4%) содержание серы в горючих сланцах.

     Подтверждено, что в топках  НКТС можно успешно  сжигать самые разнообразные  низкосортные топлива, сланец (с зольностью до 60%), древесные отходы и торф (с  влажностью до 60%).

     Способ  НТВ-сжигания и топочное устройство для его реализации разработаны выдающимся советским ученым-теплоэнергетиком Виктором Владимировичем Померанцевым и возглавляемым им коллективом кафедры «Реакторо- и парогенераторостроение» в Ленинградском политехническом институте (ныне Санкт-Петербургский государственный политехнический университет — СПбГПУ)⁷.

     Низкотемпературная  вихрева (НТВ) технология сжигания является современной эффективной технологией  энергетического использования  твердого органического топлива.

     НТВ технология сжигания прошла широкую  апробацию в энергетике с 1970 по 1990 годы. К главным достоинствам НТВ технологии сжигания относятся ее улучшенные экологические показатели, гарантированное обеспечение устойчивого воспламенения и горения твердых топлив без подсветки газом и мазутом, устранение шлакования. Способ НТВ-сжигания и топочное устройство для его реализации защищены патентами. Для подготовки топлива угрубленного помола используются существующие мельницы с упрощенными сепараторами или без них, а для таких топлив как торф, древесные отходы, лигнин возможно использование безмельничных схем. НТВ технология сжигания может быть реализована в традиционной камерной топке, путем ее модернизации в период капитального ремонта котла⁸.