2020-09-26
131
Технологічні схеми ССЗ, обладнані парогенераторами, включають такі вузли: прийомне відділення, призначене для ТПВ й обладнане бруківками краном із грейферним ковшем; сміттєспалювальний агрегат з потоковим пристроєм і казаном утилізаторів; тягодуттєвий пристрій з дуттєвими вентиляторами первинного і вторинного повітря, димососом і димарем; газоочисний пристрій; жужільзоловидаляючий пристрій із транспортерами і сепаратором чорного металобрухту.
Перший вітчизняний завод для спалювання всієї маси ТПВ (спецзавод № 2 у Москві) працює за схемою, зображеною на мал. . Приїжджаючі на ССЗ сміттєвози зважують на автовагах, після чого відходи вивантажують у прийомний бункер місткістю 2600 м3. Стінки бункера виконані під кутом 60 і 90о. ТПВ з бункера в топки подають мостовим краном із грейферним ковшем типу «Поліп» місткістю 5,6 м. У прийомному відділенні підтримується розрідження за рахунок забору з нього дуттєвого повітря для горіння, що сприяє запобіганню викиду неприємних запахів і пилу за межі відділення.
|
|
|
Через піч котлоагрегату відходи подають на стіл живильника. Шар відходів у печі створює затвор, що перешкоджає неорганізованому підсмоктуванню повітря в топку. Топочний пристрій обладнаний назад перетовкаючими колосниковими ґратами системи «Мартін» (ФРН) шириною 3 м і нахиленої під кутом 26о4’. Ґрати мають дві секції, що складаються з 13 рядів рухливих і нерухомих колосників. Кожен ряд має індивідуальний привід. Хід колосників 415 мм. Рухливі колосники здійснюють назад перетовкуваючий рух, що дозволяє подавати 15...30 % палаючої маси відходів назустріч рухається шарую, створюючи вогнища нижнього запалювання. Через 15 хв. послу пуску установки утворяться вогнища горіння, що дозволяє відключити пускові газові пальники. Інша маса відходів (70...85 %) за рахунок ефекту, що шурує, добре перемішується, що запобігає від прогарів і оголення окремих ділянок полотнини колосникових ґрат і її теплового перевантаження. Швидкість переміщення колосникових ґрат регулюють відповідно до паливної характеристики відходів, що надходять. Товщину шаруючи в ґратах змінюють у допомогою підпірного вала в регулюючим приводом. Окремі колосники ґрат мають отвору, через які подають первинне повітря, забезпечуючи підведення окислювача до палаючого відходам і охолодження колосників.
Мал.. Технологічна схема ССЗ №2 (м. Москва)
1 - бруківки кран із грейферним ковшем; 2 - парогенератор; 3 - електрофільтр; 4 - димар; 5 - магнітний сепаратор; 6 - склад шлаку; 7 - механізм шлаковидалення; 8 - підпірні валик колосникові ґрати; 9 - назад перетовкаючі колосникові ґрати; 10 - прийомний бункер; 11 - бункер котлоагрегату
|
|
|
Температура повітря, подаваного під ґрати, складає 110...170 оС. Для підігріву повітря використовують повітронагрівач, розміщений на напірному повітроводі і складається з двох ступіней. У першій ступіні повітря нагрівається живильною водою, що відбирається перед останньою секцією економайзера казана, і повертається потім у цю секцію для її догріва. Повітря в першій ступіні підігрівають до 110 оС. З цією температурою він може надходити або безпосередньо під ґрати, або попередньо в пароповітряний теплообмінник, де нагрівається до 170 оС.
Конструкція колосників дозволяє спалювати відходи з різною теплотою згоряння (3,5...10,5 МДж/кг) з великим змістом золи (Ар до 50 %) при високій питомій продуктивності - більш 400 кг/(м2 ч). Площа колосникових ґрат кожного агрегату 20,9 м2, номінальна продуктивність 8,33 т/год при теплоті згоряння ТПВ 6,3 МДж/кг. Гарантійний термін роботи колосникових ґрат близько 30 тис. год. Температура в потоковому просторі регулюється автоматично і складає 800...1000 оС, при ній забезпечується вигоряння твердих і газоподібних пальних складових відходів.
Кожна топка зблокована з казаном, номінальна паропродуктивність якого 14,5 т/год (тиск 1,3 МПа). У середньому з 1 т відходів одержують 1,5 т пари. Гази, що ідуть з топки, надходять у вертикальні газоходи казана, де до входу в економайзер вони п'ять разів змінюють напрямок руху. Завдяки різким змінам напрямку потоку газів відбувається глибока сепарація золи з їхнього потоку, по спеціальних тічках попадає в жужільвидалювач.
Топкові гази на виході з топки містять 1.5...3 г/нм3 летучої золи, що приводить до абразивного зносу поверхонь нагрівання казана. Зниження абразивного зносу домагаються установкою спеціальних казанів з розрідженими трубами. Збільшення міжтрубного простору знижує швидкість газів до 5 м/с. Проходячи через казан, потокові гази прохолоджуються до 230 оС, КПД казанів складає 60...70 %. У середньому на двох казанах виробляють 112 тис. т пари в рік, з них 70 тис. т витрачають на власні нестатки заводу. Топкові гази проходять через електрофільтр з ефективністю 94...97 %. На виході з димаря зміст летучої золи складає 90...150 мг/нм3 і викидів з димаря летучої золи. Димар висотою 50 м (висота будинку 28 м) забезпечує зниження концентрації золи в повітрі (нижче ПДК).
Шлак складає близько 25 % (по масі) - 4...5 т/год загальної кількості відходів, що спалюються. Його прохолоджують у жужільній ванні і подають конвеєром на склад, місткість якого забезпечує п'ятиденний запас. По шляху електромагнітним сепаратором з конвеєра витягають шматки шлаку з включеннями металу, що направляють у дробарку, де метал відокремлюють від шлаку і піддають повторної магнітної сепарації і пакетують. Очищений від металу дроблений шлак також надходить на склад.
ССЗ працює цілодобово, без вихідних днів. Теплоту використовують у міській системі теплопостачання. Після спецзаводу №2 у Москві здані в експлуатацію заводи в інших містах. Основним відмітним вузлом нових ССЗ є тип колосникових ґрат. В Владивостоці, Тбілісі використаний топковий пристрій Бриєнського машинобудівного заводу (ЧСФР) з експериментальних горизонтальних перештовхних колосникових ґрат (мал.). На відміну від Владивостокського ССЗ на установці в Тбілісі відсутній казан-утилізатор для використання теплоти газів. Основним постачальником технологічного устаткування для СПЗ продуктивністю 15 т/год ТПВ в рамках СЄВ є ЧСФР, підприємство ЧКД - Дукла. Це підприємство випускає сміттєспалювальні котлоагрегати з валковими колосниковими ґратами (мал. ). Подібні казани придбані для споруджуваних і проектованих у даний час заводів.
Котлоагрегат складається з топки з валковими колосниковими ґратами, парового казана (продуктивністю до 45 т/год при тиску 1,5 МПа і температурі перегрітої пари 250 оС) із завантажувальною тічкою і живильником, обладнаним гідравлічним приводом, і жужільвидалювачем. У топці спалюється 15 т/год ТПВ з теплотою згоряння 3,3...10 МДж/кг. Для регулювання кількості подаваних ТПВ привід живильника регулюється по частоті циклів і по довжині ходу. Відходи від тески скидають на перший валок колосникових ґрат, що складає з валків шириною 3,5м і діаметром 1,5 м. Окремі валки утворять ступінь з нахилом 30 о. Валки набрані з колосників із зазорами, через які здійснюється подача дуттєвого повітря під шар відходів. Забезпечуючи одночасне охолодження колосників. Валки встановлені на сталевій рамі, закріпленої на каркасі котлоагрегату. Кожен валок має індивідуальний привід з регулюванням частоти обертання в діапазоні 1,17...11,7 об/год. Для захисту приводів від механічних перевантажень вони обладнані електричним і механічним захистом. Бічні панелі топки прохолоджуються повітрям, що надходить завдяки природній тязі через конструкцію рами.
|
|
|
Відходи надходять на перший валок, де вони підсушуються і розгоряються. Інтенсивне горіння відбувається на другому і третьому валках, на четвертому і п'ятому валках відходи догоряють, на шостому - переміщається вигорілий шлак. Для первинного розжигу і стабілізації горіння котлоагрегат обладнаний двома газовими пальниками продуктивністю 160 нм3/год і двома робітниками пальниками продуктивністю по 1000 нм3/год гази. Продукти, що утворяться в топці, згоряння приділяються протитоком стосовно руху ТПВ.
Котлоагрегат Бійського казанового заводу з топкою Кусинського машинобудівного заводу, оснащеною аналогічною конструкцією колосникових ґрат, установлений на Владимирському експериментальному ССЗ (мал.). Як казан використані верхній і нижній барабани казана типу ДКВР-10/13 із внесенням мінімально необхідних змін у конфігурацію їхньої трубної частини. Реконструйована також конструкція казанового пучка, що забезпечило його подовжнє омивання димовими газами і дозволило знизити абразивний знос пучка. За казановим пучком встановлений одноходовий водяний економайзер з коридорним розташуванням труб. Через те, що спалюються відходи різної теплоти згоряння, кількість і температура димових газів перед економайзером не постійні. Для підтримки температури газів 200...150 оС на виході з казанів передбачений байпас димових газів крім економайзера, що дозволяє регулювати їхня кількість. У зв'язку із сильної запиленістю димових газів і небезпекою низькотемпературної корозії металу установка повітронагрівача на газовому тракті недоцільна. Повітря підігрівається в парових калориферах з редукуванням гострої пари до необхідного тиску. Котлоагрегат оснащений системою гострого дуття для перемішування димових газів, що надходять у камеру дожигання і їхнього охолодження до 1000 оС, не перевищуючої температури плавлення золи.
|
|
|
У 1983р. пущений самий великий вітчизняний ССЗ (спецзавод №3) у Москві, основне технологічне устаткування для який поставила фірма «Волдун» (Данія).Відмінною рисою цієї конструкції є дожигаючий барабан, установлений за каскадом похило перештовкуючих колосникових ґрат (мал..),що дозволяє спалювати в котлоагрегаті відходи підвищеної вологості (до 60 %).Іншою конструктивний особливістю котлоагрегату є поділ димових газів на два потоки (протилежний і прямоточний). Перший з них проходить над шаром відходів у верхню частину топки і через відвідної канал попадає в суміш-дожигаючу камеру. Іншої (прямоточний) проходить через дожигательний барабан і змішується з першим у дожигательній камері. Цей потік сприяє повному дожигу відходів у барабані, а протилежний - у підсушуванні їх на колосникових ґратах.
Каскад похило перетовкуваючих колосникових ґрат, що складаються з чередующихся рухливих і нерухомих колосників, має довжину 180...300 мм і нахил 18...25про, а рухливі колосники - гідравлічний привід з маятниковою приводною штангою під ґратами. Перший каскад розташований безпосередньо під тічкою бункера котлоагрегату, забезпечуючи транспортування відходів у топку і їхнє підсушування.
Казан-утилізатор з кутовими трубами паропродуктивністю 26 т/год виробляє насичену пару тиском 1,3 МПа і температурою живильної води 120 ос. Казан оснащений вісьма опускними трубами висотою 11 м. Піднімальні й опускні труби разом з колекторами складають клітку - носійний каркас казана, на якому кріплять барабан діаметром 1500 і довжиною 7053 м. У казані здійснюється подовжнє омивання труб газами у високих газоходах з поворотом потоку на 180о. При цьому відбуваються сепарації твердих часток золи, зважених у газовому потоці, їхній збір у бункерах і видалення через тічки в жужільвилучення. В останньому газоході, де розміщається економайзер, змонтована дробеочисна установка. Розрахункова гранична температура газів на вході в казан 925 оС, а на виході з нього 300 оС при теплоті згоряння ТПВ 10,5 МДж/кг.
Барабан казана не обігрівається, тому в ньому не відбувається паротворення, а майже весь барабан, що утворився в казані пар надходить у, над робочим рівнем води в ньому. Завдяки цьому дзеркало води в барабані залишається спокійним і газоутворення не відбувається, чим забезпечується гарна якість пари, що забирається з казана.
Піроліз ТПВ
Останнім часом одержав поширення новий метод термічної обробки відходів - піроліз, що забезпечує високоефективне знешкодження відходів, їх енерготехнологічне використання як паливо і сировини для хімічної промисловості при одночасному скороченні викидів, що забруднюють навколишню природне середовище. При піролізі відходів протікають наступні зв'язані між собою процеси: сушіння, суха перегонка (власне піроліз), газифікація і горіння коксового залишку, взаємодія газоподібних продуктів, що утворилися.
Рис. . Сміттєспалювальний агрегат Бриєнського машинобудівного
заводу (ЧСФР) у м. Владивостоці
1 - дробеочистне пристрій; 2 - конвективна поверхня казана; 3 - перегородки газоходів;
4 - газохід економайзера; 5 - нижній барабан казана; 6 - розтопочні пальники; 7 - задній екран;
8 - камера догорання; 9 - бічний екран; 10 - стельовий екран; 11 - пароперегрівник; 12 - задня стінка камери догорання; 13 - верхній барабан казана
Рис.. Сміттєспалювальний котлоагрегат заводів ЧКД – Дукла (ЧСФР)
1 - барабан казана; 2 - газохід пароперегрівника; 3 - похилий конвективний пучок; 4, 5, 15 -
вертикальні колектори; 6 - економайзер; 7 - вертикальні екранні труби; 8 - золозбірник;
9 - тічка отсепарированої золи; 10 - жужільна шахта; 11 - камера догорання; 12 - задній екран; 13 - бічний екран; 14 - фронтовий екран; 16 - проміжний колектор; 17 - ширми-панелі;
18 - піднімальні труби; 19 - колектор піднімальних труб
Рис.. Експериментальний сміттєспалювальний котлоагрегат виробництва СРСР для м. Володимира продуктивністю 3т/ч ТПВ, що спалюються
1 - камера догорання; 2 - задній екран; 3 - бічний екран; 4 - фронтовий екран; 5 - проміжна камера; 6 - верхній барабан казана; 7 - казановий пучок; 8 - дробеочистний пристрій; 9 - обдувочні апарати; 10 - економайзер; 11 - нижній барабан казана; 12 - золові пічі; 13 - золові воронки
Рис.. Сміттєспалювальний котлоагрегат фірми «Волунд» для спецзаводу №3 (Москва)
1 - казан-утилізатор з кутовими трубами; 2 - камера змішання потоків газу; 3 - золозбірник;
4 - жужільвидалювач; 5 - тічка золи; 6 - дожигательний барабан; 7 - топковий пристрій; а - м - вертикальні газоходи
Рис.. Схема установки високотемпературного піроліза УВТП
1 - прийомна лійка; 2 - затвор; 3 - конденсатор рідких продуктів; 4 - дросельні заслінки; 5 - вентилятор; 6 - газоаналізатор; 7 - димосос; 8 - система газоочистки; 9 - сопло підігрітого повітря; 10 – повітропідігрівник; 11 - водяна ванна; 12 – швельшахта
Для процесів пірогенетичного розкладання відходів характерно Стехіометричне рівняння, подібне до рівнянь хімічних реакцій: відходи + оС– газ + смоли + водяний розчин + вуглецевий твердий залишок (кокс). Співвідношення кількостей одержуваних газоподібних, рідких і твердих продуктів, а також їхній склад залежать від умов піроліза і складу вихідного продукту. У результаті газифікації вуглець твердого залишку під впливом окислювача (повітря, чи кисню водяних пар) перетворюється в газоподібне паливо. Твердий залишок, який залишився після цього, містить лише мінеральну частину відходів.
При повітряному, кисневому чи паровому дутті відбуваються окислювально-відновні реакції.
Відповідно до температурного рівня процесу піролізні установки підрозділяються на низькотемпературні (450...500 ос), що характеризуються мінімальним виходом газу, максимальною кількістю смол, олій і твердих залишків; середньотемпературні (до 800 оС), при яких збільшується вихід газу, а кількість смол і олій зменшується; високотемпературні (понад 800 оС), що відрізняються максимальним виходом газів і мінімальним - смолообразних продуктів.
Високотемпературний піроліз забезпечує інтенсивне перетворення вихідного продукту; швидкість реакції зростає зі збільшенням температури по експоненті, у той час як теплові втрати зростають лінійно; розширюється проміжок теплового впливу на відходи; відбувається більш повний вихід летучих продуктів; скорочуються обсяг і кількість залишку після закінчення процесу. Поряд з побутовими цієї установки дозволяють переробляти виробничі відходи.
При піролізі намагаються уникати області температур в інтервалі 1050...1400 оС, оскільки при цьому починається розм'якшення і плавлення шлаків, що може привести до неполадок у системі шлаковидалення.
Основним вузлом піролізної установки є реактор, що представляє собою шахтну піч з убудованої усередині нього швельшахтою, а також система евакуації газів, що дозволяє уникнути змішування піролізних і димових газів. Відходи завантажують у верхню частину реактора з трьома затворами шиберного типу. Під дією власної ваги відходи опускаються через швельшахту в нижню частину реактора, куди подається підігрітий до 800 оС повітря. Вуглецевий осад від піролізу відходів згоряє, утворити температуру 1600 оС, достатню для плавлення непальних складових. Розплавлений шлак виводиться в жужільну ванну. Димові гази, омиваючи швельшахту, направляються в повітропідігрівник, а потім, пройшовши системи газоочистки, виводять в атмосферу. Піроліз відходів здійснюється у швельшахті, отримані продукти приділяються через її верхню частину в конденсатор. У конденсаторі з газу виділяються волога і смола. Частина газу відбирається для пальників, розташованих у повітронагрівачі й у нижній частині реактора.
По тракті димових газів за системою газоочистки встановлений газоаналізатор, що впливає через систему регулювання на дросельні заслінки, установлені на лінії димових газів, що ідуть, і пального газу. З появою в димових газах продуктів неповного згоряння відкривається дросельна заслінка в лінії пального газу і прикривається заслінка в лінії газів, що ідуть. Таким чином, у линию пиролитического газу попадає мінімум баластових продуктів повного згоряння димових газів, що ідуть, що направляються в димохід. Завдяки такій схемі теплота згоряння одержуваного піролізного газу в основному залежить тільки від складу і властивостей оброблюваних відходів.
У комплекс установки по піролізу входять три основних корпуси: підготовчий, прийомний і дробильний. Прийомний корпус складається з прийомного і завантажувального відділень і двоповерхової відкритої площадки, на якій розташовані сушильний і піролізний барабани. Сушіння здійснюється за рахунок спалювання природного газу, а піроліз - за рахунок спалювання чи газу важкої смоли, одержуваних у процесі піролізу.
Некомпостовані побутові відходи (НПВ) надходять на установку з контрольного гуркоту МПБО по стрічковому конвеєрі із шириною стрічки 1000 мм, розташованому в закритій галереї довжиною 47,2 м. У підготовчому корпусі над стрічковим конвеєром встановлений електромагнітний залізовідділювач (ЭПР-120). Відбираються з потоку НБО консервні банки й інший чорний метал попадають у спеціальний бункер, відкіля направляються в два пакетировочні преси (БА-1330).
Одержувані в пресах пакети металу (цикл пресування - 1,5 хв) масою 60...80 кг по двох конвеєрах викочуються на площадку, де за допомогою підвішеної до крана електромагнітної шайби (М-225) складуються і вантажаться в автомашини для відправлення у Вторчермет.
У підготовчому корпусі встановлений також сепаратор для добору з НПВ кольорових металів. Далі стрічковим конвеєром сировина попадає в бункер НПВ прийомного корпуса. При коефіцієнті заповнення 0,7 у ньому може зберігатися добовий запас сировини, тобто близько 200 м3. Бункер має дві приймальні посади, куди розвантажуються самоскиди, що привозять тверді органічні промислові відходи.
З бункера відходи вибирають грейферним краном. Кран подає відходи в проміжний бункер, днищем якого служить стрічковий живильник. Живильник рухається з мінімальною швидкістю 0,4 м/хв, забезпечуючи продуктивність установки 4 т/ч.
Параметри сушіння
Температура газів на вході 300...350 оС
»» на виході 120...150 оС
Тиск близький до
атмосферного
Параметри піролізу
Температура теплоносія на вході 800...850 оС
» » на виході 150...200 оС
» процесу піролізу 400...500 оС
Тиск близький до
атмосферного
Отримані в результаті піролізу матеріали (пірокарбон, газ і нафтообразні продукти) використовують у галузях народного господарства.
Лекція №5
