БИОМАССА Как источник энергии

ТЕХНОЛОГИЯ ANDCO-TORRAX

По технологии Andco-Torrax (пиролиз со шлакованием) твердые город­ские отходы перерабатываются без предварительной сортировки и из­мельчения, за исключением предметов крупнее одного метра. При этом органические компоненты городских отходов термически разлагаются с образованием горючих летучих соединений и углистого вещества. Негорючие компоненты плавятся с образованием стекловидного шла­ка, стекающего в виде расплава при температуре 1200°С и выше.

Газификатор. Основным элементом установки Andco-Torrax являет­ся газификатор - аппарат, в котором получают отходящий горючий газ и жидкий шлак (рис. 1). Городские твердые отходы поступают в гази­фикатор из приемного бункера[5]'. Уровень отходов в аппарате поддер­живается постоянным. Из верхней части (зоны осушки) газификатора, от­ходы под действием собственной массы перемещаются в его нижнюю часть (зону первичного горения), сначала подвергаясь сушке, в результа­те которой из них испаряется влага, а затем пиролизу-термическому

Рис. 1. Газификатор Andco-Torrax.

I-зона первичного горения и плавления; 2-посту­пление воздуха для горения; З-зояа пиролиза; 4-зоиа осушки; 5-продувка через слой отходов; б-отходы; 7-загрузочиое устройство; Л верхний газоотвод; 9-твердые материалы; 10-газы; 11 слив расплавленного шлака для охлаждения.

Разложению с образованием горючих летучих соединений и углистого вещества. Тепло, необходимое для осушки и пиролиза отходов, а также для превращения негорючих компонент в расплавленный шлак, обеспе­чивается за счет частичного сжигания углистого вещества в потоке предварительно подогретого (приблизительно до 1000°С) воздуха, ко­торый подается в нижнюю часть газификатора, т. е. в зону первичного горения. Жидкий шлак непрерывно выводится из аппарата через гидра­влический затвор в охлаждаемый сборник; охлажденный шлак предста­вляет собой безуглеродистую черную стеклообразную массу. Химиче­ский состав и некоторые физические характеристики шлака, полученно­го из твердых городских отходов определенного состава (табл. 1), приведены в табл. 2-4; из таких отходов образуется около 3-5% по объему (или 12-20% по массе) шлака.

На газовый поток, выходящий из газификатора, приходится почти 90% энергии, содержащейся в твердых городских отходах, которая складывается из теплосодержания горючих летучих веществ, паров и увлеченных газовым потоком твердых частиц, а также из скрытой теплоты парообразования. При полном сгорании газового потока обра­зуется приблизительно такой же объем продуктов сгорания на единицу высвобождаемого тепла, как и при сгорании других газообразных топ­лив. Состав и свойства потока горючих газов зависят от состава отхо-

Таблица 1. Состав твердых городских отходов

Компонента Среднее содержание, маос. %

TOC \o "1-3" \h \z Бумажная смесь 45

Древесина 4

Текстиль 1

Пластмасса и резина 5 Пищевые отходы и компост25

Пыль и зола 7

Металлы 6

Стекло 7

Примечание. В таблице приводятся средние значения для твердых го­родских отходов, образующихся в городах северных итгвтов. Низшая те­плота сгорания = 2414 ккал/кг.

Дов. Основными компонентами газового потока являются моноксид и диоксид углерода, пары углеводородов и газообразные углеводороды, водород, азот, пары воды и твердые частицы. Теплота сгорания газов обычно колеблется в пределах 1130-1600 ккал/нм3.

Поток горючих газов (после очистки или без нее) может быть ис­пользован в качестве источника энергии в теплоцентралях, комму­нальных котельных и цементных печах.

Помимо газификатора установка типа Andco-Torrax, работающая

Таблица 3. Физические характеристики шлака

Плотность сухой насыпной массы 1,40 г/см[6]

Истинная плотность 2,80 г/см3

Примечание. В таблице приводятся средние значения для нескольких образцов, полученных на демонстрационной установке.

Таблица 4. Данные ситового анализа шлака

Стандартное сито Размер отверстия Остаток на сите, %

США снта, мм

3(1/2) 5,66 4

4 4,75 4

7 2,82 15

10 2,00 30

12 1,68 10

20 0,84 30

30 0,59 5

40 0,42 1

Пыль — —

Примечание. В таблице-приводятся данные для образцов, полученных иа демонстрационной установке.

Вторичного горения и состоящих из азота, диоксида углерода, кислоро­да и паров воды. В цикле используются две колонны (рис. 5).

Во время нагревательного, или «газового», цикла продукты сгорания из камеры вторичного горения подаются в верхнюю часть одной из ко­лонн. При этом тепло газов передается насадке колонны, в результате чего температура ее верхней и нижней части соответственно повышает­ся до 1150 и 260°С. Газы, выходящие из насадки колонны, поступают в трубопровод газоочистной системы.

В процессе «продувочного» цикла продукты сгорания из камеры вто­ричного горения поступают во вторую колонну. В полностью нагретую первую колонну снизу вводится технологический воздух, который, про­ходя через насадку, поглощает накопившееся тепло. Температура воз­душного потока на выходе из насадки колонны колеблется в пределах 980-1100°С. Постоянная температура процесса поддерживается путем смешения нагретого и окружающего воздуха перед вводом воздушного потока в газификатор.

Котельная, работающая иа отходящих газах. Примерно 85% по объе­му продуктов сгорания, выходящих из камеры вторичного горения, по­ступает в котельную, работающую на отходящих газах. В зависимости от теплоты сгорания твердых городских отходов образуется до 3 кг на­сыщенного пара на 1 кг отходов. Пар может генерироваться при давле­нии до 60 атм. (Следует отметить, что это не приводит к сильной корро­зии труб котельной.) Технологический воздух, выходящий из котельной и имеющий примерно температуру 260°С, поступает в газоочистную си­стему одновременно с потоком газов из регенерационных колонн.

Andco-

Регенераторный

Закрытый клапан регенераторного

Газоочистная система. Газоочистная колонна обычно состоит из электростатических осадителей, рассчитанных на максимальный расход газа, поступающего из камеры вторичного горения. Через трубопровод газоочистной системы в нее поступают одновременно газы из регенера - ционных колонн и котельной, работающей на отходящих газах. Для увеличения экономичности системы и удаления нежелательных газооб­разных компонент, а также макроскопических частиц могут быть ис­пользованы мокрые скрубберы. После очистки газы содержат около 70% азота, 10% диоксида углерода, 5% кислорода и 15% паров воды по объему.