Композиты общего назначения на основе термопластов

Извлечение энергии при совместном сжигании отходов автомобильной промышленности (ОАП) и МТО

Кроме механической переработки некоторых крупных и легко демонтируе­мых деталей, пластмассы из ОАП могут быть успешно утилизированы с помо­щью технологий извлечения энергии. Совместное сжигание с МТО является одним из наиболее многообещающих путей по экономическим параметрам и в связи с проблемой безопасности [83]. В 1995 г. в Западной Европе потребили свыше 26 млн т пластмасс, из которых 7% — почти 2 млн т — были использованы в автомобильной промышленности.

Совместное сжигание ОАП и МТО в установках типа «энергия-в-отходы» длительно использовалось на нескольких европейских заводах и время от вре­мени по всей Европе и Северной Америке. Одной из главных причин расшире­ния этой практики является, по-видимому, устойчивая уверенность части управ­ленцев установками для сжигания МТО (УСМТО), законодателей в области окружающей среды и муниципальных чиновников в том, что совместное сжигание ОАП и МТО приведет к эксплуатационным проблемам на бойлерах УСМТО, экологическим проблемам из-за выбросов в атмосферу и остатков сго­рания. Поэтому обычной практикой до настоящего времени было удаление ОАП на специальные санитарные свалки [136]

Интенсификация рекуперации и повторной переработки, безусловно, оказа­ли бы благоприятное влияние на историческое увеличение ОАП в расчете на ав­томобиль, которое имеет место прежде всего в результате переработки авто­мобилей более поздних поколений, меньшего веса, с меньшим потреблением топлива Однако если принять во внимание скорость роста количества отрабо­тавших автомобилей, требующих утилизации, то становится очевидным, что же­лательны дополнительные меры по утилизации ОАП. Совместное сжигание ОАП и МТО в целях извлечения энергии является одной из альтернатив, которая тре­бует серьезного рассмотрения.

Было предпринято лишь несколько серьезных исследований совместного сжигания ОАП и МТО. В ноябре 1993 г. испытание совместного сжигания было инициировано в Хоргене (Швейцария), в котором ОАП сжигались на 10 %-ном уровне замещения традиционного топлива. Хотя это было лишь предваритель­ным промышленным испытанием, сделан вывод о том, что ОАГ1 можно сжигать совместно с МТО на указанном уровне; при этом было рекомендовано проведе­ние дальнейших исследований [137]. Более глубокое испытание совместного сжигания проводилось на УСМТО в Базенхайде (Швейцария) в сентябре 1994 г., где ОАП сжигались на уровне замещения ~ 7,5 %. Это исследование позволило сделать вывод о том, что неблагоприятные воздействия на работу установки и выбросы отсутствовали и их нельзя ожидать при уровне замещения ниже 10% [138].

Крупные демонстрационные испытания, осуществленные АРМЕ, Американ­ским Советом по пластмассам и руководителями проекта на Вюрцбургском УСМТО в июне-июле 1997 г., подтвердили жизнеспособность процедуры извле­чения значительной энергии из ОАП при их совместном сжигании с МТО на современных технологичных заводах «энергия-из-отходов». Эта программа включала совместное сжигание ~ 200 метрических тонн ОАП с типичными МТО на уровне замещения 24-31 %масс. Следующие выводы, сделанные на основе этих испытаний, могут помочь другим УСМТО в использовании своих мощно­стей для сжигания ОАП

• Совместное сжигание ОАП и МТО не оказывает неблагоприятного воз­действия на чистоту топочного газа, выходящего из установки, даже если концентрации тяжелых металлов в сырьевых бойлерных газах возрастают при сжигании с добавлением ОАП.

• Совместное сжигание ОАП и МТО не оказывает неблагоприятного воз­действия на функционирование завода.

• Уровни монооксида углерода в потоке газа существенно уменьшаются при сжигании с добавлением ОАП.

• Эффективность колосникового сгорания повышается при сжигании с до­бавлением ОАП, о чем свидетельствует отличное выгорание (низкое об­щее содержание органического углерода).

• Потенциально благоприятное применение колосникового пепла в Герма­нии не испытало изменений при сжигании с добавлением ОАП (ио резуль­татам измерений, указанным в протоколе выщелачивания German DEV SA и стандартов безвредного применения LAG А).

• Согласно швейцарским стандартам выщелачивания (TVA), колосниковый пепел от сгорания ОАП при испытании отвечал всем критериям для захо­ронения остатков, за исключением концентрации цинка и немного повы­шенного уровня меди в испытании В. Ни одно из базовых испытаний или испытаний по совместному сжиганию не отвечало ограничению по цинку; сжигание с добавлением ОАП увеличивает концентрацию цинка в 2-3 раза.

• Колосниковый пепел, образовавшийся при совместном сжигании ОАП и МТО при уровнях замещения до 31 %масс. отвечал всем критериям проце­дуры выщелачивания для характеризации токсичности (TCLP) США.

• Сжигание с добавлением ОАП при относительно высоких уровнях, приме­нявшихся в данном исследовании, значительно увеличило концентрации тяжелых металлов в бойлерном и циклонном пепле, особенно цинка, свин­ца, олова, сурьмы и кобальта. В результате может потребоваться удаление этого пепла с помощью тканевых фильтров для остатков; это зависит от нормативов конкретной страны и конкретных условий совместного сжига­ния. Во многих европейских странах эти остатки традиционно рассматри­ваются как опасные материалы.

• Расход активированного угля и аммиаксодержащей воды для системы кон­троля выбросов не изменился при сжигании с добавлением ОАП. Расход извести остался в пределах, характерных для обычной работы.

МНК¥ (вюрцбургская УСМТО) включает две идентичных технологических цепи, каждая из которых имеет конструктивную пропускную способность

12,5 т/ч при 8,4 ГДж/т (7,2 х 106 ВШ/Т; ВШ — Британская тепловая единица). Обе цепи были построены в 1984 г. и используют мартеновские системы колосни­ков обратного действия. Конструктивная основа для суммарного теплового вво­да составляет 100 ГДж/ч (максимум). Схема установки приведена на рис. 11.14.

Процесс сгорания наблюдался 1 внутри печи с помощью непрерывного отбо­ра проб и анализатора процесса как показано на рис. 11.4. Регистрировалась тем­пература и присутствие СО, 02, С09 и N0^. Кислотная система газоочистки активно анализировалась в трех позициях отбора проб, 2,3 к 4. Первая находит­ся на выходе из охладителя газа 2, здесь измеряются НС1, 502, Н20, пыль, хло-
рорганика и температура. На второй 3 и третьей позициях 4 измеряют те же па­раметры в твердой и газовой фазах после циклона и в чистом газе.

Измерения в чистом газе 02, СО, С02, HCl, S02 и пыли осуществлялись авто­матическими анализаторами процесса. Диоксины и фураны определялись относи­тельно стандартов BImSchV по контракту с лабораторией GfA. Пробы твердых остатков отбирались из колосникового пепла (А), из бойлерного контейнера с остат­ками (В), из циклона (С) и со дна тканевого фильтра (D) через выходной клапан.

Несколько других тестов проводились в то же самое время в Европе, как с МТО, так и другими видами топлива [83]:

1. Совместное сжигание МТО и ОАП в цементной печи с колосником

Амстердам Северный и Дордрехт (мартеновская решетка)

Несколько положительных тестов с просеянным или сырьевым ОАП при уровнях от 10 до 17°о. Работа была запущена VRОМ (Министерство территории, стратегического планирования и окружающей среды Нидерландов) и проводи­лись под контролем TNO.

Хорген/Цюрих

Успешные испытания с использованием ОАП при уровне замещения около 10%. Участниками были: Electrowatt Ingineering Co., IGEA и BUWAL

2. Совместное сжигание во вращающейся печи для обжига цемента

Несколько примеров регулярного или спорадического использования в Ев­ропе ОАП в цементных печах принесли очень обнадеживающие результаты, на­пример, Vicat во Франции, CBR в Бельгии и Olderbank в Швейцарии.

3. Совместное сжигание с углем в металлургическом секторе

В Германии после получения положительных результатов тестов планируют­ся испытания сжигания пластиковых отходов в доменных печах. Перед исполь­зованием в доменной печи ОАП должен пройти подготовку.

Elf Atochem (теперь ATOFINA) является партнером европейской программы <joule-The? mie» по сжиганию ОАП с углем, основными участниками которой так­же являются DMT, Кета, Fichtner и Thyssen. В этом случае пластмассовые отходы выступают одновременно как топливо и как восстановитель. То же самое отно­сится к испытаниям, которые в настоящее время проводятся в области цинковой пирометаллургии.