Композиты общего назначения на основе термопластов

Сжигание с флюидизированным слоем (СФС)

СФС приобрело репутацию многотопливной технологии, при которой эф­фективно сжигается большинство видов твердого топлива При этом требуется размер частиц 50 мм. Испытания ясно показали, что совместное сжигание ТУМ хорошо подходит для технологии СФС и можно заключить, что она является самой перспективной среди известных технологий. Потенциал СФС возрастает во всех заинтересованных странах, где вводятся в эксплуатацию новые заводы.

В конструкциях будущих станций можно предусмотреть характерные особенно^ сти ТУМ. Только компания Kobe Steel ofJapan [76] после 1981 г. построила более 20 заводов по сжиганию с флюидизированным слоем. Этот тип сжигания дол­жен удовлетворять следующим условиям:

• высокоэффективному извлечению энергии;

• низким выбросам токсичного газа и пыли;

• удобной для потребителя системе при ее низкой стоимости.

Новая демонстрационная станция по сжигании МТО с производительностью 20 т/сут сейчас работает на заводах Kakogawa [77]. В этой системе песок цирку­лирует аксиально и равномерно, поддерживая сильную флюидизацию. Система рекуперации энергии обычно устанавливается таким образом, чтобы извлекать тепло из топочного газа, который поступает из превышающей части. На этой стан­ции концентрация NOx в выхлопном газе очень низка. Пепел обрабатывается плазменным плавлением и количество генерируемых диоксинов незначительно. Шлак дает величины выщелачивания тяжелых металлов намного ниже уровней, допустимых для захоронения. Коррозия труб теплообменника из-за наличия НС1 в топочном газе ограничивает температуру производимого пара и, следовательно, КПД рекуперации энергии. Работа проводится при температуре пара около 300 °С. Kobe Steel поэтому разработала завод с трубами, установленными во флюидизи - рованном слое. Хотя температура в зоне флюидизированного слоя ниже, чем в превышающей зоне, концентрация HCl также ниже (примерно 1/50 от превы­шающей зоны), а температура песка по-прежнему достаточно высока для извле­чения энергии. В результате удалось поднять температуру до 450 °С. Сравните это с температурой пара, полученного с помощью топочного газа, которая состав­ляет около 300 °С. Следовательно, эффективность генерации электроэнергии теперь выше на 20% относительно величины 15%, доступной при 300 °С. Флюи - дизированный слой разделен перегородками на две зоны, которые позволяют кон­тролировать приповерхностную скорость в зоне извлечения энергии независимо от зоны горения. Это, в свою очередь, позволяет управлять температурой пере­гретого пара.

Диаграмма последовательности технологических операций на заводе показана на рис. 11.8. Выступающая зона включает бойлер, производящий перегретый пар. Флюидизированныи слой оборудован пароперегревателем, который поднимает температуру пара до 450 °С. В реакторе газоочистки, который представляет собой модифицированный рукавный фильтр, НС1 может быть обработан Са(ОН), и од­новременно диоксины в пепле удаляются активированным углем [78]. Что касает­ся токсичности, то обработка летучего пепла, содержащего диоксины, становится более актуальной проблемой. Один метод обработки заключается в обработке пеп­ла плазменым плавлением [79], схема которого показана на рис. 11.9. Пепел нагре­вается в плазме дуги, создаваемой плазменной горелкой. Высокая температура в плазме вызывает разложение диоксинов. Испаренные материалы и HCl в вых­лопном газе обрабатываются в системе обработки газа. Расплавленный шлак выг­ружается с днища плазменной печи. Другой метод состоит в плавлении с вращени­ем [80], показанном на рис. 11.10. Пепел вводится в верхнюю часть печи. Сильный

450 °С

210 °С

Охладитель Газа Рукавный фильтр

-їТЛ производительностью ь 1,56 т/ч

Дымовая Труба

Донный пепел

Рис. 11.8. Диаграмма последовательности технологических операций на демонстрационном заводе [76, 77]:

НПВ — нагнетатель приточной вентиляции; ВФТ — вентилятор формированной тяги

Вихревой поток создается воздухом горения, а температура печи поддерживается на уровне на 100 ° С выше температуры точки плавления пепла. Типичное значение равно 1250 °С. Расплавленный пепел наползает на стенки печи под действием цен­тробежной силы. Температура стенки около 1300 "С. Затем пепел стекает по стенке как расплавленная жидкость и удаляется. В этом методе также очень низки кон­центрации диоксинов. Судзуки и Минора [76] рассматривали сжигание с извлече­нием энергии в качестве приемлемого способа, согласующегося с выводами недав­него отчета Европейской комиссии [81].

Арена и Мэстллоун [82] исследовали вероятность возникновения и масштаб явления агломерации во время термической обработки в реакторе с флюидизи - рованным слоем из отходов пластиков двух видов. Небольшой по размеру кипя­щий флюидизированныи слой, состоящий из кварца, загружался таблетками, полученными из однородного материала — ПЭ или ПЭТ. Испытания проводи­лись при загрузке партиями и в непрерывном режиме при различных температу­рах слоя (от 450 до 850 °С) при инертных и окислительных условиях в реакторе, работающем на кварцевом песке с зерном 0,3-0,4 мм. Были выявлены и охарак­теризованы различные механизмы дефлюидизации. Также были определены характерные времена, за которые эти явления происходят при различной темпе­ратуре в слое. В частности, испытания в непрерывном режиме показали, что де- флюидизация может происходить различными путями при температурах ниже 850 °С. Увеличение температуры слоя и содержания кислорода в значительной степени ликвидирует потенциально существующую проблему агломерации час­тиц и дефлюидизации слоя.

Система Водоохлаждения Отходов

Подача газа "^К° Воздух I 'ч

Катализатор Удаления N0,

Подача электропитания <

Бункер для пепла

Тканевый (Ш) фильтр

Известь

Система Удаления Шлака

Шлак

Реактор с флюидизированным слоем требует более высокого уровня гомоге­низации топлива (гранулирования), чем, например, вращающаяся цементная печь. Предварительная обработка отходов часто включает целый ряд физических процессов. Металлы извлекаются из мусора с помощью электромагнитных сепа­раторов или сепараторами на вихревых токах, а остальные фракции отделяются в основном вручную. Средняя теплотворная способность бытовых отходов со­ставляет примерно 10 МДж/кг, но она возрастает до 15 МДж/кг при удалении компостоподобных и негорючих фракций (что и дает ТБО).