ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА

Защита от загрязнения окружающей среды при извлечении энергии

Много работ было посвящено изучению механизма образования ПХДФ/ ПХДД, в особенности синтезу Де Ново и процессу Дикона, в которых органиче­ские соединения хлора дают НС1 при сжигании. Это в совокупности с вкладом хлорида меди, используемого в качестве катализатора, ведет к образованию мо­лекулярного хлора С17 и затем ПХДФ/ПХДД [153]. Было предположено, что

присутствие большого (относительно содержания хлора) количества серы в топ­ливе будет подавлять образование ПХДФ/ПХДД [154].

Рекуперация энергии в настоящее время ведется в печах для сжигания, а топли­вом служат МТО, содержащие пластмассовые отходы. При сжигании генерируют­ся горячая вода и пар, а также вещества, загрязняющие окружающую среду, такие как сажа, летучий пепел, NOr, НС1, полидибензодиоксины и полидибензофураны. Высокотемпературное сгорание неизбежно влечет генерацию NO. Хлорид натрия и другие органохлориды, содержащиеся в МТО, вызывают появление НС1 и С19.

Недавние лабораторные исследования [ 155] процессов горения топлива из био­массы (опилки и целлюлоза), содержащей неорганические соединения (NaCl), обнаружили в газовом потоке хлорированные органические соединения, такие как хлорбензол, хлорфенолы и октахлорстирол. Для удаления НС1 и С19 в линию выхлопного газа вводился порошок гашеной извести, который затем собирался в пылесборнике. Известь в сочетании с активированным углем (или без него) применяется для удаления диоксинов. В отношении систем сбора пыли известно [156], что условиями, необходимыми для подавления диоксинов и дибензофура - нов, служат: температура газа на входе в пылесборник (электростатический оса - дитель или рукавный фильтр) < 200 °С, а размер частиц на выходе из пылесбор - ника < 20 мг/м3.

При неполном сгорании в топочном газе присутствуют как СО, так и диокси­ны и дибензофураны. Концентрацию СО можно принять за меру степени сгора­ния. Поскольку некоторые старые сжигательные установки не обеспечивают пол­ного сгорания, исследуется проблема их модификации для полного сжигания отходов. При надлежащей переделке сжигательной установки можно достичь весьма значительного снижения концентрации выбрасываемых СО, диоксинов и дибензофуранов [156, 157]. Фундаментальные концепции печей-конвертеров состоят в следующем:

• должно достигаться сгорание при высоких температурах, скажем > 800 °С;

• в печах должна обеспечиваться высокая турбулентность для достижения хорошего перемешивания газов и подавления образования восстанови­тельной атмосферы;

• должно обеспечиваться достаточное резидентное время, допустим, 2 с, что­бы вытекающий газ полностью окислялся. Смешение газов в камере сгора­ния достигается как формой внутренней части печи, так и подачей вторич­ного воздуха.

Для непрерывно работающих сжигательных печей с бойлером для охлажде­ния газа, выбор надлежащих рабочих условий может обеспечить очень низкие концентрации диоксина и дибензофурана [158]. В тщательно отлаженном про­цессе при обеспечении полного сгорания с концентрацией выходящего СО око­ло 3 ppm, концентрация диоксинов и дибензофуранов может быть всего 1-2 нг КЭТ/м3. (Здесь в качестве КЭТ взят эквивалент токсичности 2,3,7,8-тетрахлор - бензо-1,4-диоксина.) Метод, использующий в качестве стандартной величины высокотоксичный изомер 2,3,7,8-тетрахлорбензо-1,4-диоксина, является всеобъ­емлющим методом оценки. Автоматический контроль генерации пара и концен­трации кислорода на выходе пылеуловителя с помощью управления скоростью решетки стокера и количествами первичного и вторичного воздуха удовлетво­рительно стабилизирует сгорание. Между печью и пылеуловителем можно уста­новить охладительный реактор. Распыление гидросмеси гашенной извести и снижение температуры газа, входящего в пылеуловитель, уменьшает концентра­цию диоксинов

Как указывалось выше, широко используемые ЭСО должны работать при относительно низких температурах. В последнее время применяются преимуще­ственно реакционные рукавные фильтры, получаемые осаждением на рукавный фильтр непрореагировавшей гашеной извести. Сообщалось [159], что реакцион­ный рукавный фильтр, работающий при температуре 150 ° С, снижает уровень диоксинов на входе с 2-3 нг КЭТ/м3 до 0,01 нг КЭТ/м3 на выходе. Диоксины, уносимые горячим пеплом и пеплом ЭСО, можно разложить горячим плавлени­ем при 1300 °С. В США проявляется тенденция к использованию сухих газоочи­стителей и текстильных фильтров для кислотного газа и особого контроля.

Около 98 % атмосферной кислотности вызвано выбросами сернистого ангид­рида и оксидов азота из электростанций и автомобильных двигателей. Лишь 0,5 % выбросов НС1 происходит при сгорании МТО. Среди них половину (0,25 %) можно отнести на долю отходов ПВХ, а другую половину — прочим отходам, со­держащим соль или хлор; это, например, дерево, бумага и пищевые остатки. Ди­оксины могут образовываться при сгорании любого мусора, содержащего хлор, не обязательно ПВХ. Многочисленные исследования привели к выводу, что уда­ление ПВХ из потока отходов не проявляется в количестве произведенных диок­синов, тогда как эксплуатационные параметры сжигательной печи (температу­ра, турбулентность, частицы графитированной сажи, время сгорания и время нахождения во флюидизированном слое, охлаждение газа и т. д.), являются клю­чевыми факторами, влияющими на образование диоксинов и его уровень в исхо­дящем газе. Кроме того, для обеспечения соответствия со строгими правилами ЕС, в сжигательных печах должно использоваться оборудование для очистки газа в скруббере независимо от присутствия ПВХ в потоке отходов.

Мирза [160] сделал обзор основных научных исследований, опубликован­ных за последние 10 лет о влиянии пластмасс на ход процесса и состав выбро­сов при работе установок «энергия-из-отходов» (ЭИО). Концентрации вредных веществ в воздушных примесях и других остаточных компонентах процесса ис­пытывались при добавлении пластмасс, и полученные концентрации сравнива­лись с концентрациями при обычных условиях работы и их предельными зна­чениями для выбросов, содержащихся в стандартах и руководящих указаниях для сжигательных установок для муниципального мусора в Канаде, США и ЕС. Предельные значения для выбросов в этих стандартах и нормативах основаны на применении наилучших из доступных технологий, например, на стандартах «Технологии максимально возможного контроля» в Северной Америке и стан­дартах «Лучшей доступной технологии» в Европе, которые являются самыми строгими в мире.