RU2187044C2

RU2187044C2 - Method of processing solid waste and fossil fuel

Info

Publication number: RU2187044C2
Application number: RU99116158A
Authority: RU
Inventors: М.Г. Васильев; С.Г. Бахвалов; А.С. Васильев
Original assignee: Васильев Михаил Георгиевич; Бахвалов Сергей Григорьевич; Васильев Александр Сергеевич
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: pyrometallurgical processing of solid domestic and industrial wastes and solid fossil fuel. SUBSTANCE: method comes to blowing through of melt in gas lift-reaction zone with formation of gas-saturated flow of melted slag circulating through charge zone. Material to be processed is fed into charge zone under descending melted slag flow in crushed form. Mass flow rate on melted slug should exceed 100 t per ton of charged material, and gas saturation of foam layer of slag melt φ should be greater than 0.3. to provided higher oxidizing potential of blowing, oxygen flow coefficient α is taken exceeding 1.1. EFFECT: improved efficiency of processing owing to prevention of formation of dioxides directly in melt and reduced discharge of highly toxic substances into atmosphere. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области пирометаллургической переработки материалов, преимущественно твердых отходов и различных видов твердого ископаемого топлива, которые в процессе переработки выделяют в отходящие газы токсичные вещества. The invention relates to the field of pyrometallurgical processing of materials, mainly solid waste and various types of solid fossil fuels, which during processing emit toxic substances into the exhaust gases.

Известен способ переработки материалов, твердых бытовых отходов (ТБО), включающий пиролиз отходов при температуре 450^oС с их последующим сжиганием при температуре 1300^oС /БИКИ 36-37 от 2 апреля 1996 г./.A known method of processing materials, solid household waste (MSW), including the pyrolysis of waste at a temperature of 450 ^o With their subsequent burning at a temperature of 1300 ^o With / BIKI 36-37 from April 2, 1996 /.

Недостатками способа являются низкая температура пиролиза и длительность этого процесса, что приводит к образованию и переходу в отходящие газы значительного количества диоксинов, абсорбируемых в значительной степени на сажистых частицах. Последующее сжигание их в газовом потоке с кратковременным прохождением газов через высокотемпературную зону сжигания не обеспечивает достаточно полного разложения диоксинов. Эффективное улавливание их из отходящих газов является технически сложной задачей, требующей больших трудозатрат и не решенной в полной мере до настоящего времени. The disadvantages of the method are the low pyrolysis temperature and the duration of this process, which leads to the formation and transition into the exhaust gases of a significant amount of dioxins absorbed largely on soot particles. Their subsequent combustion in a gas stream with a short-term passage of gases through the high-temperature combustion zone does not provide sufficient complete decomposition of dioxins. Effectively capturing them from flue gases is a technically challenging task that requires a lot of labor and has not been fully resolved to date.

Известен способ переработки твердых бытовых отходов путем загрузки отходов под нисходящий поток расплава с продувкой расплава в реакционной зоне с интенсивностью дутья 40-300 нм³/м²•мин при коэффициенте расхода кислорода α = 0,5-1,1 /патент РФ 2109215, кл. F 23 G 5/00, 1998/ - прототип.A known method of processing municipal solid waste by loading waste into a downward flow of the melt with melt blowing in the reaction zone with a blast intensity of 40-300 nm ³ / m ² • min with an oxygen flow coefficient α = 0.5-1.1 / RF patent 2109215, class F 23 G 5/00, 1998 / - prototype.

Недостатком способа является то, что он не обеспечивает необходимого массового расхода рециркулирующего расплава, в результате чего недостаточна скорость нагрева материала для обеспечения пиролиза материала в дофурменной зоне, недостаточная газонасыщенность расплава при низких дутьевых нагрузках и недостаточный окислительный потенциал. Все это вместе не позволяет полностью исключить образование диоксинов при переработке отходов и топлива. The disadvantage of this method is that it does not provide the necessary mass flow rate of the recycle melt, as a result of which the heating rate of the material is insufficient to ensure pyrolysis of the material in the pre-tuyere zone, insufficient gas saturation of the melt at low blow loads and insufficient oxidation potential. All this together does not completely eliminate the formation of dioxins in the processing of waste and fuel.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности процесса переработки твердых отходов и твердого ископаемого топлива. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в исключении образования диоксинов непосредственно в расплаве и в снижении выбросов высокотоксичных веществ в атмосферу. The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of the processing of solid waste and solid fossil fuels. The technical result achieved by the implementation of the invention consists in eliminating the formation of dioxins directly in the melt and in reducing emissions of highly toxic substances into the atmosphere.

Для достижения указанного технического результата в известном способе переработки твердых отходов и ископаемого топлива, включающем продувку расплава в газлифтно-реакционной зоне с образованием газонасыщенного потока шлакового расплава, циркулирующего через загрузочную зону, загрузку перерабатываемого материала под нисходящий поток шлакового расплава и отвод отходящих газов, согласно изобретению переработке подвергают дробленый материал при массовом расходе циркулирующего через загрузочную зону шлакового расплава более 100 т на 1 т загружаемого материала при газонасыщенности φ пенного слоя шлакового расплава выше 0,3. При этом процесс ведут при коэффициенте расхода кислорода α больше 1,1. To achieve the technical result in a known method of processing solid waste and fossil fuels, including blowing the melt in the gas lift reaction zone with the formation of a gas-saturated stream of slag melt circulating through the loading zone, loading the processed material under the downward flow of slag melt and exhaust gas, according to the invention crushed material is subjected to processing at a mass flow rate of slag melt circulating through the loading zone of more than 100 tons per 1 t of feed material with gas saturation φ of the foam layer of the slag melt above 0.3. In this case, the process is conducted with an oxygen consumption coefficient α greater than 1.1.

Способ может быть реализован в печи согласно патенту РФ 2087820. The method can be implemented in a furnace according to the patent of the Russian Federation 2087820.

При реализации способа в данной печи принимается расход расплава с температурой 1250-1600^oС свыше 100 т на 1 т дробленого материала (до 10-100 мм), что вызывается необходимой скоростью нагрева материала, которая составляет более 500^oС /с для быстрого, в течение 1-10 с, пиролиза органической части материала, предотвращающей образование диоксинов в дофурменной зоне, т.е. во время транспортировки материала в нисходящем потоке расплава из загрузочной зоны к подфурменной зоне газлифтно-реакционной камеры. Последующее сжигание продуктов пиролиза происходит в газонасыщенном при φ выше 0,3 пенном слое расплава в надфурменной области газлифтно-реакционной камеры при высоком окислительном потенциале дутья с коэффициентом расхода кислорода α > 1,1. Высоко окислительный потенциал пенного слоя более чем на порядок увеличивает скорость химических реакций за счет каталитического воздействия стенок газовых пузырей и наличия большого объема броуновского движения частиц в пенном слое расплава.When implementing the method in this furnace, the melt flow rate is taken with a temperature of 1250-1600 ^o С over 100 tons per 1 ton of crushed material (up to 10-100 mm), which is caused by the required heating rate of the material, which is more than 500 ^o С / s for fast within 1-10 s, pyrolysis of the organic part of the material, which prevents the formation of dioxins in the pre-tuyere zone, i.e. during transportation of the material in a downward flow of the melt from the loading zone to the tuyere zone of the gas-lift reaction chamber. Subsequent combustion of the pyrolysis products occurs in a gas-saturated melt foam layer at φ above 0.3 in the super-tuyere region of the gas-lift reaction chamber with a high oxidation potential of the blast with an oxygen flow coefficient α> 1.1. The highly oxidizing potential of the foam layer increases the rate of chemical reactions by more than an order of magnitude due to the catalytic effect of the walls of gas bubbles and the presence of a large volume of Brownian motion of particles in the foam layer of the melt.

В результате этого в пенном слое полностью завершаются все химические взаимодействия без образования токсичных соединений (диоксинов) и частиц сажи, их абсорбирующих, ввиду чего отходящие газы газлифтно-реакционной зоны полностью свободны от диоксинов. As a result of this, all chemical interactions in the foam layer are completely completed without the formation of toxic compounds (dioxins) and soot particles absorbing them, as a result of which the exhaust gases of the gas-lift reaction zone are completely free of dioxins.

При анализе уровня техники не было обнаружено аналога, совокупность признаков которого идентична всем признакам заявленного изобретения. Следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна". In the analysis of the prior art, no analogue was found whose combination of features is identical to all the features of the claimed invention. Therefore, it meets the condition of patentability “novelty”.

Заявляемое изобретение можно считать соответствующим условию "изобретательский уровень", т. к. из выявленного уровня техники не найдено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками предлагаемого изобретения. Результаты поиска показали также, что заявляемое изобретение не вытекает явным образом для специалиста из известного уровня техники. The claimed invention can be considered consistent with the condition of "inventive step", because of the identified prior art, no solutions have been found that have features that match the distinctive features of the prototype of the features of the invention. The search results also showed that the claimed invention does not follow explicitly for a specialist from the prior art.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Процесс переработки твердых отходов и твердых видов ископаемого топлива происходил в шлаковом расплаве при температуре 1300-1600^oС, при расходе шлакового расплава на 1 т перерабатываемого материала в прототипе от 40 до 70 т, в предлагаемом способе - от 250 до 450 т. Коэффициент расхода кислорода α принят в прототипе 0,05-1,1, а в предлагаемом способе - 1,25-1,35. При этом газонасыщенность расплава в реакционно-газлифтной зоне была в прототипе φ = 0,2-0,3, а в предлагаемом способе - 0,4-0,75. Для обеспечения более высокой скорости нагревания материала и протекания процесса расплава проводилось дробление материала до фракции менее 50 мм, по прототипу крупность перерабатываемого материала была от 100 до 300 мм. Заявляемый способ был испытан на следующих материалах: твердые бытовые отходы (ТБО), гудрон, каменный уголь, торф и сланцы. Результаты испытаний указанных материалов по предлагаемому способу и прототипу приведены в таблице.The process of processing solid waste and solid fossil fuels took place in a slag melt at a temperature of 1300-1600 ^o C, with a consumption of slag melt per 1 ton of processed material in the prototype from 40 to 70 tons, in the proposed method from 250 to 450 tons. oxygen α adopted in the prototype 0.05-1.1, and in the proposed method is 1.25-1.35. In this case, the gas saturation of the melt in the reaction-gas lift zone was φ = 0.2-0.3 in the prototype, and 0.4-0.75 in the proposed method. To ensure a higher heating rate of the material and the melt process, the material was crushed to a fraction of less than 50 mm, according to the prototype, the size of the processed material was from 100 to 300 mm. The inventive method was tested on the following materials: municipal solid waste (MSW), tar, coal, peat and shale. The test results of these materials for the proposed method and prototype are shown in the table.

Как видно из данных таблицы, при большем расходе расплава на 1 т перерабатываемого дробленого материала всех видов, большей газонасыщенности пенного слоя шлакового расплава возрастает скорость нагрева материала, и при коэффициенте расхода кислорода α выше 1,1 по сравнению с прототипом сажистых диоксиносодержащих частиц в ванне не образуется. Это повышает эффективность процесса и тем самым решает поставленную задачу. As can be seen from the table, with a higher melt consumption per 1 ton of processed crushed material of all kinds, a higher gas saturation of the foam layer of the slag melt, the heating rate of the material increases, and when the oxygen consumption coefficient α is higher than 1.1 in comparison with the prototype of soot dioxin-containing particles in the bath formed. This increases the efficiency of the process and thereby solves the problem.

Кроме того, реализация предлагаемого способа переработки твердых отходов и твердых видов ископаемого топлива позволит в значительной мере решить экологическую проблему в целом и, в частности, городов, имеющих на своих территориях районные котельные, ТЭЦ и др. In addition, the implementation of the proposed method of processing solid waste and solid fossil fuels will significantly solve the environmental problem in general and, in particular, cities with regional boiler houses, thermal power plants, etc.

Claims

1. A method of processing solid waste and fossil fuels, including blowing the melt in the gas lift reaction zone with the formation of a gas-saturated stream of slag melt circulating through the loading zone, loading the processed material under a downward flow of slag melt and exhaust gas, characterized in that it is crushed material at a mass flow rate of slag melt circulating through the loading zone of more than 100 tons per ton of feed material with gas saturation φ foam th slag melt layer above 0.3.

2. The method according to p. 1, characterized in that the process is conducted by burning the organic part of the material in the foam layer of the slag melt with an oxygen consumption coefficient α greater than 1.1.