Камера термоокислення ( ТОС)
Опис процесу ТЕРМООКИСЛЕННЯ
Термічне окислення не є активним, турбулентним спалюванням. Це є газифікація.
Не використовується додаткове паливо, окрім тільки для запуску процесу
термоперетворення. Цей послідовний процес знищення відходів інтегрує повільний
піроліз та довготривалу експозицію при помірній температурі. Це з‘єднує його з
високо температурним середовищем, що утворюється після запалювання.
Перевагами використання цього типу камери в процесі термоокислення
• Дуже низький рівень викидів
• Повне знищення відходів
• Висока якість попілу
• Стерилізована вторинна сировина, у тому числі алюміній, мідний дріт і скло,
які легко обробляються
• Дуже низька потреба в робочій силі
• Низький інвестиційний капітал / Низькі експлуатаційні витрати
Опис системи
Щоденна робота камери термічного окислення забезпечувалась протягом восьми років на баржі у гавані Ванкувера, Британська Колумбія, для термопереробки відходів з міжнародних суден. Протягом п'яти років також використовувалась для термопереробки використаної ізоляції електропроводки на сміттєвому дворі. Досвід цих двох операцій в додаток до обширного тестування в Університеті штату Вайомінг і експлуатації двох систем в штаті Вашингтон дозволяє корпорації розвивати сучасний стан двох ліній завантаження ТОС системи, яка є простою, не вимагає складного технічного обслуговування, потребує мінімальної праці, має тривалий термін служби вогнетривких та інших частин і, найголовніше, має найчистіші викиди у порівнянні з будь-якої іншою доступною системою термопереробки.
Конфігурація, яка часто використовується, являє собою комбінацію з двох основних поєднаних камер, які мають загальну форсажну камеру. Коли одна камера готова для термопереробки, окислення починається в той час, як друга камера очищається від золи та вторинної сировини і перезавантажується відходами. Управління автоматично координує камери через етапи вигоряння до охолодження. Загальний цикл процесу в обох камерах завершується кожні 24 години. Для обслуговування двох первинних камер, як правило, достатньо одного робітника, який працює на пів ставки.
Відходи, що вводяться в первинну камеру, несортовані та знаходяться в тому стані, в якому отримані. Немає необхідності в попередній обробці, підготовки або сортуванні сміття. Потім первинна камера щільно закривається і з допоміжних пальників вводиться полум'я (природний газ, пропан або дизельне паливо) протягом короткого періоду. Пальники працюють до згоряння навколишнього повітря у первинній камері та досягнення температури в середовище близько 550º С. Як тільки необхідна температура досягнута, пальники автоматично відключаються. Прилади проводять моніторинг та контроль за температурою у камери для підтримки її близько 550º C шляхом обліку в невеликій кількості субстехіометрічного повітря.
Процес знищення відходів прогресує від вершини відвалу до його низу. Розташовані у верхній частині відходи підігріваються доти доки їх температура не досягне своєї точки випаровування, що відбувається при відносно низьких температурах для органічних сполук. Цей газоподібний пар відводиться в розігріту форсажну камеру, де він змішується з повітрям і згоряє при високій температурі. Високомолекулярна вагова частка зв'язаного вуглецю відходів залишається в первинній камері та термоперетворюється дуже повільно, але повністю, завдяки находження тривалий час під впливом температури і кисню.
Найбільш важлива операційна характеристика термоокислювальної первинної великої камери є «спокійна» низька температура середовища. Це зводить до мінімуму викиди твердих часток, важких металів і багатьох шкідливих газів. Низька температура навколишнього середовища також приводить до ліквідації скляних шлаків та зменшує витрати на утримання вогнетривких панелів й технічне обслуговування системи.
Процес перетворення відбувається в первинній камері протягом приблизно від 10 до 15 годин в залежності від типу відходів (з деяким відхиленням для двох камер). Неорганічні матеріали, такі як каміння, метал, алюмінієва фольга, скло, мідний дріт і консервні банки ніколи не досягають газоподібного стану, тому що температура в первинній камері зазвичай утримається нижче за точку їх плавлення. Таким чином, небезпечні викиди важких металів в атмосферу зведені до мінімуму. Ці не окислені матеріали залишаються стерилізованими, чистими в їх первинному матеріальному стані і, таким чином, легко та безпечно відокремлюються від золи для вторинного використання.
Термоокислювальна камера вторинної переробки.
Вихідні гази, тільки частково окислені внаслідок нестачі кисню в первинній камері, виходять із неї для підпалення та знищення в умовах надлишку кисню. На відміну від первинної камери, вторинна (форсажна) камера має дуже турбулентне, високо температурне середовище з надлишком кисню і допоміжними пальниками для підтримки високої температури (1000º C), що знищує більшість залишків шкідливих викидів. Час утримування газів при такий високий температурі має важливе значення для належного руйнування відходів. У США мінімальний час утримання складає дві секунди, що часто потрібно в форсажній камері для систем, які використовуються для знищення медичних або небезпечних відходів. Для інших відходів допускається час утримання у вторинній камері протягом однієї секунди.
Викиди
Поточні ліміти Агенції по охороні навколишнього середовища США (EPA USA) відносно викидів твердих частинок майже у чотири порядки вище ніж викиди, що звільняються із первинної камери термоокислення. Крім того, у зв'язку з низькою температурою у первинній камері, викиди NOx набагато нижчі, і важкі метали складають лише частку той кількості, що генеруються іншими типами сміттєспалювальних заводів. Кількість СО та ступінь непрозорості також низькі у порівнянні з кращими інсинераторами ринку. Немає інших доступних систем газифікації які б мали кращі показники загального обсягу викидів.
ПОПІЛ
Після находження в атмосфері первинної камери в середньому більш ніж 12 годин, спостерігається вигоряння всіх матеріалів майже на 100%. Навіть традиційно важкі для згорання предмети, такі як великі книги або великі, тверді шматки дерева, як правило, повністю знищуються. Попіл після спалювання у більшості інсинераторів має чорний колір внаслідок суттєвого залишку вуглецю та незгорілих матеріалів. Колір попілу з термоокислюваної камери є світло-сірий, що означає майже повне знищення зв'язаного вуглецю і органічних сполук. Немає систем, які б мали кращий ступінь згоряння та скорочення обсягу відходів.
Оперативні витрати
Загальні витрати по установці, експлуатації та обслуговуванню термоокислювальної камери нижче, ніж у звичайних установок для термопереробки сміття аналогічної потужності.
Це є дуже досконала технологія, включаючи
аспекти економіки, викидів та утилізації.
Устаткування має можливість використовувати майже 100% надходження відходів, перетворюючи
їх у різні форми енергії.
·
Метали у струмі відходів відновлюються та залишаються у первинному але стерилізованому стані.
·
Вироби з скла відновлюються та залишаються в їх первинному та очищеному стані
·
Попіл є практично стерильним та інертним без шкідливих елементів. Кількість його складає 3-8%
від загального обсягу відходів (залежно від складу відходів).
·
Енергія, яка виділяється, є доступною для генерації технологічної пари, гарячої води,
електрики, опалення або охолодження.
Тверді побутові відходи
При використанні цієї технології обробки побутових відходів зменшується необхідність складної програми сепарації та наявності звалищ. Термоокислювальна система може повернути повторно скло та метали. Якщо громада бажає, можлива попередня сепарація твердих побутових відходів у вигляді консервних банок, алюмінію, пластику, паперу для вторинної переробки і т.п.
Технічні особливості
A) Здатність дизайну
Термоокислювальна камера є двоступеневою системою, в яку на початковому етапі проводиться завантаження один раз на день. Пропускна спроможність базується на основі фізичного розміру первинних камер та їх кількості. Кожна камера може бути розрахована на обсяг відходів від однієї до 15 тонн. Загальний дизайн форсажної (вторинної) камери може бути розрахований на дві первинні камери і дозволяє майбутнє розширення.
В) Здатність розширення / Можливість скорочення
Завдяки первинним компонентам системи, вона може бути розширена шляхом додавання первинних камер на більш пізньому етапі. Потужність може бути зменшена шляхом виключення деяких первинних камер, або вони можуть бути переміщені до інших устаткувань. Така гнучкість дозволяє пристосовуватися до сезонних змін і зростання населення.
C) Відсоток вторинного використання
Первинна частка матеріалів може бути вилучена із струму відходів в залежності
від ступеня розділення та складу відходів, які залишаються. Для ілюстрації ми
будемо вважати, що спочатку 50% паперу та пластмаси виділяють за допомогою
програми сортування. Для паперової продукції ми будемо вважати, що 50% придатні
для повторного використання. Залишок повинен бути оброблений через камеру термоокислення.
Кількісний склад твердих побутових відходів та можливість їх переробки (наступні розрахунки наведені на одну тонну твердих побутових відходів, кг)
|
Вид твердих побутових відходів |
Склад насипу відходів |
Можливість відновлення з насипу |
Можливість переробки після КТО
|
Здатність для переробки в енергію |
||||
|
Папір |
400 |
40% |
200 |
20% |
0 |
0% |
200 |
20% |
|
Пластмаси |
90 |
9% |
45 |
4.5% |
0 |
0% |
45 |
4.5% |
|
Метали |
50 |
5% |
0 |
0% |
50 |
5% |
0 |
0% |
|
Скло |
60 |
6% |
0 |
0% |
60 |
6% |
0 |
0% |
|
Органіка |
350 |
35% |
0 |
0% |
0 |
0% |
350 |
35% |
|
Інші |
50 |
5% |
0 |
0% |
50 |
5% |
0 |
0% |
|
Взагалі |
1000 |
100% |
245 |
24.5% |
160 |
16% |
595 |
59.5% |
Фізичний стан матеріалів, які відновлюються
|
Тип матеріалів, які відновлюються
|
Стан матеріалу відновлення |
|
Метал (чорні і кольорові) Дріт Алюміній (здатний для відновлення та вторинного використання) Скло, здатне для вторинного використання Скло побите Органічні матеріали |
Початковий стан, стерилізовано Початковий стан, стерилізовано
Початковий стан, стерилізовано Початковий стан, стерилізовано Гаряча вода, пара, гаряче повітря або електричний струм |
Залишки попілу чисті, легко обробляються, позбавлені патогенних мікроорганізмів
і шкідливих елементів. Це безпечно та зручно для ручної сепарації. Зола
білуватого кольору, що свідчить про майже повне вигоряння вуглецю в органічних сполуках.
E) Процес відновлення
Робітники, які обслуговують термоокислювальні камери заводу WCS, використовують
двоступеневу систему, де струм відходів завантажується в первинну камеру і
запалюється, використовуючи природний газ, пропан, дизельне чи будь-яке інше
зручне паливо.
"Спокійне", підстехіометрічне
середовище створюється з використанням дисперсних повітроводів на вогнище
первинної камери. Процес відновлення у термоокислювальній камері найкраще можна
описати як запалену гігантську сигарету, яка стоїть вертикально. Сигарета у
вільному вертикальному стані згоряє повністю, залишаючи чистий, стерильний
попіл. Подібно цьому, відходи в термоокислювальній камері повільно згоряють
донизу. Це займає від 10 до 20 годин (в залежності від типу відходів) згоряючи
донизу без турбулентності або видимого полум'я.
У зв‘язку з тим, що система використовує тихе окислення, а не гаряче, відкрите
полум'я не руйнує метали, скло або інші неорганічні речовини. В кінці циклу
кількість відходів зменшується більш ніж на 95% (залежно від вмісту негорючих
речовин), включаючи метал, скло та попіл, що залишається. У той час як тверді
відходи окислюються і перетворюються на газ, "ледачий струм газу"
тече у форсажну (вторинну) камеру, де він руйнується високою температурою.
Враховуючи тільки особливість викидів димових
газів, термопереробна система значно краще сміттєспалювальних заводів.
Попіл, який залишається на дні первинної камери, був проаналізований дослідним
інститутом класифікації попілу за тестом TCLP (токсичність характерна
процедурі вилуговування) відповідно до вимог EPA (Агенції по забрудненню
навколишнього середовища США). Цей попіл був визначений, як «інертна
субстанція, яку можна розміщати на звалище або використовувати як основу для
спорудження доріг».
Спеціалізована система високотемпературного вакууму може бути використана для
видалення попілу, в результаті чого метал і скло залишаються для зручного та
безпечного розділення. Ручне видалення золи також легко здійснити.
F) Розташування вторинної сировини
Ринки для скла, металу і алюмінію мають місце у
більшості районів. Решта попілу, як правило, в кількості від 5% від початкового
об'єму відходів, яа є в основному інертною, може бути захована на звалище або
використана для дорожнього заповнення чи будь-якого іншого місця, де
потребується чистий, щільний заповнювач.
G) Час, потрібний на обслуговування
Процесу притаманні простота, відсутність рухомих частин та надійність
термоокислювальної камери, яка забезпечує дуже високу реалізацію технічного
обслуговування. Відсутні складні живильники, системи для видалення золи або
інше механічне рухоме обладнання, яке вимагає постійної уваги.
H) Вимоги до робочої сили
Серійний процес, який керується комп'ютером, вимагає тільки одну людину за
неповний робочий день для управління системою термоокислення, включаючи
навантаження, розвантаження та рециклінг. Потреба в робочій силі складає від 1
до 2 годин на обслуговування однієї камери. Додаткове робоче керування може
бути бажаним для управління, переробки або для прийому відходів. Присутність
обслуговуючого персоналу на місті протягом повного робочого дня не потрібна.
Процес окислення повністю керується комп'ютером та контролюється протягом всіх
циклів. Практично всі інші системи спалювання вимагають постійного керування і
часто потребують більше однієї людини.
I) Потужність експлуатації та ціни на паливо
Електроенергія та допоміжні витрати на паливо є дуже низькими. Крім включення і
виключення кількість теплотворної енергії від спалювання відходів, як правило,
достатньо для підтримки робочих температур. Субстехіометрічні умови в первинній
камері вимагають дуже невеликий вентилятор. Тільки двигун будь-якого розміру
може бути використаний як повітряний вентилятор для форсажної (вторинної)
камери згоряння. Шум також дуже низький внаслідок роботи малих вентиляторів.
РЕЗЮМЕ
Не існує доступного альтернативного варіанту утилізації відходів, який має
кращі загальні характеристики, включаючи витрати, продуктивність, експлуатацію
та екологічну чистоту.
Ми будемо раді працювати з Вами, щоб деталізувати та задовольнити Ваші вимоги.