Ръководство



жүктеу 1.08 Mb.
бет6/9
Дата04.03.2018
өлшемі1.08 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

ПРЕОБРАЗУВАНЕ


Под преобразуване се разбира един по-широк кръг от процеси, при които утайките от отпадъчни води се трансформират с цел оползотворяване на съставките им и неутрализиране на съдържащите се в тях потенциално опасни компоненти. Процесите на преобразуване на утайките може да включват обезводняване и/или сушене като предварителна стъпка, макар че, при определени условия, те могат да се осъществят и заедно със стабилизирането (вж. диаграмата по-долу).

Процеси на преобразуване

{


Фиг. 2: Място на процесите на преобразуване при третирането на утайки, както и техните основни изисквания
При преобразуването утайките губят първоначалните си свойства и се използват под формата на други продукти. Затова настоящият документ завършва с представяне на наличните техники за тяхното оползотворяване. Целта на ръководството е разглеждането на основните крайни продукти, като се набляга на факта, че веригата не се прекъсва с преобразуването. Тези крайни продукти определят основните възможности за оползотворяване на утайките, макар че, до известна степен, самото оползотворяване е неразделна част от този процес. Останалите странични продукти или вторични употреби, които могат да се получат в резултат на преобразуването, няма да бъдат подробно разгледани в този документ.

За да се използват ефективно наличните начини за оползотворяване на утайките, както и възможностите за тяхното преобразуване, на ПСОВ се препоръчва да осигурят достъп до или да поддържат хранилище, в идеалния случай за период от една година или минимум за 3-6 месеца. Това хранилище ще позволи на операторите на ПСОВ да се справят с множеството неясни ситуации, които могат да възникнат при обезвреждането на утайките. Проблеми, свързани с продукт, който не успее да отговори на изискванията, или с отпадането на някой от потребителите на утайки, могат да ги принудят да търсят нови начини за обезвреждане или поне време, за да се обсъдят и сключат нови договори за оползотворяване. В тези случаи също са необходими места за съхранение (вж. препоръките за съхранение във ‘Възможности за оптимизация’ при описанието на съответната технология).


ТЕРМИЧНО ОПОЛЗОТВОРЯВАНЕ


Термичното оползотворяване е метод, който дава най-големи гаранции за унищожаването на потенциално опасните съставки и, по всяка вероятност, ще стане най-широко използваната алтернатива за обезвреждане на утайките, тъй като другите възможности се отхвърлят поради различни причини. Изгарянето на утайките обаче е един от най-скъпите начини за оползотворяване на утайките. Обичайните условия за процеса важат и при изгарянето на утайките.

Калоричността на утайките за самостоятелно изгаряне е от 4.8 MJ/kg до 6.5 MJ/kg. Като пределна стойност се приемат приблизително 3.5 MJ/kg утайки. Стойности между 2.2 MJ/kg и 4.8 MJ/kg утайки се наблюдават при топлинното оползотворяване на сурови утайки в инсинератори за твърди битови отпадъци (ТБО) и в процесите на съвместно изгаряне (въртящи се барабанни пещи). Нуждата от допълнително гориво може да се намали с помощта на ефикасни вътрешни системи за оползотворяване на енергията, напр. възстановяването на топлината от горивните газове за подгряване на въздуха, който се подава в горивната камера и/или за осушаване на утайките. Съставът на утайките от отпадъчните води силно варира. При изгарянето им трябва да се вземат предвид следните фактори, които са от голямо значение:



  • съдържанието на сухо вещество (то обикновено варира, но влияе силно на процеса на горене),

  • изгнили ли са утайките или не,

  • съдържанието на вар, варовик и други стабилизиращи вещества в утайките,

  • структурата на утайките като първични-, вторични-, био-утайки, и т.н.,

  • образуването на зловонни миризми, особено при отвеждането им за съхранение. (↗64, Коментари на ТРГ, 2003г.; ↗74, Коментари на ТРГ, 2004г.).

(ТРГ = Техническа работна група за определяне на Най-добрата налична техника)

Инсинераторите за самостоятелно изгаряне на утайки от отпадъчни води (моно инсинератори) ефективно разграждат вредните органични съединения и генерират енергия. Обикновено в ПСОВ се изграждат подобни инсталации и предимството им за оператора е, че процесите на пречистване на отпадъчните води и обезвреждане на утайките могат да се извършват независимо един от друг на територията на пречиствателната станция. Тези инсинератори по принцип работят с температури от 850 до 950°C. Температури под 850°C могат да причинят емисии с неприятни миризми, докато при над 950 °C може да се получи пепелен синтез. Най-често времето за престой на газа надвишава 2 секунди. Температурите, които се постигат по време на горене, зависят главно от калоричността и количеството на утайките, както и от нивото на кислорода. Съществуват инсинератори за утайки (най-често с флуидизиран слой), при които температурите доближават 820°C без това да влошава процеса на горене или да увеличава вредните емисии. Основното допълнително гориво за моно инсинераторите е използвано вече масло. Също така се използват течни горива, природен газ, въглища, разтворители, течни и твърди отпадъци и замърсен въздух. За изгарянето на изгнили утайки се предпочита замърсен газ. Основните причини за необходимостта от допълнителна енергия са предварителното загряване на въздуха и степента на обезводняване, която трябва да се постигне. Влиянието на стабилизиращите вещества е сравнително малко. Самостоятелното изгаряне на утайки дава възможност да се оползотвори фосфора от пепелта. Използваната система от пещи работи на принципа на различни технологични процеси. Конструкцията и вида на пещите, както и технологията на изгарянето, пречиствателните съоръжения, свързани с нея, транспорта на различните материали, всички те имат значение за емисиите, които се отделят в резултат. През последните години за самостоятелно изгаряне се предпочита технологията със стационарен флуидизиран слой. Съществуват и редица други методи, които се използват в тази област, някои от които също така се прилагат за съвместно изгаряне в инсинераторите за битови отпадъци. (↗BREF WI; 2.3.5.11 Различни технологии за изгаряне на утайки от отпадъчни води, стр.79). В таблицата по-долу са показани основните методи за термично третиране и областите, в които те се използват. Пазарът предлага интересни алтернативи за пещи с биомаса. Тези пещи се произвеждат в големи количества и, след незначителни промени в настройките, биха могли да се използват и за сухи гранулирани утайки.



Таблица 3: Приложение на различните методи за изгаряне на утайки и други видове отпадъци

Технологии

Утайки от отпадъчни води

Нетретирани битови отпадъци

Предварително обработени битови отпадъци и гориво, произведено от отпадъци

Опасни отпадъци

Медицински отпадъци

Движеща се напред-назад скара

Обикновено не се прилага

Широко разпространена

Широко разпространена

Обикновено не се прилага

Използва се

Подвижна скара

Обикновено не се прилага

Използва се

Използва се

Рядко се използва

Използва се

Люлееща се скара

Обикновено не се прилага

Използва се

Използва се

Рядко се използва

Използва се

Ролкова скара

Обикновено не се прилага

Използва се

Широко разпространена

Рядко се използва

Използва се

Скара, която се охлажда с вода

Обикновено не се прилага

Използва се

Използва се

Рядко се използва

Използва се

Скара и въртяща се пещ

Обикновено не се прилага

Използва се

Обикновено не се прилага

Рядко се използва

Използва се

Въртяща се пещ

Използва се

Обикновено не се прилага

Използва се

Широко разпространена

Широко разпространена

Въртяща се пещ, която се охлажда с вода

Използва се

Обикновено не се прилага

Използва се

Използва се

Използва се

Неподвижна пещ

Използва се

Обикновено не се прилага

Обикновено не се прилага

Използва се

Широко разпространена

Стационарен флуидизиран слой

Широко разпространена

Използва се

Използва се

Обикновено не се прилага

Обикновено не се прилага

Циркулиращ флуидизиран слой

Широко разпространена

Рядко се използва

Използва се

Обикновено не се прилага

Обикновено не се прилага

Кипящ флуидизиран слой

Използва се

Рядко се използва

Използва се

Обикновено не се прилага

Обикновено не се прилага

Въртящ се флуидизиран слой

Използва се

Използва се

Използва се

Обикновено не се прилага

Използва се

Пиролиза

Рядко се използва

Рядко се използва

Рядко се използва

Рядко се използва

Рядко се използва

Газифициране

Рядко се използва

Рядко се използва

Рядко се използва

Рядко се използва

Рядко се използва

Забележка: Тази таблица взима под внимание само прилагането на технологиите в специално предназначените за това обекти. Следователно, не включва подробно описание на случаите, когато се обработват повече от един вид отпадъци.

В следващата таблица се разглеждат основните характеристики на най-разпространените системи от пещи за самостоятелно изгаряне на утайки.

Таблица 4: Описание на основните видове пещи за самостоятелно изгаряне на утайки от отпадъчни води




Пещ с флуидизиран слой

Пещ с много дъна

Пещ с много дъна и с флуидизиран слой

Пещ с принудителна циркулация на газ

Основна характеристики на технологията

  • липсват механично движещи се части

  • ниска степен на износване

  • не изисква предварително сушене

  • удължена конструкция на пещта с подвижни части

  • охладен кух вал

  • не изисква предварително-сушене

  • подвижен кух вал

  • малък обем на флуидизирания слой

  • няма механично движещи се части и не се износва бързо

  • липсва флуидизиран слой

Особености при експлоатацията

  • бърз старт и спиране с кратки периоди за загряване и охлаждане, възможна е работа с прекъсвания

  • дълъг период на загряване, изисква се продължителна работа

  • средна продължителност на времето за нагряване и охлаждане

  • сравнима с флуидизирания слой

  • подходяща за различни видове отпадъци

Възможни експлоатационни проблеми

  • уедряване

  • дефлуидизиране




  • възможни емисии на органични материали

  • поддържането на желаната температура

Етап на изгарянето - основни характеристики на изгарянето

  • изгарянето се контролира трудно

  • не се влияе от промени в теглото на материала и от грубия му състав

  • изисква се малко количество допълнителен въздух

  • изгарянето може да се контролира

  • изгарянето се осъществява във флуидизирания слой

  • по-голяма неподатливост спрямо промени в качеството на утайките в сравнение с пещите с флуидизиран слой

  • части с твърди материали

  • дълги и газообразни части

  • кратък престой

  • променливо първично и вторично подаване на въздух на няколко нива

Пепелно съдържание в пещения газ

  • високо

  • ниско

  • високо

  • високо

Отделяне на пепелта

  • посредством поток от пещен газ и пясък

  • директно от най-ниското ниво

  • посредством поток от пещен газ и пясък

  • посредством поток от пещен газ

  • необработена пепел на дъното

Остатъци

  • пепел

  • флуидизиран слой

  • пепел

  • пепел

  • флуидизиран слой

  • пепел

  • евентуална едра пепел

През последните години за обезвреждането на утайките все повече се използва съвместното им изгаряне в електроцентрали и промишлени пещи. Това може да става както в пещи на циментови и варови заводи, така и в електроцентрали, работещи на въглища. Повечето съоръжения за изгаряне не срещат особени проблеми при подаването и пренасянето на утайки, както и при самото изгаряне, но всички промишлени процеси трябва да са съобразени с директивата на ЕС, 2000/76/EИО, която има за цел да предотврати по-високи специфични емисии от съвместното изгаряне, в сравнение със самостоятелното. Това е от решаващо значение и е главната пречка, ако тези промишлени процеси не са напълно оборудвани със съответните пречиствателни съоръжения за пещен газ.

Благодарение на неорганичните си съставки, изсушените утайки, използвани в производството на цимент, могат да заменят не само изкопаемите горива, но и част от суровините, като например, пясък или желязна руда. Следователно, в циментовите заводи и съоръженията за производство на вар, утайките, използвани като вторично гориво, представляват около 15% от общото му количество. Тези предприятия предпочитат изсушени утайки със съдържание на с.в. от 90% до 95%, понеже тази степен на сушене е подходяща за ротационната пещ. Често, освен утайки, се изгарят и други отпадъци от пречиствателните съоръжения, например отпадъци от решетки и сита и уловени мазнини. Като се има предвид, че при горенето на утайки не се отделя CO2, оползотворяването им като заместител на горивото, означава намаляване на квотата на оператора за въглеродни емисии. Предимствата на съвместното горене са, че в резултат от използването на утайки, са необходими по-малко конвенционални горива и суровини, както и по-малко разходи за обезвреждане на отпадъците от страна на операторите на ПСОВ и по-безопасно унищожаване на потенциално вредните органични вещества. Недостатъците са допълнителните усилия за сушене, необходимостта от транспорт и факта, че по този начин се губят хранителните съставки, които се съдържат в утайките, поради невъзможността да се оползотвори фосфора от пепелта.
Изчислено е, че за повечето електроцентрали оптималното количество утайки не трябва да надвишава 5 % от общия обем на горивото. Основните системи за запалване, които се използват за съвместното изгаряне, са впръскване на прахообразни въглища или флуидизиран слой. В първия случай утайките се вкарват през мелница за въглища, където се сушат и натрошават заедно с въглищата. По принцип, електроцентралите приемат за изгаряне само стабилизирани утайки. Използването на сурови утайки е свързано с големи трудности в манипулирането и съхраняването им, главно поради проблеми с образуването на газ и миризми, както и с обезводняването. Технически е възможно да се изгарят обезводнени и изсушени утайки. Повечето електроцентрали днес използват обезводнени утайки, чието съдържание на сухо вещество варира от 25 до 35% с.в.
Таблица 5: Характеристики на съвместното горене на утайки в електроцентрали, работещи на въглища





Основно гориво

Вторично гориво

Използвана технология на горене

Електроцентрали , които работят на антрацитни въглища

Антрацитни въглища

Съдържание на вода 7-11%

Калоричност 27-30 MJ/kg


Стабилизирани и изсушени утайки (съотношението зависи от капацитета на сушене на мелницата за въглища)

прахообразни въглища

изпускане на шлака и котел с циклон

циркулиращ флуидизиран слой


Електроцентрали, които работят на лигнит

Лигнит

Съдържание на вода 45-60%

Калоричност 8.5-12.5 MJ/kg


Стабилизирани и изсушени утайки

(съотношението зависи най-вече от съдържанието на тежки метали)



прахообразни въглища

циркулиращ флуидизиран слой


Като последен вариант за изгарянето на утайки заедно с други отпадъци (комбинирано изгаряне) се явяват инсинераторите за битови отпадъци. Там, където се добавят към инсинераторите за ТБО, техниките за подаване на утайките често пъти са от голямо значение и представляват значителна част от допълнителните инвестиционни разходи. При големи количества утайки и ограничено място за складиране, идеалното решение е с помощта на разстилаща машина през цялото време върху отпадъците в бункера да се разстилат добре оформени, предварително обезводнени утайки. Този процес може да се извършва или в бункерите за отпадъци, като утайката се пренася и смесва с промишлените и битовите отпадъци посредством гребло, или като се разстила върху хоперите, захранващи инсинераторите. Смесването в бункера за отпадъци може да стане по-ефективно с помощта на квалифициран работник на крана.


Другите методи за топлинно оползотворяване, като пиролиза и газифициране, вече са по-напред в сферата на третирането на утайките, отколкото в други области, свързани с отпадъците. Това се дължи главно на факта, че утайките са хомогенни. С другите отпадъци, които рядко представляват еднородна смес, и двата процеса не са постигнали досега особен успех на пазара. И пиролизата и газифицирането представляват химическо разграждане на термично нестабилни органични вещества при температури по-ниски от тези в инсинераторите (400 - 800°C) в отсъствието на кислород или при наличието на ограничени количества от него. Газифицирането е непълното изгаряне на органична материя с образуването на синтетичен газ и на теория, това е етапът след пиролизата. Основната разлика между пиролизата и газифицирането е, че първият процес е силно ендотермичен и изисква външен източник на енергия, за да може да протече. По-нататъшното третиране на продуктите от пиролизата (допълнителното им третиране до получаването на тор или оползотворяването на хранителните им вещества) все още не е напълно разработено. Освен това, и двата процеса са свързани с големи инвестиционни и експлоатационни разходи.





Описание на основния процес

Фактори, които да се вземат под внимание

Примерни обекти

Самостоятелно изгаряне


Инсинераторите за утайки от отпадъчни води обикновено се проектират за работа на температури между 850 и 950°C. При стойности под 850°C, е възможно да се образуват зловонни газове, докато при над 950°C се получава пепелен синтез. Обикновено газът престоява повече от 2 секунди.

Изгаряне с флуидизиран слой (BREF WI, стр.47):

Инсинераторът с флуидизиран слой представлява облицована горивна камера с формата на вертикален цилиндър. В долната част върху скара или разпределяща плоча се флуидизира слой от инертен материал (например, пясък или пепел) с помощта на въздух. Изгарянето на отпадъци с флуидизиран слой е съвременна и доказано по-чиста технология, която се използва в новите инсинератори и електроцентрали.

По време на горенето флуидизираните слоеве суспендират твърди горива върху насочени нагоре въздушни струи. Като резултат се образува турбулентна смес от газ и твърди вещества. Търкалящият се отпадъчен материал осигурява по-ефективни химически реакции и топлообмен. Във флуидизирания слой се осъществява сушене, изпаряване, запалване и горене. Процесът изисква първоначалният материал да е от доста малки и плътни частици и затова е особено подходящ за утайки. Изгарянето с флуидизиран слой не е толкова чувствително на промени в калоричността на отпадъците. За изгаряне на утайките се предпочитат системите с циркулиращ и неподвижен флуидизиран слой.



Стационарният флуидизиран слой (BREF WI, стр.49) е особено подходящ за изгаряне на нискокалорични отпадъци (от 6.5 до13 MJ/kg).

В циркулиращия флуидизиран слой (BREF WI, стр.51) пясъкът и пепелта постоянно се отвеждат от пещта поради високата скорост на въздуха и трябва да се разделят в циклон. Високите скорости на въздуха позволяват използването на висококалорични отпадъци (от 7 до 22 MJ/kg).



Пещ с много дъна: (BREF WI, стр.67)

Пещта с много дъна се използва главно за утайки, при които пепелта оформя такава евтектика с материала от слоя, че би причинила експлоатационни проблеми в инсинератора с флуидизиран слой. Различните процеси на горене протичат в отделните рафтове на горивната камера. Съоръжението се състои от облицован стоманен цилиндричен котел, хоризонтални слоеве и въртящ се тръбен вал с прикрепени към него бъркалки. Утайките и отпадъците от горенето се отвеждат от горната част в посока, противоположна на издигащия се поток от горещ въздух и пещен газ, и падат през отворите от едно ниво в друго.



Източник: NEIWPCC

Броят на рафтовете за сушене, горене и охлаждане се определя от характеристиките на отпадъчния материал. Горивната камера обикновено се прави от шест рафта, които оформят три зони, горната за сушене, средната за истинското горене и най-долната за охлаждане. Превръщането на частиците органични утайки в CO2 и H2O се осъществява при температури между 850 и 950°C. Пещта може да работи със и без доизгорител, като при втория вариант горивните газове се рециркулират.



Пещ с много дъна и флуидизиран слой: (BREF WI, стр.70)

Тя представлява комбинация от инсинератор с много дъна и с флуидизиран слой. Технологията включва зона за предварително сушене и разпръскване, която може да се простира по шестте нива в горната част на пещта. Под нея се намира камерата с флуидизирания слой. 40-60% от водата, съдържаща се в утайките, се изпарява в зоната за предварително сушене. Концентрираните изпарения минават през зоната, предхождаща горенето, където се изгарят всички летливи вещества. Поради високата ефективност на предварителното сушене и горене, камерата с флуидизиран слой, която се намира след тях, може да бъде относително малка, в сравнение с тях. Равномерното изгаряне се подпомага като се подобри подаването на въздух, добавянето на пясък и изпаряването в рафтовете и във флуидизирания слой.



Пещ с принудителна циркулация на газ: (BREF WI, стр.72)

Първоначално камерата с циркулация на газ е била разработена за изгарянето на кокс, извлечен от пречистването на отпадъчни газове в инсталациите за изгаряне на отпадъци, но сега се използва и за топлинно обезвреждане на утайки. Оптималният размер на частиците за запалване на горивото е между 1 и 5 mm, следователно, могат да се използват само гранули от изсушени утайки.

Горивото, под формата на гранули, се подава гравитачно посредством радиален улей към долната част на камерата за горене, която е оформена като метална фуния и се охлажда от въздух. Кислородът от атмосферата се подава в камерата за горене на различни нива: Първичният въздух влиза в пещта под ъгъл през долната част на фунията, а вторичният се впръсква на различни нива през допиращи се дюзи, разположени над мястото, от където се подава горивото. Разпределението на първичния и вторичния въздух варира според специфичните характеристики на горивото. Изгарянето на утайките изисква равномерно разпределение на температурата между 900 и 100°C в цялата камера. С помощта на този метод температурата на пепелта се поддържа под точката й на омекване. Летящият прах се премахва от камерата за горене заедно с пещения газ. Грубите ядра циркулират в допирателния поток, докато изгорят до такава степен, че да могат да бъдат отведени като фини прахови частици. Необработената пепел, останалият кокс, или металните части се отвеждат в долната част посредством блокираща система.


 След горенето в остатъчния продукт има неорганични замърсители (различни тежки метали)

ПСОВ в Алтенщадт,
Бавария, Германия


 Позволява много ефективно изгаряне на първоначалния материал при доста ниски емисии

Електроцентрала* Вердол-Елверлингзен, Северен Рейн-Вестфалия, Германия

*технологията се използва за съвместно горене



 Тежките метали се свързват в малка степен само с пепелта, която, може да се използва като пълнеж в строителството или минната промишленост без да изисква много допълнителна подготовка.

€ Тъй като са свързани с по-малко разходи за техническо обслужване, съоръжения, персонал и ремонт, инсинераторите с флуидизиран слой са и по –евтини за експлоатация и поддръжка, отколкото останалите технологии за изгаряне.

 По-малка е необходимостта от премахване на азотни оксиди от пещните газове.

 По-голяма гъвкавост по отношение на ефективното изгаряне на утайки с различно качество (съдържание на сухо вещество и калоричност)


 Утайки с неподходящи характеристики могат да блокират флуидизирания слой и по този начин да увеличат риска от експлоатационни проблеми.

ПСОВ в Мюнхен-Гут Грослапен и Щайнхойле, Бавария, цяла Германия


 По-високите температури (температурните разлики в горната и долната част на пещта) могат да се избегнат, което води до образуване на по-малко азотни оксиди (NOX).

ПСОВ Синдлинген, Хесен, Германия

 Гъвкавост при приемането на различни видове утайки с променливо качество

 Пещите с много дъна могат да работят като се отведат пещените газове от най-горното ниво на сушене и след това се подадат към етапа, който следва горенето. Това е предимство за местата, където вече съществуват котелни уредби, при които подаването на пещен газ в тях е улеснено.

 Тъй като изискват малко повече разходи за техническо обслужване, оборудване, персонал и поправка, пещите с много дъна са по-скъпи за експлоатация и поддръжка, отколкото инсинераторите с флуидизиран слой.

Възможности за оптимизация

Рециклиране на възстановен амонячен разтвор в пещта

Сгъстените отпадъчни води от предварително частично изсушените утайки е характерна за процеса на изгаряне на утайките. Тя, обаче, не винаги се получава, тъй като парата, която се образува по време на сушенето, понякога се изпарява с пещения газ, вместо да се втечни. Това обикновено изисква голямо количество ХПК и съдържа значителни концентрации на N (главно NH3), както и други замърсители, които първоначално са се намирали в третираните утайки. Високото съдържание на азот може да се окаже „спънка” в третирането; в този случай е възможно да се прибегне до отстраняване на азота, въпреки вероятния риск от замърсяване и необходимостта от допълнителна енергия за протичането на процеса. Възможното решение е рециклирането в горивната камера, където възстановеният амониев разтвор (с приблизителна концентрация 10 %) може да се използва за отстраняване на NOX от подавания материал с метода на избирателната не-каталитична редукция (SNCR).



 Изграждането на затворен процес помага да се намали необходимостта от пречистване на генерираните отпадъчни флуиди.



Съвместно изгаряне


Повечето горивни технологии и техники за запалване в инсинераторите за самостоятелно изгаряне на утайки, се използват и тук. Съвместното изгаряне е особено подходящо при определени промишлени процеси и превръща Въртящата се пещ в добро решение в тази област (BREF WI, стр.44)

Въртящите се пещи представляват здрави конструкции, които могат да се използват за изгарянето на почти всякакви отпадъци, независимо от вида и състава им. Те работят с температури, които варират от около 500°C (както при газифицирането) до 1450°C. Въртящата се пещ се състои от леко наклонена цилиндрична прекъсната затворена система, която е облицована с огнеупорен материал и се запалва отвътре. Тя се върти или вибрира около хоризонталната си ос (извършва възвратно-постъпателно движение). Благодарение на гравитацията, отпадъците минават през пещта по време на въртенето. Заводите за цимент или вар обикновено използват въртящи се пещи, за да превърнат суровините в клинкер. Вътре в пещта протичат различни химически реакции и фази на образуване, които се определят от специфичните температурни интервали на подавания материал. Процесите на изпаряване на водата, дехидратиране на неорганичните вещества и калциниране се извършват последователно в тялото на пещта. Накаляването протича в окисляваща атмосфера и разгражда напълно карбонатите в подавания материал. В действителност горенето се извършва в горещия край на пещта.



 Високите температури в пещта ефективно унищожават вредните вещества.

Остатъците от пепел, съдържащи тежки метали, се включват в клинкера, което означава, че не изискват допълнителни грижи.



Циментов завод Румеланге, Люксембург (използва изсушените на слънце утайки от Бетемборг);

Завод ЦЕМЕКС Рюдерсдорф, Бранденбург; Циментови заводи Швенк в Карлсфед, Бавария и Мергелщетен, Баден-Вюртемберг,

Циментов завод Холсим Легердорф, Шлезвиг-Холщайн,

цяла Германия



 Позволява отчасти да се заменят конвенционалното гориво и определени суровини

€ Предлага начин да се намалят разходите за обезвреждане на утайките, за разлика от изгарянето им в инсинератор за битови отпадъци

Възможности за оптимизация

Междинно съхранение

Не може да се очаква, че инсинераторите и съоръженията за съвместно изгаряне ще ползват утайките непрекъснато и в непроменливи количества, тъй като инсталациите преминават през профилактика и са зависими от промени в доставките и цените на горивата, което ги кара да съобразяват работата си с тях. ПСОВ, които използват тези инсинератори или съоръжения трябва да имат място за съхранение на утайките поне за период от 3 до 6 месеца, така че да компенсират времето, през което тези заводи не могат да работят в обичайния си ритъм.



 Съхраняването на утайките изисква много място и допълнителни структурни, организационни и логистични промени, както и подходящи мерки за безопасност.



Пиролиза


Това е процес, който се извършва при отсъствието на кислород. По време на пиролизата се образуват пирогаз и твърд кокс. Утайките (обезводнени или изсушени) могат да бъдат съвместно третирани с части битови отпадъци. По принцип, температурата по време на пиролизата е между 400°C и 700°C. При по-ниски температури (прибл. 250°C) в известна степен протичат и други реакции. Понякога този процес се нарича термично преобразуване на утайките.

Пиролиза при високи температури (BREF WI, стр.56)

Пример за високотемпературна пиролиза е така нареченият процес Пиромекс (Pyromex). При него утайките се изсушават предварително, с помощта на генерирания пирогаз при температури между 280-300°C, за да се получи 80% съдържание на сухо вещество. Образувалите се в резултат изпарения се пречистват с помощта на биофилтър и два мокри скрубера с цел намаляване на зловонните емисии. Процесът се осъществява в камера, нагрята с индукция до 1200-1700°C при отсъствието на кислород. По този начин органичният материал се преобразува количествено в CO и богат на водород газ (газообразно гориво). В резултат на този процес се получават предимно неорганични остатъци.



Пиролиза при ултра-високи температури

Използва се специален реактор, устойчив на високи температури. Този процес вече се използва, когато дневното количество утайки е 10 тона с.в. Висококалоричният пирогаз, който се получава от горните две технически схеми трябва да бъде пречистен от замърсители преди използването му в процеси за генериране на енергия (например, комбинираното генериране на топлина и енергия при горенето). Живакът е от съществено значение като замърсител и затова пирогазът трябва да бъде отведен за пречистване в скрубер.



Технология на преобразуване при ниски температури

При преобразуването на ниски температури протича термокаталичен процес при отсъствието на кислород, с атмосферно налягане и температури между 380 - 450°C. След охлаждане, газообразните вещества (до 35 %), които се отделят при този процес, се втечняват до вода, сол и вид нефт (около 10 % течни въглеводороди). Отделянето на тази смес се осъществява в кондензатор. Малка част некондензиращи се газове излитат. Останалата субстанция (прибл. 55 %) прилича на въглища и в нея се намират всички нелетливи вещества.



Газът може да се използва в самия процес за загряване на крекингпещта. Нефтоподобната субстанция, която се получава, може да служи като горивен заместител в ПСОВ, а въглищата да бъдат вторично гориво за сушенето на утайките или помощно филтърно вещество, използвано вместо активираните въглища в процеса на пречистване на отпадъчните води. Методът на преобразуването може да се приложи както за утайки, така и за други органични вещества, напр. органични отпадъци от домакинствата, маслодайни семена или животински субпродукти.

 Първоначалният материал почти напълно се превръща в продукти, годни за употреба, като остава много малка част отпадъци.

Съоръжението за пиролиза в Емерих, Северен Рейн - Вестфалия (за технически изпитания) и в Нойщадт aд Вайнщрасе, Рейнланд-Палатинате, Германия

 Техники, свързани с големи инвестиции и разходи, изискват се сложни пречиствателни технологии, за да могат да бъдат използвани продуктите и някои странични продукти

 Технологията все още не е широко разпространена, тъй като дългогодишната практика показва, че има недостатъци и висока себестойност.




Проект LOTECOTEC и демонстрационна инсталация в ПСОВ Минтрахинг, Бавария, Германия

Мобилно изгаряне / съоръжения за пиролиза


Мобилният инсинератор представлява система за изгаряне, която е монтирана на ремарке. Обикновено с нея се третират различни видове отпадъци, включително и утайки. Пещта при най-новите модели се състои от главна горивна камера (първична камера) и пост-горивна камера (вторична камера). Автоматизирана горелка служи за загряването на горивната камера и зависи от калоричността на подадения материал. Основните две технологии, използвани в този тип инсинератори, са циркулиращ слой или въртяща се пещ (пиролиза). Температурите на горене, между 850°C и 1200°C в пост-горивната камера, гарантират разграждане, което е безопасно за околната среда и емисии, които не надвишават предписаните норми. На пазара се предлагат инсталации, които работят без пречистване на газовете, както и други, които имат суха пречиствателна система, отговаряща на европейските стандарти.

Източник: Wikipedia

 Гъвкавост - Може да се използва за различни видове отпадъци и на места, където количествата утайки са по-малки и не съществуват евтини алтернативи за тяхното обезвреждане.




 Много скъпо решение по отношение на цената за третирана единица материал

 Може да е трудно да се спазват ПДК на емисиите на вредни вещества от съоръжения, които не пречистват газовете.

Газифициране


В този процес, утайките първо се загряват до около 500°C в отсъствието на кислород, докато получените газовете, които са богати на енергия, се използват във вторичната горивна камера за производството на пара. След това материалът се изгаря чрез добавяне на контролирани количества кислород. Вредните съставки, които калцинират, се включват в матрицата от неорганични гранули. Тяхната структура наподобява пясък и те могат да се съхраняват в рудни находища, както и да се използват в строителството. Стандартните технологии за газифицирането на утайките са:

  • неподвижен слой

  • (циркулиращ) флуидизиран слой (вляво на картинката по-долу)

  • струен слой.

При обикновения газификатор (показан вдясно на картинката долу), в едно общо пространство за пиролизно газифициране и частично изгаряне се подава първоначалният материал (съдържащ до 100 % утайки или по-малко, например 50 %), парата и източникът на кислород, като например въздух.



Газификатор с уплътнен слой (BREF WI, p.55) се използва за газифициране на смеси от въглищни отпадъци. Съотношението на отпадъците в подавания материал е до 85%. Отпадъците влизат в реактора през входен шлюз и се превръщат в синтезен газ при температури от около 800 – 1300°C и 25 бара с помощта на пара и кислород.

~ Много ефективно по отношение на възстановяването на енергията. Енергията, която е присъща на утайките, но остава неизползвана при процесите на изгаряне, става достъпна за употреба.

Съоръжения за газифициране на утайки в ПСОВ Балинген и Манхайм, и двете в Баден-Вюртемберг

Германия
Завод Кийосе, Япония



 Биогазът, който се получава при газифициране на утайките, съдържа силно токсични вещества с концентрация от няколко хиляди части на милион, като например, циановодород, който произлиза от азотните съставки в утайките.

 Технологията все още не е широко разпространена, тъй като дългогодишния опит показва многото й недостатъци и висока себестойност.

Възможности за оптимизация

Комбинации от пиролиза и пост-газифициране също се използват, за да се обединят предимствата и на двата процеса по отношение на енергийна ефективност и оползотворяване на получените продукти. Един такъв модел е използването на изсушени утайки (85 - 90% с.в.) във въртяща се пещ при температури от 600 - 700°C и директната употреба на генерирания пирогаз за нагряване.






Съвместно изгаряне на отпадъци


Обикновените съоръжения за изгаряне на битови отпадъци могат да бъдат използвани за термично третиране на утайките, при условие, че са спазени определени процедури. За подаването им се използват следните три технологии:

  • сухите утайки (~90 % с.в.), под формата на прах, се вкарват с въздушна струя в пещта,

  • обезводнените утайки (~20 - 30 % с.в.) се вкарват отделно през разпръсквачи в камерата за изгаряне и се разпределят върху решетката. Те се сместват с материала от слоя върху решетката при преобръщането на отпадъците върху нея. Практиката определя до 20 % маса утайки (при 25 % с.в.). Други опити са показвали, че ако процентът на утайките е прекалено висок (напр.>10 %.), в шлаковата вана може да се получи високо съдържание на летлива пепел или неизгорял материал. Водното съдържание на утайките може да бъде предимство за някои инсинератори за ТБО, тъй като при впръскването им през специални дюзи, разположени на избрани места над слоя от отпадъци (най-често в зоната на горене на газа), те предоставят допълнителни средства за контролиране на температурата и могат да помогнат с първичния контрол върху NOX.

  • обезводнените, изсушените или полуизсушените утайки (~50 - 60 % с.в.) се смесват с оставащите отпадъци или се подават заедно с тях в камерата за изгаряне. Това може да стане в бункера за отпадъци на определени дози с помощта на кран, или да се контролира от подаващата фуния, като обезводнените утайки се вкарват в нея с помпи или се разпростират в бункера с разстилащи системи. (↗74, Коментари на ТРГ, 2004г.)

Трябва да се отбележи, че горенето във флуидизиран слой се различава много от горенето на решетка, и че емисиите на азотен окис от решетката на инсинератора за ТБО с температура на вторично горене над 900 ºC са незначителни (↗64, Коментари на ТРГ, 2003г.).

 Осигурява безопасен начин за унищожаване на по-голямата част от потенциално опасните съставки на утайките, обикновено касае инсталациите с най-ефективни техники и режими и най-добър контрол на емисиите

Заводи за изгаряне на отпадъци в Ла Тронш, в Динан и в Анеси,
Цяла Франция

Инсинератори за битови отпадъци в Мюнхен и във Вюрцбург, Бавария, Германия



 Води до пълно разрушаване/ загуба на хранителните вещества в утайките, а енергията се генерира при ниска енергоефективност

Възможности за оптимизация

Впръскването на утайките през специални дюзи, разположени на избрани места над слоя отпадъци (най-често в зоната на изгаряне на газа), може да бъде полезно в някои инсинератори за ТБО, защото водното съдържание на утайките осигурява допълнителен начин да се контролира температурата и NOX.

Намалени емисии на NOX




Горещите газове се отделят от камерата при температура 900°C и минават през въртяща се пещ. Там се осъществява сушенето и горенето на обезводнените утайки (<25 % с.в.) на принципа на насрещния поток. Вентилатор връща газовете, които са се образували във въртящата се пещ, обратно в котела за следващо горене.

 Използването на допълнително гориво за сушенето и изгарянето на прясно обезводнените утайки може да бъде избегнато благодарение на остатъчната топлина




Съвместно изгаряне – комбинирано с технологията ПЕК (PECK) (BREF WI, стр.459)

В този комбиниран процес, обезводнените утайки се използват като добавка към летливата пепел, събрана от котела и електростатичния прахоуловител на инсинератора за ТБО със скарна решетка. Сместа се подава към машина за гранулиране и получените в резултат сухи гранули се обработват в реактор с флуидизиран слой, където при 900°C металите се хлорират и сгъстяват чрез изпаряване. След това те напускат реактора заедно с пещения газ. С частично охлаждане в течност, тежките метали се сгъстяват и филтрират. Филтрираният концентрат от тежки метали се транспортира до преработвателни заводи за цинк и олово. Добре е в процеса да се включи конвенционално съоръжение за мокро пречистване на газа.






 Намалява количеството летлива пепел и води до по-ниско съдържание на тежки метали в неорганичните остатъци, в сравнение с това от конвенционалните инсинератори за ТБО.

Тези тежки метали се преобразуват в метални концентрати, които могат да се рециклират.



КВА Базел, Швейцария

€ Значително се намаляват разходите за обезвреждане на остатъците от изгарянето в инсинератори за ТБО

 Изискват се по-големи инвестиционни и експлоатационни разходи за инсинератора за ТБО

Пречистване на отпадъчен/пещен газ


Пречистването на пещения газ трябва да е задължителна част от процеса на изгаряне на отпадъци, за да се намали отделянето на вредни емисии. При пречистването на изгорелите газове в резултат на горенето на утайките, особено внимание трябва да се обърне на азотните оксиди и живака. За намаляване на азотните оксиди са необходими мерки от доказали се успешно управлявани пещи, например, поетапното горене и рециркулацията на газа (BREF WI, стр.111). Освен това, широко разпространена е селективна некаталитична редукция (SNCR) чрез инжектиране на карбамид в пещения газ (BREF WI, стр.113). Живакът под формата на метал се образува в пещения газ при горенето на утайки и така е по-труден за премахване, отколкото металния хлорид, който се получава при изгарянето на отпадъци. Като се добавят окислители на йонния етап, металният живак се преобразува и по този начин може да се отдели в скрубера (BREF WI, стр.105). За премахването на киселинни газове, като например S02 и HCl, се използват сухи-сорбционни процеси и скрубери (BREF WI, стр.107). При сухия химически метод, към изгорелия поток се прилага химически реактив, фино раздробен материал, чиито основен компонент е (Ca(OH)2). Отделянето на неизгорелите въглеводороди, диоксини и фурани се осъществява посредством абсорбиране с активен въглен. Трябва да се осигури предостатъчно количество адсорбиращо вещество, за да могат безопасно да се постигнат желаните стойности на чистия газ. Използват се камери за доизгаряне с цел пълното изгаряне на органичните вещества в изгорелите газове. За отделяне на летливата пепел, ефективни се оказват циклонът (BREF WI,стр.106) и ръкавните филтри (BREF WI, стр.105) .

Разходът на вода за пречистване на пещен газ от изгарянето на утайките е 15.5 m³ / t подаден материал. (BREF WI, стp.202)



 Намалени емисии на потенциално токсични и отровни замърсители.

С впръскването на амоняк може да се постигне намаляване на азотния оксид от 100-200 mg/Nm³ до 70 mg/Nm³.






 Големи инвестиции и разходи,
високо потребление на енергия

Възможности за оптимизация

Посредством неутрализация на серен диоксид с вар по време на горенето може да се намали съотношението на метален живак в изгорелите газове спрямо общото количество живак. По този начин се постига по-добро отделяне на живака (BREF WI, стр.116).

 По-ниски емисии на живак







Каталог: wp-content -> uploads -> file -> Press
file -> Самогипноз
file -> Решение №233/07. 02. 2005 г на Обс-костинброд, Общински съвет Костинброд на свое заседание, проведено на 04. 07. 2008 година, прие
file -> Програма за управление и разпореждане с имоти общинска собственост, както следва: в точка Продажба по реда на чл. 35 от зос чрез публичен търг или публично оповестен конкурс
file -> Информационная карта программы
file -> Қазақтың ұлттық ойыны – «Тәуекел» Бауржанов Азамат Бауржанулы «Рыков атындағы орта мектебі»
file -> Учебное пособие для самостоятельной работы иностранных студентов международного факультета по специальности 12020101
file -> Повишаване на обществената информираност за новото Рамсарско място в България „Карстов комплекс Драгоманско блато”
Press -> Въз основа на заповед на министъра на околната среда и водите №рд-696/16
Press -> Приети сигнали по “зеления телефон” и електронната поща в мосв за месец април 2012 година


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет