СПОСОБ И ЗАВОД ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ

1. Способ переработки отходов, включающий следующие этапы:
1.1 удаление из отходов крупных предметов, которые не могут быть раздроблены;
1.2 выделение черных металлов, алюминия и стекла известными приемами, если это требуется местными условиями и экономическими соображениями, хотя сама технология этого не требует;
1.3 дробление отходов и известкового камня, смешение указанных дробленных отходов с порошкообразным известняком для получения пиролизуемой смеси в весовом соотношении, зависящем от содержания в отходах веществ, способных реагировать с известковым камнем и от варианта дальнейшего использования полученного шлака;
1.4 в случае совместной переработки мусора с отходами, содержащими вещества, способные немедленно реагировать с известковым камнем с выделением продуктов реакции в окружающую среду, например с кислыми гудронами, последние подают на переработку непосредственно в первую стадию сушки;
1.5 двухстадийная сушка указанной пиролизуемой смеси вначале горячим воздухом, нагретым за счет утилизации тепла уходящих дымовых газов, а затем за счет смешения с частью горячего твердого остатка пиролиза, выводимого из вращающейся печи пиролиза;
1.6 двухстадийный пиролиз без доступа воздуха указанной пиролизуемой смеси вначале за счет смешения с частью горячего твердого остатка пиролиза, выводимого из печи пиролиза, с одновременной нейтрализацией дробленным известковым камнем выделяющегося хлористого водорода и получением хлористого кальция, а затем прохождение дехлорированных пиролизной смеси и пиролизного газа, полученного на первой стадии, вдоль вращающегося барабана печи в одном направлении для окончательного пиролиза с получением пиролизного газа и твердых остатков пиролиза за счет нагревания дымовыми газами топки;
1.7 нагрев газами пиролиза высокотемпературного органического теплоносителя, например на основе этиленгликоля, используемого затем в качестве греющего агента при получении диоксида углерода из уходящих дымовых газов;
1.8 конденсация газов пиролиза с последующим разделением на водную фазу, поступающую на отдувку от органических примесей горячим воздухом после сушки им отходов, и органическую фазу, используемую как товарное топливо и топливо для собственных нужд;
1.9 промывка другой части твердых остатков пиролиза, выводимых из вращающейся печи пиролиза, указанной водной фазой конденсата пиролизного газа для растворения хлористого кальция и экстрагирования ионов металлов, в том числе и радиоактивных, из пор твердых частиц отходов с последующим выделением тяжелых металлов, как товарного продукта, например адсорбцией на угле или коксе, а затем электрокоагуляцией;
1.10 центрифугирование отмытых твердых остатков пиролиза с подачей полученного фильтрата на экстрагирование ионов тяжелых металлов из отходов, а твердых остатков на сушку за счет смешения с частью горячего шлака, выходящего из топки;
2
1.11 сжигание отмытых твердых остатков пиролиза, газообразных и жидких продуктов пиролиза и несконденсированных газов, дожигание окиси углерода (СО) до диоксида углерода (СO) с получением шлака и дымовых газов, последующая утилизация тепла указанных газов и шлака в других технологических процессах;
1.12 получение влажного насыщенного пара низкого давления за счет утилизации тепла уходящих дымовых газов либо использование выпара сушилок-смесителей и экстрактора для доведения относительной влажности дымовых газов, поступающих на термовлажностную обработку шлакобетонных изделий, до 100%;
1.13 постоянный отбор части очищенной от тяжелых металлов промывной воды (водной фазы) для получения сухого хлористого кальция за счет сушки уходящими дымовыми газами;
1.14 охлаждение шлака и отправка его потребителю либо на производство шлакобетонных изделий;
1.15 термовлажностная обработка шлакобетонных изделий влажными дымовыми газами после сушки хлористого кальция в смеси с влажным насыщенным паром низкого давления.
2. Способ по п.1, в котором на этапе 1.3 при непосредственной отправке охлажденного шлака потребителю весовое соотношение известняка с отходами составляет от 1:5 до 1:20 в зависимости от содержания хлора в отходах, при переработке отходов совместно с кислыми гудронами дополнительно подают известковый камень в количестве, зависящем от содержания серной кислоты в гудронах, а в случае поступления шлака на производство шлакобетонных изделий, дополнительно подают известковый камень в количестве, зависящем от рецептуры бетонной смеси.
3. Способ по п.1, в котором на этапе 1.4 оптимальное весовое соотношение перерабатываемых отходов с кислыми гудронами составляет от 5:1 до 10:1 в зависимости от содержания серной кислоты в гудронах.
4. Способ по п.1, в котором на этапе 1.5 первый этап сушки осуществляют воздухом, нагретым до 250-260°С (480-500°F), расход которого определяется потребностью процесса горения в топке, а второй этап - за счет утилизации тепла части твердого остатка пиролиза, поступающего на смешение при температуре 450-500°С (840-930°F), причем температура осушенной смеси на выходе не должна превышать 110-115°С (230-240°F).
5. Способ по п.1, в котором на этапе 1.6 первый этап пиролиза проводят при температуре 220-250°С (430-480°F), а второй этап - при температуре 450-500°С (840-930°F).
6. Способ по п.1, в котором на этапе 1.7 высокотемпературный органический теплоноситель, например на основе этиленгликоля, нагревают до температуры не ниже 150-160°С (300-320°F).
7. Способ по п.1, в котором на этапе 1.8 температура воздуха, поступающего на отдувку легких органических примесей из водной фазы равна 105-110°С (220-230°F), а расход составляет 5-6% от общего количества воздуха, поступающего в качестве дутья в топку.
8. Способ по п.1, в котором на этапе 1.9 оптимальное соотношение экстрагирующей воды к твердым остаткам пиролиза составляет 2:1, а длительность экстрагирования при температуре воды 80°С (175°F) равна 1-1,5 ч.
9. Способ по п.1, в котором на этапе 1.10 влажность твердого остатка после центрифуги, поступающего на смешение с горячим шлаком, имеющим температуру 1150-1200°С (2100-2190°F), составляет 6-15%.
2
2
10. Способ по п.1, в котором на этапе 1.11 с целью снижения выброса оксидов азота работа топки осуществляется по методу трехступенчатого сжигания, когда объем топочной камеры условно делится по высоте на зону горения твердых промытых остатков пиролиза на колосниковой решетке, зону вторичного горения, когда горелки для сжигания жидких и газообразных продуктов пиролиза работают с недостатком подаваемого воздуха, в результате чего образуются продукты неполного сгорания, которые служат газами восстановителями оксидов азота (NO) до молекулярного азота (N), и зону третичного горения - дожигание продуктов неполного горения из второй зоны, причем в качестве острого дутья используют воздух, нагретый в охладителе шлака до температуры 260-270°С (500-520°F), что одновременно обеспечивает дожигание образовавшегося из-за недостатка кислорода в печи пиролиза угарного газа (СО) до диоксида углерода (CO).
11. Способ по п.1, в котором на этапе 1.11 сжигание проводится при температуре не выше 1250°С (2280°F), при этом снижение температуры полученных дымовых газов за счет утилизации их тепла осуществляют последовательно при пиролизе на этапе 1.6 преимущественно до 620-650°С (1150-1200°F), нагреве воздуха для первого этапа сушки пиролизуемой смеси на этапе 1.5 преимущественно до 450-470°С (840-880°F), получении влажного насыщенного пара низкого давления по п.1.12 преимущественно до 350-400°С (660-750°F) и сушке хлористого кальция по п.1.13 преимущественно до 110°С (230°F).
12. Способ по п.1, в котором на этапе 1.13 отбор промывной воды на производство хлористого кальция составляет примерно 25% общего расхода.
13. Способ по п.1, в котором на этапе 1.14 охлаждение шлака осуществляют в три этапа: воздухом до температуры 200°С (390°F), раствором хлористого кальция до 70°С (160°F) и оборотной водой градирни до 25-30°С (80-90°F), при этом воздух нагревается до 260-270°С (500-520°F).
14. Способ по п.1, в котором на этапе 1.15 термовлажностную обработку шлакобетонных изделий проводят следующим образом: подъем температуры до 80-85°С (175-185°F) в течение 2-3 ч, изотермическая выдержка при 80-85°С (175-185°F) - 4 часа и охлаждение 2-3 часа, причем в зависимости от состава бетона режим термоовлажностной бработки может легко регулироваться, а рабочим агентом являются влажные дымовые газы после сушки хлористого кальция, доведенные до относительной влажности 100% за счет впрыска влажного насыщенного пара низкого давления.
15. Завод по переработке отходов, включающий:
15.1 кондуктивную сушилку, снабженную кожухом для теплоносителя, внутренним валом с лопастями, насаженными по винтовой линии для перемешивания, перемещения и уплотнения пиролизуемой смеси, секторными питателями, установленными на входе и выходе указанной смеси, дополнительным патрубком с регулирующим вентилем для подачи кислых гудронов, связанную системой трубопроводов со стороны выхода пара с конденсаторной установкой, входа теплоносителя - с воздухоподогревателем, установленным в газоходе уходящих дымовых газов завода, а со стороны выхода - с вентилятором, подающим воздух в скруббер отдувки конденсата от примеси органических веществ и охладитель шлака, расположенный ниже топки;
15.2 конденсаторную установку выпара кондуктивной сушилки, снабженную конденсатором, вентилятором, сборником конденсата и конденсатным насосом, связанную системой трубопроводов со стороны входа пара с кондуктивной сушилкой, выхода конденсата - со скруббером для отдувки конденсата от примеси органических веществ воздухом, поступающим после обогрева сушилки, а выхода несконденсированных газов - через вентилятор с горелками топки;
15.3 сушилку-смеситель, снабженную параллельными горизонтальными валами с регулятором скорости вращения и с лопастями, насаженными по винтовой линии, осуществляющую окончательную осушку указанной пиролизуемой смеси за счет смешения с частью твердых остатков пиролиза и связанную трубопроводом с секторным питателем со стороны входа твердых остатков пиролиза с печью пиролиза, системой трубопроводов для пиролизуемой смеси со стороны входа с кондуктивной сушилкой, со стороны выхода осушенной смеси с нейтрализатором, со стороны выхода пара - с конденсатором и экстрактором, а несконденсированных газов - через вентилятор с горелками топки;
15.4 установку для промывки другой части твердых остатков пиролиза, выходящих из вращающейся печи пиролиза, снабженную экстрактором, корпус которого содержит патрубки входа и выхода остатков пиролиза и промывной воды, выхода пара и входа конденсата, внутренний вал с лопастями, насаженными по винтовой линии для перемешивания и перемещения продукта в противоток поступающей промывной воде и роторное устройство для выгрузки отмытых остатков пиролиза, насосами, конденсатором, вентилятором и отстойной центрифугой с автоматической выгрузкой осадка, соединенные системой трубопроводов таким образом, что экстрактор на входе твердого остатка пиролиза связан через секторный питатель с печью пиролиза, а на выходе - с центрифугой, на выходе пара - с конденсатором, конденсат из которого вновь возвращается в экстрактор, а несконденсированные газы вентилятором подаются в горелки топки, причем центрифуга по линии фильтрата через насос и теплообменник последовательно связана с установкой очистки жидкостей от тяжелых металлов и с экстрактором, а по линии осадка - с сушилкой-смесителем, установленной под топкой;
15.5 нейтрализатор, снабженный патрубками для выхода газов пиролиза, кожухом для подачи горячего воздуха и встроенным внутрь валом с лопастями, насаженными по винтовой линии, обеспечивающий первую стадию пиролиза с одновременной нейтрализацией хлористого водорода и получением хлористого кальция, связанный со стороны входа пиролизуемой смеси с сушилкой-смесителем, выхода - через элеватор и шнековый питатель с вращающейся печью пиролиза, причем патрубки выхода пиролизного газа системой трубопроводов через вентилятор соединены с печью пиролиза, патрубки кожуха на входе воздуха соединены с дутьевым вентилятором, а на выходе - с охладителем шлака;
15.6 печь пиролиза органических продуктов, содержащихся в пиролизуемой смеси, снабженную вращающимся барабаном с наружным обогревом дымовыми газами топки, наружная и внутренняя поверхности которого оребрены, неподвижными загрузочным и разгрузочным торцами, соединенными со стороны входа с шнековым питателем смеси и вентилятором подачи газа пиролиза из нейтрализатора, на выходе твердых остатков пиролиза через секторные питатели с сушилкой-смесителем и экстрактором, а на выходе дымовых газов и газа пиролиза с циклонами, связанными на выходе пыли продукта с указанным шнековым питателем;
15.7 топку, сблокированную с печью пиролиза, расположенную ниже указанной печи и снабженную движущейся колосниковой решеткой для сжигания промытых твердых остатков пиролиза, горелками, расположенными выше полотна колосниковой решетки для сжигания жидких и газообразных продуктов пиролиза и несконденсированных газов, в период пуска завода - резервного топлива, а также соплами острого дутья, расположенными выше горелок;
15.8 конденсаторную установку пиролизного газа, снабженную соединенными системой трубопроводов с циклоном, теплообменником для нагрева высокотемпературного органического теплоносителя, кожухотрубным конденсатором, скруббером-хемосорбером, фазоразделителем, теплообменником для охлаждения конденсата, циркуляционным насосом, сборниками водной фазы и органического топлива, патронными фильтрами, насосом для подачи водной фазы в скруббер для отдувки от органических примесей, насосом для подачи жидкого топлива в горелки топки и склад готовой продукции, вентилятором для подачи несконденсированных газов в горелки топки, причем при нарушении технологического режима для нейтрализации кислых примесей предусмотрена установка бака с мешалкой и насоса-дозатора нейтрализующего раствора;
15.9 установку для отдувки водной фазы сконденсированных продуктов пиролиза от органических примесей, снабженную скруббером, заполненным насадочными кольцами, насосом и вентиляторами, связанными системой трубопроводов на входе горячего воздуха через вентилятор с кондуктивной сушилкой, на выходе - через вентилятор с охладителем шлака, на входе водной фазы с конденсаторной установкой пиролизного газа, а на выходе - через насос с экстрактором;
15.10 установку для утилизации тепла уходящих дымовых газов, снабженную последовательно соединенными с газоходом циклоном, воздухоподогревателем с вентилятором подачи воздуха, дымососом и котлом - утилизатором для получения влажного насыщенного пара низкого давления, связанную со стороны входа дымовых газов с печью пиролиза, а со стороны выхода с установкой для получения хлористого кальция, причем циклон по линии выхода пыли соединен с шнековым питателем печи пиролиза, воздухоподогреватель со стороны входа воздуха через вентилятор связан с помещением подготовки отходов, со стороны выхода - с кондуктивной сушилкой, а котел-утилизатор паропроводом соединен с камерой термовлажностной обработки шлакобетона;
15.11 установку подачи влажного насыщенного пара в камеру термовлажностной обработки бетона, заменяющую в случае сложности выбора серийно выпускаемый котел-утилизатор требуемой производительности, снабженную электрическим паровым котлом, связанным системой трубопроводов со стороны входа конденсата и выхода пара с указанной камерой обработки шлакобетона и вентилятором, соединенным со стороны входа пара с трубопроводами выпара сушилок-смесителей и экстрактора, а со стороны выхода пара - с указанной камерой обработки шлакобетона;
15.12 установку для получения хлористого кальция, снабженную распылительной и шнековой сушилками, шнеком-холодильником, дымососами и циклоном, соединенными системой трубопроводов таким образом, что сушка раствора хлористого кальция осуществляется за счет утилизации тепла уходящих дымовых газов в два этапа: вначале в распылительной, а затем в шнековой сушилке с последующим охлажданием в шнек-холодильнике, причем расход дымовых газов, подаваемых дымосом одновременно в распылительную сушилку и шнек-сушилку поддерживается автоматически системой блока соотношений потоков, а уходящие влажные газы освобождаются от капель раствора в циклоне и подаются в установку для получения диоксида углерода и камеру термовлажностной обработки шлакобетона;
15.13 установку для получения диоксида углерода из дымовых газов, снабженную оборудованием, использующим метод получения диоксида углерода с помощью моноэтаноламина, связанную системой трубопроводов со стороны входа греющего агента с теплообменником для нагрева высокотемпературного органического теплоносителя, причем скруббер-охладитель дымовых газов перед абсорбером установки соединен конденсатопроводом с градирней завода, а дымосос уходящих газов - с газоходом уходящих дымовых газов завода и дымовой трубой;
15.14 сушилку-смеситель отмытого и отфильтрованного твердого остатка пиролиза, снабженную параллельными горизонтальными валами с лопастями, насаженными по винтовой линии, осуществляющую осушку указанного остатка пиролиза за счет смешения с другой частью горячего шлака топки и связанную со стороны входа с центрифугой и через шибер с топкой, а со стороны выхода через элеватор и шнековый питатель с бункером топки, выхода пара - с конденсатором и экстрактором, а несконденсированных газов через вентилятор - с горелками топки;
15.15 установку для охлаждения шлака, снабженную вращающимся барабанным охладителем шлака, входная часть которого футерована огнеупорным кирпичем и связана через шибер с топкой, остальная часть барабана имеет внутренние насадки и стальные или керамические шары для перелопачивания и дробления шлака, скребковым конвейером, расположенным в корпусе, имеющем поверхности охлаждения и бункером охлажденного шлака, причем барабанный охладитель в противоток движению шлака связан на входе воздуха через вентилятор с кондуктивной сушилкой, на выходе через циклон с дутьевым вентилятором, поверхности охлаждения конвейера подключены к трубопроводу очищенного от тяжелых металлов раствора хлористого кальция и к оборотной системе охлаждения градирни, а бункер охлажденного шлака - со складом готовой продукции и с установкой для получения шлакобетона;
15.16 установку для получения шлакобетонных изделий, снабженную бетономешалкой для получения бетонной смеси необходимого состава, виброплощадкой для формовки и уплотнения указанной смеси, дымососами, конденсатным насосом и камерой термовлажностной обработки, связанной системой трубопроводов на входе теплоносителя с установкой для получения хлористого кальция и котлом-утилизатором, на выходе через дымососы с газоходом уходящих дымовых газов завода и дымовой трубой, а на выходе конденсата - через конденсатный насос с оборотной системой водоснабжения градирни и экстрактором.
16. Завод по п.15, в котором секторные питатели одновременно с регулированием расхода пиролизуемой смеси исключают подсос наружного воздуха в рабочий объем сушилки.
17. Завод по п.15, в котором конденсаторная установка обеспечивает работу кондуктивной сушилки под необходимым разрежением 2-10 мм водяного столба.
18. Завод по п.15, в котором температура осушенной смеси на выходе из сушилки-смесителя не выше 110-115°С (230-240°F) устанавливается за счет регулирования скорости вращения валов внутри аппарата.
19. Завод по п.15, в котором соотношение расходов твердых остатков пиролиза в сушилку-смеситель и экстрактор регулируется секторными питателями, установленными на выходе твердых остатков пиролиза из вращающейся печи пиролиза таким образом, чтобы температура пиролизуемой смеси в нейтрализаторе установилась на уровне 220-250°С (430-480°F).
20. Завод по п.15, в котором дутьевой вентилятор подает горячий воздух при температуре 260-270°С (500-520°F) в кожух нейтрализатора только для компенсации потерь тепла в окружающую среду.
21. Завод по п.15, в котором вентилятор подачи газа пиролиза из нейтрализатора обеспечивает работу печи пиролиза под необходимым наддувом 5-15 мм вод. ст.
x
22. Завод по п.15, в котором регулирование расхода воздуха, подаваемого в горелки, расположенные выше колосниковой решетки, корректируется в зависимости от содержания оксидов азота (NO) в уходящих дымовых газах топки.
23. Завод по п.15, в котором при нарушении технологического режима очистка газов и паров от кислых примесей осуществляется автоматически по показанию рН-метра включением насоса-дозатора, связанного со стороны входа с емкостью нейтрализующего раствора, а со стороны выхода с трубопроводом, соединяющем скруббер-хемосорбер с циркуляционным насосом охлаждающего контура конденсата указанного скруббера.
24. Завод по п.15, в котором электрический паровой котел предназначен для работы во время пуска и остановки завода, а в период установившегося режима работы используется вентилятор, подающий выпар сушилок-смесителей и экстрактора в камеру термовлажностной обработки бетона.
25. Завод по п.15, в котором исходный раствор хлористого кальция с концентрацией 7-12% упаривается до 50-70% в распылительной сушилке, а затем окончательно высушивается в шнековой сушилке до влажности не более 0,5%, причем работа системы блока соотношения потоков дымовых газов по сушилкам настраивается по показанию температур дымовых газов на выходе из указанных сушилок равной 110+/-5°С (230°F).
26. Завод по п.15, в котором соотношение расходов шлака в сушилку-смеситель и охладитель шлака регулируется положением шиберов, установленных на выходе шлака из топки таким образом, чтобы температура смеси отмытого и отфильтрованного твердого остатка пиролиза и шлака на выходе из сушилки-смесителя устанавливалась не выше 101-102°С (214-216°F).
27. Завод по п.15, в котором входной неподвижный торец охладителя шлака и 15-25% длины вращающегося барабана со стороны входа шлака футерованы огнеупорным кирпичем с огнеупорностью не менее 1300°С (2370°F).
28. Завод по п.15, в котором для получения равномерно дробленого шлака в качестве дробильного агента используются стальные или керамические шары диаметром 100-150 мм, занимающие 10-15% рабочего объема барабана, ограниченного со стороны выхода шлака поперечной решеткой.
29. Завод по п.15, в котором камера термовлажностной обработки шлакобетонных изделий выполнена в виде туннеля с установленным внутри ленточным транспортером, полом, наклоненным в сторону приямка для сбора конденсата, патрубком входа влажных дымовых газов, расположенном в центре верхней части туннеля, двух патрубков выхода дымовых газов, расположенных в начале и конце верхней части туннеля, причем привод транспортера снабжен регулятором скорости, а дымососы снабжены осевыми направляющими аппаратами и двухскоростными электродвигателями.