Введение к работе
Актуальность работы
Термические методы обезвреживания твердых бытовых отходов находят все более широкое распространение в мире, в силу их экологической безопасности, доказанной многолетней успешной практикой на тысячах мусоросжигательных заводах. Однако, проблема обезвреживания золы (относящейся к третьему классу опасности), улавливаемой рукавными фильтрами на финишной стадии очистки газов МСЗ, остается нерешенной и в настоящее время. Летучие золы входят в состав твердых отходов газоочистки МСЗ и, наряду с активированным углем и частицами гашеной извести, представляют собой высокодисперсные сложные минеральные композиции с широким спектром основных компонентов. На поверхности частиц золы и активированного угля адсорбируются ионы тяжелых металлов, токсичные хлорсодержащие соединения - вторичные рекомбинантные диоксины и пр. Концентрация их может достигать 10-20 мкг/кг. Проблему детоксикации и обезвреживания золы решают химическими, биологическими и термическими методами переработки.
Вместе с тем, в технической литературе отсутствуют достоверные данные, характеризующие влияние термических параметров аппаратов переработки золы на процессы десорбции токсичных соединений с поверхности частиц, что естественно может повлиять на достоверность очистки продукта и эффективность работы аппаратов, также опасно и возможное образование вторичных диоксинов на стадии охлаждения дымовых газов.
Отсюда, возникает задача создания технологии переработки твердых отходов газоочистки с фильтров МСЗ, устройства и инженерной методики расчета для ее реализации, чему и посвящена настоящая работа.
Цель работы
Разработка научных основ технологии гарантированной деструкции диоксинов из частиц золы мусоросжигательных заводов (МСЗ), разработка рекомендаций по созданию промышленного оборудования и технологии термической обработки твердых отходов газоочистки с фильтров МСЗ.
При достижении поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Разработать математическое описание процесса десорбции диоксинов с поверхности
частиц твердых отходов газоочистки фильтров МСЗ при термической обработке.
2. Разработать термический метод детоксикации твердых отходов газоочистки с фильтров
МСЗ обеспечивающий их гарантированную и долговременную детоксикацию.
3. Разработать технические решения и технологические схемы детоксикации твердых
отходов газоочистки адаптированные к промышленным МСЗ.
4 Научная новизна работы:
1. Расчетно-теоретически доказано, что процесс термической десорбции диоксинов с
поверхности частиц золы заканчивается до начала плавления золы, поэтому все технологии
термического обезвреживания золы в открытых устройствах неэффективны.
Разработана математическая модель десорбции токсичных веществ при термической обработке твердых отходов газоочистки МСЗ, описывающая экспериментальные данные с погрешностью не более 10% во всем диапазоне температур существования диоксинов.
Экспериментально разработан новый технологический процесс синтеза из твердых отходов газоочистки МСЗ стабильных природных нетоксичных минералов в вытеснительной печи с инертной атмосферой.
Практическая значимость:
Разработана принципиальная схема термической детоксикации твердых отходов газоочистки с фильтров МСЗ за счет теплоты сгорания ТБО непосредственно в печи сжигания МСЗ.
Разработаны номограммы параметров технологического процесса и шнекового реактора для термической детоксикации твердых отходов газоочистки с фильтров МСЗ.
Разработана конструкция и инженерная методика расчета шнекового реактора для детоксикации твердых отходов газоочистки в подовой части печи МСЗ за счет теплоты сгорания ТБО.
Результаты диссертационной работы получены при выполнении государственного контракта от 11 октября 2011 г. № 16.515.12.5014 «Исследование процесса и устройств для производства энергии из твёрдых коммунальных отходов экологически безопасными и энергоэффективными сателлитными агрегатами в городских котельных», в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы».
Достоверность полученных результатов: обеспечена применением в исследованиях научно-обоснованных методов экспериментальных исследований, использованием поверенных приборов и результатами внедрения.
Личный вклад: состоит в проведении экспериментальных исследований, обработке, интерпретации и обобщении полученных результатов, а также в формулировке выводов.
Апробация работы: результаты диссертационной работы докладывались на:
Научной конференции студентов и молодых ученых МГУИЭ, 2010 г. X Всероссийской научно-технической конференции «Приоритетные направления развития науки и технологий», Тульский государственный университет, 2011г. 7-ой Международной научно-практической конференция «Рециклинг, переработка отходов и чистые технологии» ФГУП «Институт «ГИНЦВЕТМЕТ» 2011г. На Всероссийской научно-практической
5 конференции с элементами научной школы для молодёжи «Комплексное использование вторичных ресурсов и отходов (рециклинг отходов)», Санкт-Петербургский государственный Горный университет 2011г.
Публикации: По теме диссертации опубликовано 5 научных работ в том числе 2 работы - в изданиях, рекомендованных ВАК для защиты кандидатских диссертаций.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 160 страницах, содержит 28 рисунков, 14 таблиц; состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, основных результатов и выводов, списка используемой литературы (101 наименований) и приложения.
Диссертационная работа выполнена на кафедре «Техника и технология переработки отходов» Московского государственного университета инженерной экологии.
