Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
В различных сферах производства и потребления образуются токсичные твердые и пастообразные органические отходы. Большую опасность представляют отходы, содержащие галоген -, сера - и фосфорорганические соединения. К таким отходам относятся не подлежащие вторичному использованию и регенерации твердые, пастообразные и жидкие отходы лакокрасочных материалов, шламы предприятий химчистки, пришедшие в негодность пестициды, просроченные лекарственные препараты, загрязненный органическими примесями грунт и др.
В прежние годы остро не стояла проблема переработки и обезвреживания твердых и пастообразных органических отходов и осадков сточных вод, которые направлялись на общие с бытовыми отходами полигоны, а в большинстве случаев размещались на несанкционированных свалках.
Для обезвреживания (уничтожения) токсичных твердых и пастообразных органических отходов по существу единственным эффективным методом является термический метод.
Возможность превращения органических соединений при высоких температурах в безвредные продукты обуславливает высокую экологическую эффективность термического метода обезвреживания отходов. Однако указанная возможность реализуется только при обеспечении определенных технологических, конструктивных и режимных параметров процесса -температуры в реакторе, удельной массовой нагрузки рабочего объема реактора, аэродинамической структуры и степени турбулентности газового потока в реакторе и др.
Галогены, сера, фосфор, содержащиеся в органических отходах, в процессе термической переработки переходят в газообразные соединения НО, HF, SO2, SO3, Р4О10, которые подвергаются вторичной обработке с помощью нейтрализующих присадок с получением нетоксичных минеральных солей (NaCl, CaF2> Ca2S04, Na4P207 и др.).
В реальной практике применяются примитивные печи и реакторы (в основном слоевого типа) для термического обезвреживания указанных отходов. Эти печи характеризуются низкими санитарными показателями (выбросы токсичных веществ в атмосферу, в том числе супертоксикантов -полиароматических углеводородов (ПАУ), полихлорированных дибензо-диоксинов (ГТХДД) и дибензофуранов (ПХДФ), полихлорированных би-фенилов (ПХБ); образование шлака, содержащего остатки органических примесей), малым рабочим ресурсом и низкой интенсивностью процесса обезвреживания.
В настоящее время в связи с ужесточением экологического законодательства появилась острая необходимость создания эффективных реакторов обезвреживания твердых и пастообразных отходов.
Цель диссертационной работы.
Целью работы является: 1) исследование процесса и разработка экологически эффективного и высокопроизводительного реактора вращающегося кипящего слоя (РВКС) для термического обезвреживания твердых и пастообразных органических отходов, в том числе содержащих токсичные соединения галогенов, серы и фосфора, обеспечивающего высокие экологические характеристики, удовлетворяющие самым жестким современным нормативам по выбросам; 2) определение оптимальных режимных и конструктивных параметров РВКС.
Научная новизна.
-
На воздушной модели исследована гидродинамическая структура ВКС. Выявлены и определены основные режимные и конструктивные параметры, оказывающие влияние на характер вращения кипящего слоя.
-
На огневом стенде РВКС определены оптимальные технологические параметры процесса термического обезвреживания органических отходов с высокой экологической эффективностью.
-
Разработана и исследована технология термического обезвреживания твердых и пастообразных сера -фосфорсодержащих отходов с двухступенчатой нейтрализацией кислых компонентов в объеме реактора с применением щелочноземельных и щелочных реагентов.
-
Разработана методика расчета РВКС для термического обезвреживания твердых и пастообразных отходов.
Практическая ценность.
Разработана конструкция нового типа реактора - РВКС для термического обезвреживания твердых и пастообразных отходов, отличающегося от существующих высокой экологической и экономической эффективностью и надежностью процесса переработки токсичных отходов.
Полученные результаты экспериментальных исследований использованы при разработке промышленных реакторов обезвреживания любых типов твердых и пастообразных органических отходов.
Методы исследования.
Для решения поставленных задач в МЭИ (ТУ) на кафедре ЭВТ были сооружены экспериментальные установки. Исследования проводились на воздушных моделях (двух типов) и огневом стенде РВКС.
Практическая реализация результатов работы.
На основании экспериментальных исследований разработаны, спроектированы и введены в эксплуатацию две опытно-промышленные установки термического обезвреживания твердых и пастообразных органических отходов на основе РВКС в г. Пусан (республика Корея) и в г. Орехово-Зуево (Московская область).
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Второй международной научно-технической конференции "Новые методы и средства экономии энергоресурсов и экологические проблемы энергетики", Москва, 1995 г., и на Международной конференции по
управлению отходами WasteTech-99 Москва, 1999, а также на научных семинарах кафедры "Энергетика высокотемпературной технологии" МЭИ (ТУ).
Публикации.
Результаты исследований опубликованы в девяти печатных работах.
Структура диссертационной работы.
Диссертация изложена на 164 страницах, включая 38 рисунков и 34 таблицы, и состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 91 наименования и приложений на 17 страницах.
