Металлургических агрегатов для переработки бытовых отходов

Одна из серьезных проблем охраны окружающей среды — проблема лик­видации (захоронения) твердых быто­вых отходов (ТБО).

Количество ТБО, приходящихся на душу населения, колеблется в различных странах в широких пре­делах, в настоящее время 150— 500 кг/(чел. • год), но везде имеет тенденцию к постоянному увеличе­нию. В странах Западной Европы и Северной Америки ежегодное обра­зование (выход) ТБО достигает 600— 800 кг/(чел. • год). Растет этот пока­затель и у нас в стране.

Проблема утилизации ТБО для нашей страны весьма важна. Извест­ный показатель WI (Wastes Index — индекс отходов), представляющий отношение массы бытовых отходов к сумме всех отходов и свидетельству­ющий в известной мере об уровне личного потребления, составляет: в Германии и Англии 0,26, в США и Франции 0,23, в Японии 0,19. В странах СНГ этот показатель на по­рядок ниже (это значит, что следует ожидать заметного роста массы обра­зующихся ТБО).

Средний состав ТБО (мае. %): ма­кулатура (20—40), металлы (2—5), пи­щевые отходы (20—40), пластмассы (1—5), стекло (4—6), текстиль (4—6). В ближайшие годы можно ожидать заметного повышения в ТБО массы полиэтиленовых изделий, так как в России потребление полиэтилена со­ставляет в настоящее время около 4 кг/(чел. • год), в то время как в США и Западной Европе — 30—40 кг. Поли­этиленовые (и т. п.) изделия очень плохо подвергаются утилизации — это одна из серьезных экологических проблем в мире.

Практика содержания ТБО на свалках или захоронения их исключа­ет из оборота значительные террито­рии, загрязняет воздушный и водный бассейны, создает ряд проблем сани­тарно-гигиенического плана. На свал­ках ежегодно теряется значительное

количество железа, олова, алюминия, меди.

В мировой практике нашли про­мышленное применение следующие способы переработки ТБО: а) терми­ческая обработка (сжигание); б) био­термическое аэробное компостирова­ние (с получением удобрений или биотоплива); в) анаэробная ' фермен­тация (с получением биогаза); г) сор­тировка (с извлечением тех или иных ценных компонентов). Идеальным было бы создание предприятий, включающих комплексное использо­вание нескольких (из перечисленных выше) способов. При этом следует учитывать ряд обстоятельств. Так, на­пример, прямое сжигание ТБО без сортировки нежелательно и малоэф­фективно из-за значительной доли в них негорючих материалов, а также из-за полной потери таких цветных металлов, как олово, свинец, алюми­ний, медь и др.

Поэтому принятые схемы обработ­ки ТБО обычно включают: селектив­ный отбор таких отходов, как люми­несцентные лампы (обычно содержат ртуть), батарейки, аккумуляторы, стеклобой и т.д.; механическую сор­тировку с извлечением металлов, вы­делением текстильной фракции и т. п.; термическую обработку остав­шихся ТБО.

Сжигание часто проводят в топках; при этом конструктивные особеннос­ти топок, низкая теплотворная спо­собность мусора и плохой теплообмен из-за неравномерности и практически неконтролируемого состава мусора приводят к тому, что часть мусора го­рит в зонах низких температур, сгора­ние происходит недостаточно полно или вообще происходит пиролиз, а не горение. В результате с отходящими газами выносится много неразложив­шихся органических и неорганичес­ких соединений, часто весьма вредных (фосген, диоксины и др.). Использо­вание для сжигания атмосферного воздуха приводит к образованию боль­ших объемов дымовых газов (отсюда необходимость строительства громозд­ких газоочистных сооружений). Обра­зование из-за низкой температуры зольных твердых остатков, включаю­щих соли тяжелых металлов, требует организации обезвреживания и захо­ронения таких остатков и т. д. Поэто­му существующие методы сжигания ТБО не могут быть признаны совер­шенными.

'Анаэробы, анаэробные организмы (не­которые виды бактерий, дрожжи и др.) спо­собны жить в отсутствие кислорода.

Решению проблемы в целом спо­собствовало бы использование для сжигания высокотемпературных агре­гатов. Таким требованиям могут удов­летворять плавильные агрегаты чер­ной металлургии. Подобные предло­жения и проекты уже имеются, однако достаточно большого практического опыта по использованию металлурги­ческих агрегатов для сжигания ТБО пока не накоплено.

На рис. 25.14 приведен один из воз­можных вариантов организации про­цесса утилизации промышленных от­ходов и мусора (в частности, стальная стружка, окалина, мелкий лом, фор­мовочная земля, древесина, текстиль, кожа, токсичные и специальные отхо­ды). Схема процесса утилизации раз­работана специалистами МИСиС и Стальпроекта. Отходы попадают в ки­пящую шлаковую ванну, продуваемую воздухом, обогащенным кислородом. В печь подают уголь или природный газ. Температура шлака 1400—1500 "С, что обеспечивает пиролиз и газифика­цию отходов.

Минеральная часть отходов раство­ряется в шлаке, который затем можно использовать для производства строй­материалов. Кроме того, получается некоторое количество сплава (близко­го по составу к чугуну), содержащего медь, никель и другие примеси цвет­ных металлов, содержащиеся в пере­рабатываемых отходах.

Существуют проектные разработки по использованию для утилизации ТБО небольших доменных печей, пла­менных печей и др.

Пока еще трудно сказать, получит ли в будущем широкое распростране­ние практика использования высоко­температурных металлургических аг­регатов для ликвидации свалок мусо­ра, извлечения из него ценных компо­нентов.

Рис. 25.14. Процесс утилизации мусора в высокотемпературном агрегате:

а — технологическая схема процесса утилизации мусора (1 — поступление промышленных отходов; 2 — изве­стняк; 3— уголь; -/ — воздуходувка; 5— кислородная станция; 6— отходящий газ; 7— котел-утилизатор; 8— электростанция; 9— пар; 10 — электроэнергия в сеть; 11 — пар для потребителей; 12 — газоочистка; 13 — возврат пыли в процесс; 14— концентрат цветных металлов; 15— металл; 16— шлак; 17— шлакоблоки (ке­рамические литые изделия); IS —шлаковата (минеральное волокно); 19— граншлак); б— печь для непре­рывной переработки бытовых и промышленных отходов в барботируемом шлаковом расплаве (1 — барботи-руемый слой шлака; 2 — слой спокойного шлака; 3 — слой металла; 4— огнеупорная подина; 5— сифон для выпуска шлака; 6— сифон для выпуска металла; 7— переток; '8— водоохлаждаемые стены; 9— водоохлажда-емый свод; 10— барботажные фурмы; 11 — фурмы для дожигания; 12 — загрузочное устройство; 13— крыш­ка; 14— загрузочная воронка; 75— патрубок газоотвода)