Сжигание в слое шлакового расплава

Наиболее очевидным способом повышения температуры сгорания отходов является уменьшение содержания в используемом окислителе (воздухе) доли инертного компонента (азота), на нагрев которого расходуется значительная часть выделяющейся энергии. При этом может быть использовано простое оборудование для сжигания, например, шлаковые ванны, в которых отсутствуют какие-либо движущиеся части.

Вторым значительным преимуществом сжигания в кислороде является резкое сокращение объема дымовых газов и, следовательно, снижение затрат на газоочистку. Кроме этого, снижение концентрации азота в дутьевом воздухе позволяет уменьшить количество образующихся при высоких температурах оксидов азота, очистка от которых представляет собой серьёзную проблему.

В начале 90-х годов для термической переработки ТБО при температуре 1350-1400 °С предложены металлургические печи Ванюкова (рисунок 43).

Сжигание в них осуществляют в слое находящегося в ванне печи барботируемого шлакового расплава (образуется из загружаемых в печь золошлаковых отходов ТЭЦ). Сбрасываемые в ванну ТБО погружаются в интенсивно перемешиваемый вспененный расплав. Барботаж расплава осуществляют с помощью окислительного кислородно- воздушного дутья, подаваемого через фурмы в нижней части боковых стенок печи (ниже уровня расплава), для дожигания дымовых газов предусмотрена подача дутья через ряд верхних фурм (выше уровня расплава). Минеральная часть отходов растворяется в шлаке, а металлические компоненты расплавляются. Для получения шлака заданного состава в печь загружают флюс (рекомендуется известняк).

Шлак, выпускаемый из печи (непрерывно или периодически) в сифон целесообразно подавать в жидком виде на переработку в строительные материалы. Теоретически в донной фазе должен получаться металл, однако практически в ходе опытных испытаний его получить не удалось (очевидно, по объективным причинам относительное содержание металлов в ТБО невелико, и они могут либо теряться в шлаковом расплаве механически, либо окисляться и снова переходить в шлаковую фазу).

1 – барботируемый 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 – водоохлаждаемый свод; 10 – барботажные фурмы; 11 – фурмы для дожигания; 12 – загрузочное устройство; 13 – крышка; 14 – загрузочная воронка; 15 – патрубок газоотвода

Рисунок 43 - Переработка отходов в печи Ванюкова

В случае пониженной теплотворной способности ТБО в качестве дополнительного источника тепла можно использовать уголь или природный газ. Производительность печи по твёрдым отходам около 15 т/час.

Процесс Ванюкова предлагают использовать не только для переработки ТБО, но и промышленных отходов (в том числе совместной переработки).