Пиролиз ТБО

Под понятием пиролиз объединены все системы, обеспечивающие комплексную энерготехнологическую переработку отходов. В теплоэнергетике термохимические методы использования топлива разделяют, в зависимости от условий процесса, на пиролиз, газификацию и двухступенчатое сжигание.

В наиболее общем случае при пиролизе отходов протекают связанные между собой процессы сушки, сухой перегонки (пиролиза), газификации и горения коксового остатка, а также взаимодействия образующихся газообразных продуктов.

Сухой перегонкой (пиролизом) отходов принято называть процессы термического разложения топлива без доступа окислителя. Для процессов разложения отходов характерно стехиометрическое уравнение, подобное уравнениям химических реакций:

отходы → газ + смолы + водный раствор + углеродистый твердый остаток (кокс)

Соотношение количеств получаемых продуктов (газообразных, жидких и твердых) и их состав зависят от условий пиролиза и состава сырья. Особое влияние на процесс оказывают скорость нагревания и температура, с повышением которых значительно увеличивается выход газа (растет содержание водорода) и жидких продуктов. Выделение газообразных веществ заканчивается при температуре 1000-1100 °С.

В результате газификации углерод твердого остатка под воздействием окислителя (воздуха, кислорода или водяных паров) превращается в газообразное топливо. Оставшийся после этого твердый остаток содержит лишь минеральную часть отходов в виде золы или шлака. В основе газификации лежит либо неполное горение кокса (при недостатке кислорода), либо полное горение с последующим реагированием углерода с углекислотой и водяным паром.

Образование так называемого воздушного газа (при воздушном или кислородном дутье) сопровождается следующими реакциями:

2С + О₂ = 2СО (51)

С + О₂ = СО₂ (52)

СО₂ + С = 2СО (53)

При паровом дутье происходят следующие реакции образования водяного газа:

С + Н₂О = СО + Н₂ (54)

С + 2Н₂О = СО₂ + 2Н₂ (55)

СО₂ + Н₂ = СО + Н₂О (56)

При реагировании с коксом смеси воздуха (или кислорода) и водяного пара образуется смешанный или паровоздушный газ. В этих условиях протекают все вышеуказанные химические реакции. Перечисленные реакции являются суммарными – балансовое уравнение:

6C+2O₂+2H₂O=6CO+2H₂ (57)

В действительности механизм реагирования при пиролизе отходов значительно более сложен.

В настоящее время известно более 50 систем пиролиза отходов, отличающихся друг от друга видом исходного сырья (отходов), температурой процесса, конструктивными решениями и технологической схемой переработки сырья.

В основу классификации пиролизных установок положен температурный уровень процесса, поскольку именно температурой в реакторе определяется выход и качество продуктов пиролиза отходов того или иного состава. В соответствии с этим различают три разновидности пиролиза:

1) низкотемпературный (450-550° С), характеризующийся минимальным выходом газа, максимальным количеством смол, масел и твердых остатков;

2) среднетемпературный (до 800° С), при котором увеличивается выход газа, уменьшается количество смол и масел;

3) высокотемпературный (свыше 800° С), отличающийся максимальным выходом газов и минимальным количеством смолообразных продуктов.