СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ Российский патент 1997 года по МПК F23G5/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и коммунальному хозяйству. Может быть использовано в химической промышленности, например для получения водорода, метанола, других углеводородов. Известен способ переработки бытовых отходов (БО) по а.с. N 1315738, F 23 G 5/00 от 17.01.86, с добавками угля, известны и способы и устройства газификации с использованием газов от сжигания БО.

Однако в а. с. 1315738 уголь задается в шлаковую ванну, продуваемую кислородом совместно с БС. Это приводит к тому, что уголь начинает гореть первым, а содержащие до 30 60% влаги БО практически сначала термически разлагаются, а затем сгорают только при большом избытке кислорода. Это связано с перерасходом кислорода, а также испарением влаги в восстановительной атмосфере. Это не дает возможности достичь эффекта полного разложения диоксинов, бензопиренов, других канцерогенов. Наоборот, контакт угля с БО в начале процесса может привести к образованию еще большего количества этих соединений, особенно, если в составе БО есть пластмассы, содержащие хлор и фтор (образуются COCl₂, C_nH_mO_xCl_y, C_nH_mS_kCl_y и т.д.).

Настоящее изобретение позволяет решить техническую проблему полного сжигания БО в окислительной высокотемпературной среде с получением восстановительных горючих газов в печах с расплавом, работающих при обычных условиях (при атмосферном давлении).

При сжигании БО вместе с углем невозможно получить восстановительные газы, а, если стремиться это сделать, работая с избытком угля, при сжигании БО в газы пойдут диоксины, другие канцерогенные вещества. Невозможно перерабатывать и инфекционные больничные отходы.

С целью решения задачи эффективной переработки любых БО и отходов больниц предлагается перерабатывать БО и газифицировать уголь отдельно, а далее газы их объединять.

При этом в сильно окислительной атмосфере при 1500 1700^oC БО полностью разлагаются и в газы перейдут вода, SO₂CO₂, Cl₂, F в виде элементов и простых соединений. Уголь при газификации в основном даст газ, содержащий до 40 50% монооксида углерода CO.

Oбъединение этих газов приведет к реакциям:

H₂ + Cl₂ 2 HCl
H₂ + 2 F 2 HF
SO₂ + 3 H₂ H₂S + 2 H₂O
Реакция конверес CO идет с выделением тепла. Следует ожидать однако, что газы при смешении будут иметь температуру ниже, чем в зоне переработки БО, что благоприятно для хода реакции в сторону образования водорода. Реакция идет более быстро при наличии в смеси газов небольшого количества кислорода и пылеугля.

Для осуществления способа предлагается в печи с расплавом иметь две секции на одной подине (на конструкцию мы подаем заявку). В одной секции будет сжигаться БО, в другой газифицироваться уголь, а газы будут далее объединяться. Реакция взаимодействия воды и монооксида углерода гомогениз, она будет ускоряться, если будут применены катализаторы. В качестве последних успешно будет выступать пыль от переработки БО и газификации угля и небольшое количество пылеугля. Восстановленные высокотемпературные газы далее поступают в парогенератор, пылеулавливающие установки и скруббера, где окончательно отмываются раствором Na₂CO₃ от HCl, H₂S, HF. Эта часть схемы является стандартной, освоенной промышленностью. HCl, H₂, HF - термодинамически прочные соединения и уже не смогут образовывать хлор (фтор)углеводороды (диоксины и др.). Поскольку этих соединений при переработке БО будет сравнительно немного (состав сотые доли процента), то расход Na₂CO₃ будет также невелик. Далее газы дожигаются на кислородном дутье и подвергаются криогенной очистке.

Пример.

В силитовой печи в адундовом тигле с подачей кислорода через верхнюю трубку сжигали смесь бумаги, полиэтиленовой пленки, резины с добавкой CCl₂, из лабораторного газогенератора подводили CO и смешивали газы в стеклянной бутыли с гидрозатвором.

Опыты показали, что в наших условиях прореагировало около 27,5% исходного монооксида углерода. После естественного охлаждения анализ воды показал наличие в ней HCl. После добавки в воду NaOH и взбалтывания, в оставшемся газе не было обнаружено даже следов HCl, газ содержал около 6,5% водорода и был горючим.

Таким образом, достижение технического эффекта полного разложения БО, связывание вредных составляющих в термодинамически прочные легко улавливаемые соединения, получение горючего газа, использование дешевого легкодоступного угля для этих целей, возможно осуществить предлагаемым способом. Ниже приведена принципиальная схема.

Для того, чтобы произошло связывание Cl₂, F, S в термодинамически прочные соединения, в газовой среде достаточно иметь небольшие концентрации водорода, так как этих примесей мало (не более 1 2%). К преимуществам способа относится то, что можно отбирать часть монооксида углерода из газификатора. Криогенная обработка газов позволит получить ценные продукты и обеспечить в целом экологическую чистоту способа. Газы охлаждают до 0 + 20^oC и сжимают до 30 33 атм. Первым выделится SO₂, a далее CO₂. Выделение этих газов в конденсированные продукты поднимает и экономичность способа.

Изобретение относится преимущественно к использованию в коммунальном хозяйстве. Для повышения экологической надежности и эффективности бытовые отходы и топливо сжигают раздельно с последующим объединением потоков отходящих газов. Газы подвергают криогенному разделению. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ переработки бытовых отходов в печи со шлаковым расплавом, продуваемым кислородосодержащим газом, с использованием углеродосодержащего топлива и отходящих газов, отличающийся тем, что бытовые отходы и топливо подают в шлаковый расплав раздельными потоками, а кислородосодержащий газ подают в количестве, обеспечивающем коэффициент избытка кислорода под потоком бытовых отходов α = 1 - 1,1, а под потоком топлива α = 0,2 - 0,8.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отходящие газы после очистки от пыли и утилизации тепла подвергают криогенному разделению.