СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ТОКСИЧНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ЛЕТУЧИХ ПЫЛЯХ Российский патент 2008 года по МПК F23G5/00 F23G5/50 F23J15/00 

Изобретение относится к способу уменьшения токсичных органических веществ в летучих пылях сжигательных установок, в частности установок для сжигания отходов, у которых в определенные промежутки времени, по меньшей мере, часть образующихся в сжигательной установке летучих пылей возвращают в процесс сжигания.

Токсичными органическими веществами летучих пылей являются, в частности, полихлорированные дибензодиоксины (ПХДД), полихлорированные дибензофураны (ПХДФ), прекурсорные соединения, т.е. соединения-предшественники ПХДД и ПХДФ, такие как, например, моно- и дихлорбензол, полихлорированные бифенилы (ПХБ) и другие сопоставимые по структуре и действию соединения. Эти органические токсичные вещества обобщенно описаны и определены в литературе и эмиссионном законодательстве с помощью международного эквивалента токсичности в нг на кг летучей пыли (нг I-TEQ/кг). I-TEQ относится при этом к эквивалентной токсичности суммы множества органических вредных веществ в севезодиксин 2,3,7,8-тетрахлородибензодиоксин.

Из ЕР 0862019 А1 известно, что, по меньшей мере, часть выходящих из сжигательной установки летучих пылей возвращают в высокотемпературную зону сжигательной установки для стеклования и спекания пылей, с тем чтобы полученные этим способом продукты можно было ввести в золу на колосниковой решетке или переработать отдельно. Оставшееся количество летучей пыли можно затем уменьшить. Летучие пыли получают за счет очистки котла или удаления из фильтровальных установок, а затем, используя слоевую топку, снова подают в топочное пространство сжигательной установки над слоем топлива. Этот способ не учитывает наличие токсичных соединений, таких как диоксины или прекурсоры.

Из DE 3320466 С3 известно также, что летучие пыли возвращают в топочную камеру сжигательной установки. Здесь летучие пыли перед возвратом подвергают химической обработке с целью уменьшения содержания токсичных веществ вне топочной камеры сжигательной установки. Возвращают, следовательно, бедную токсичными веществами фракцию летучих пылей, которую затем во время высокотемпературного процесса связывают со шлаком.

Задачей изобретения является управление возвратом летучих пылей в процесс сжигания с возможностью разрушения как можно большей доли прекурсоров или других органических токсичных веществ и тем самым уменьшения количества токсичных органических соединений, покидающих сжигательную установку вместе с летучими пылями.

Исходя из способа описанного выше рода эта задача решается согласно изобретению, за счет того, что возврат летучих пылей происходит в зависимости от особых условий сжигания, при которых в повышенной степени образуются токсичные органические вещества, такие как ПХДД, ПХДФ и/или прекурсорные соединения, т.е. соединения-предшественники ПХДД и ПХДФ.

Согласно этому способу летучие пыли целенаправленно удаляют всегда тогда, когда из-за особых условий сжигания максимально уменьшаемое содержание прекурсоров или других токсичных органических веществ имеется в больших количествах. Это особенно важно потому, что прекурсорные соединения остаются прилипшими к контактным поверхностям нагрева включенного после процесса сжигания парогенератора, имеющим определенную температуру, например 200-400°С, и, в частности, в присутствии меди, сажи и хлора превращаются в диоксины/фураны. Реакция превращения в зависимости от господствующих температурных условий и концентрации действующих в качестве катализаторов и реагентов веществ медь, сажа и хлор может длиться от нескольких минут до нескольких часов.

Предпочтительным образом возврат летучих пылей происходит в зависимости от установленных в отходящих газах сжигательной установки измеряемых величин, на которые влияет процесс сжигания.

Особенно простым образом в качестве измеряемых величин могут служить концентрация моноксида углерода или кислорода в отходящих газах, избыток воздуха для сжигания или температура в топочном пространстве.

В современных установках для сжигания отходов концентрация моноксида углерода в нормальном режиме сжигания составляет 5-20 мг/м³, тогда как содержание СО 100 мг/м³ и выше следовало бы рассматривать как особые условия сжигания и оно вызвало бы вмешательство в смысл изобретения.

Далее предпочтительно привлечь в качестве одной из измеряемых величин содержание кислорода в отходящих газах, а именно, в частности, тогда, когда в установках для сжигания отходов содержание кислорода падает ниже 5 об.% или при измерении избытка воздуха коэффициент избытка воздуха для сжигания падает ниже λ=1,4. Также в качестве одной из измеряемых величин можно привлечь температуру в топочном пространстве сжигательной установки, когда она падает ниже 800^оС, будучи измерена на высоте 6-10 метров над зоной главного горения.

Предпочтительным образом в усовершенствовании изобретения возврат летучих пылей может происходить в зависимости от установленных в отходящих газах сжигательной установки органических токсичных веществ, в частности ПХДД/ПХДФ и их прекурсоров.

Предпочтительным образом установление измеряемых величин происходит посредством оперативного анализа отходящих газов.

В частности, возврат летучих пылей происходит в зависимости от заданного предельного значения I-TEQ. При этом пороговое значение, определяющее особые условия сжигания, может быть выбрано от 0,1 до 5 нг I-TEQ/м³ в отходящих газах.

Это измерение будет включать в себя предпочтительно как газообразные, так и связанные в частицы органические токсичные вещества и происходить на конце котла или перед очисткой отходящих газов в неочищенных газах. Для этого, например, пригодны описанные в литературе методы анализа, такие как Resonance Enhanced Multiple Photon Ionization and Time of Flight Mass Spectrometry (REMPI-TOFMS), которые позволяют провести непосредственный оперативный анализ, например монохлорбензола. При этом эмпирические значения показывают, что монохлорбензол очень хорошо коррелирует с I-TEQ в отходящих газах. Такой оперативный измерительный прибор можно поэтому назвать также TEQ-датчиком. Согласно изобретению могут применяться, однако, и датчики для других молекул или групп веществ, если сигнал этих датчиков характеристически коррелирует с содержанием токсичных органических веществ в отходящих газах.

В предпочтительном усовершенствовании изобретения возврат летучих пылей происходит в течение устанавливаемого отрезка времени после констатации возникновения особых условий сжигания. Здесь роль играют, в частности, эмпирические значения.

Преимущественно возврат летучих пылей происходит в течение отрезка времени от 10 минут до 6 часов после констатации возникновения особых условий сжигания. Продолжительность возврата летучих пылей может быть установлена в зависимости от значения величин, измеренных по п.п.2-4.

Если для констатации возникновения особых условий сжигания используют анализаторы, обеспечивающие быстрое определение измеренного значения (как в случае упомянутых выше техники измерений и измеряемых величин), то тогда в дальнейшем выполнении изобретения целесообразно установить продолжительность возврата летучих пылей в зависимости от величины измеренного значения. Заметное превышение заданного порогового значения обусловило бы вследствие этого более продолжительное время возврата, чем небольшое превышение.

Для надежного уничтожения токсичных органических соединений или прекурсоров в усовершенствовании изобретения предпочтительно, если летучие пыли возвращают в высокотемпературную зону сжигательной установки.

При применении слоевой топки в качестве сжигательной установки возврат летучих пылей может происходить предпочтительным образом на слой топлива зоны главного горения.

Если в дальнейшем выполнении изобретения возврат летучих пылей происходит после констатации возникновения особых условий сжигания или во время или после очистки котла, то устраняются упомянутые выше отрицательные последствия, заключающиеся в том, что летучие пыли в течение этого рабочего периода остаются прилипшими к трубам котла, и содержащиеся в летучих пылях прекурсоры могут вступать там в реакцию, образуя диоксины. Возврату подлежат не только полученные летучие пыли, но и полученные конгломераты пыли.

Чистка котла происходит посредством выбивания, очистки щеток или сажевыдувания.

Рекомендуется возврат вместе с полученными по п.п.13-15 летучими пылями тех летучих пылей, которые образуются в парогенераторе, расположенном за установкой для очистки отходящих газов. Эти действия осуществляют тогда, когда констатируют возникновение особых условий сжигания.

Возврат летучих пылей, полученных в фильтровальных установках, включенных за парогенератором, может происходить дополнительно способом согласно изобретению, когда констатируют возникновение особых условий сжигания.

Эксплуатирующий сжигательную установку будет, естественно, всегда дополнительно стремиться к тому, чтобы посредством подходящих мер как можно быстрее снова устранить возникновение особых условий сжигания, если это не происходит автоматически, например путем регулирования сжигания.

На случай, если невозможно констатировать сбои в процессе сжигания и тем самым также возникновение особых условий сжигания, очистку котла производят в нормальном цикле. При этом интервал времени между двумя этапами очистки устанавливают примерно 4 часа. Образующиеся при этом летучие пыли направляют на переработку обычным путем.

Изображенная блок-схема служит для примерного обобщающего пояснения способа согласно изобретению.

Как видно из блок-схемы, сначала осуществляют оперативное измерение, например, токсичного органического вещества, СО или эквивалентной температуры в отходящих газах процесса сжигания. Если при этом констатируют возникновение особых условий сжигания вследствие повышенной концентрации органических токсичных веществ, СО или сильного отклонения температуры от заданного значения, то начиная с заранее установленного превышения или отклонения производят чистку котла посредством выбивания, очистки щетками или сажевыдувания и полученные при этом летучие пыли или летучие золы возвращают в сжигательную установку. Если же сбой не установлен, т.е. отсутствуют особые условия сжигания, то очистку котла производят в нормальные интервалы времени. Полученную при этом летучую золу удаляют из процесса для переработки.

Способ уменьшения токсичных органических веществ в летучих пылях сжигательных установок, в частности установок для сжигания отходов, включает возврат, по меньшей мере, части образующихся в сжигательной установке летучих пылей в сжигательную установку. Возврат летучих пылей осуществляют во время или после чистки котла установки для сжигания после констатации особых условий сжигания, при которых в повышенной степени образуются токсические органические вещества, такие как ПХДД, ПХДФ и/или их прекурсорные соединения. Технический результат: снижение количества токсичных соединений в летучих пылях сжигательной установки. 13 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ уменьшения токсичных органических веществ в летучих пылях сжигательных установок, в частности установок для сжигания отходов, у которых, по меньшей мере, часть образующихся в сжигательной установке летучих пылей возвращают в сжигательную установку, отличающийся тем, что возврат летучих пылей осуществляют во время или после чистки котла установки для сжигания после констатации особых условий сжигания, при которых в повышенной степени образуются токсические органические вещества, такие как ПХДД, ПХДФ и/или их прекурсорные соединения.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что возврат летучих пылей осуществляют в зависимости от измеряемых величин, на которые влияет процесс сжигания.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве измеряемых величин служат концентрация моноксида углерода или кислорода в отходящих газах, избыток воздуха для сжигания или температура в топочном пространстве.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что возврат летучих пылей осуществляют в зависимости от установленных в отходящих газах сжигательной установки органических токсичных веществ, в частности ПХДД/ПХДФ и их прекурсоров.5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что установление измеряемых величин осуществляют посредством оперативного анализа отходящих газов.6. Способ по п.4, отличающийся тем, что возврат летучих пылей осуществляют в зависимости от заданного предельного значения I-TEQ.7. Способ по п.6, отличающийся тем, что предельное значение I-TEQ выбирают между 0,1 и 5 нг I-TEQ/м³ отходящих газов.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что возврат летучих пылей осуществляют в течение устанавливаемого отрезка времени после констатации возникновения особых условий сжигания.9. Способ по п.8, отличающийся тем, что возврат летучих пылей осуществляют в течение отрезка времени от 10 мин до 6 ч после констатации возникновения особых условий сжигания.10. Способ по п.9, отличающийся тем, что продолжительность возврата летучих пылей устанавливают в зависимости от значения величин, измеренных по пп.2-4.11. Способ по п.1, отличающийся тем, что летучие пыли возвращают в высокотемпературную зону сжигательной установки.12. Способ по п.11, отличающийся тем, что при применении слоевой топки в качестве сжигательной установки возврат летучих пылей осуществляют на слой топлива зоны главного горения.13. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку котла осуществляют посредством выбивания, очистки щеткой или сажевыдувания.14. Способ по п.1, отличающийся тем, что вместе с полученными при очистке котла летучими пылями возвращают те летучие пыли, которые образуются в парогенераторе, расположенном за установкой для очистки отходящих газов.