Производство кокса и связанное с ним загрязнение окружающей среды

 

Котельная  установка   сухого   тушения   кокса   коксовых   батарей   N-7,8

предназначена для выработки  пара за счёт использования тепла циркуляционных

газов.

 

Расчётная выработка пара одной камеры составляет 22-25 т/час. Давление  пара

равно 39 кгс/кв.см.  Полученный пар направляется в паропровод высокого -  39

кгс/кв.см. и через РОУ  в паропроводы среднего - 15  кгс/кв.см.  и  низкого-8

кгс/кв.см. давлений.

 

 

 

      Актуальность  проблемы твёрдых отходов в  Украине.

      Нынешняя ситуация  обращения с землёй,  стихийное   загрязнение  больших

территорий разнообразными  промышленными  и  бытовыми,  твёрдыми  и  жидкими

отходами достигло в нашей стране  угрожающих  масштабов.  В связи с этим

необходимо в ближайщем будущем  создать специальную технику  массовой  очистки

земельных угодий, полей, лесозащитных  полос  и  посадок,  обочин  дорог  от

несанкционированных свалок различного  мусора.  Это  позволит  противостоять

тенденциям   опасного   накопления   мусора,   его   стихийного    сжигания,

самовозгорания,  попадания  огромных  количеств   образующихся   токсических

веществ в атмосферу, реки и водоёмы.

      Особенно трудной  проблемой  являются  твёрдые  бытовые  отходы  (ТБО),

которые  представляют  собой  крайне  нестабильную  неконтролируемую   смесь

бумаги,   картона,   пищевых   остатков,   пластмассы,    резины,    стекла,

строительного  мусора,  металлов,  батареек   и   другого.   Предварительная

сортировка ТБО городским  населением  и  коммунальными  службами  в  Украине

практически не проводится. Механическая сортировка ТБО технически  сложна  и

пока  не  находит  широкого  применения.  Прямая  переработка  или  сжигание

огромных количеств отходов  технически  весьма  проблематична,  экологически

опасна и экономически неэффективна. Поэтому потребуется  неотложное  решение

проблемы  ТБО  при  обеспечении   наиболее   экономически   и   экологически

эффективного  их  использования  и   переработки   с   получением   полезной

продукции.

      Существует  два основных метода переработки  ТБО: механико-биологический

и термический

      К механико-биологическим  методам  относятся:  компостирование   отходов

после  предварительной  сортировки:  механизированная  сортировка,  сушка  и

уплотнение  отходов  для  экологически   безопасного   их   захоронения   на

специальных  полигонах;  сортировка   отходов,   производимая   в   основном

населением, и распределение  их  (стекла,  металла,  полимеров,  бумаги)  по

предприятиям переработки  вторичных материалов

      Термические  методы  включают:  сжигание  отходов,  преимущественно  их

бумажно-полимерных  компонентов,  которое  производится   в   установках   с

колосниковыми  решётками  или   в   топках   с   кипящим   слоем;   пиролиз,

представляющий высокотемпературное  разложение отходов  (выше  600  градусов)

без доступа кислорода  во вращающихся трубчатых печах  с получением  полукокса

и  горючего  газа;  газификация  отходов,  позволяющая  преобразовывать   их

органическую часть в  синтез-газ, который применяют для  химического  синтеза;

комбинированные термические  методы, сочетающие полукоксование с  последующим

сжиганием или пиролиз  с последующей газификацией.

 

Анализ этих технологий не даёт уверенности в том, они могут быть  эффективно

реализованы в ближайшие  годы в сложившихся  в  Украине  условиях  по  многим

причинам,  среди  которых  можно  выделить  следующие:  относительно   малая

производительность таких  отходоперерабатывающих предприятий,  несопоставимая

с нарастанием обьёмов  твёрдых  углеродистых  промышленно-бытовых  отходов  и

тем  более  с  уже  накопленными   их   залежами;   необходимость   огромных

материальных  и   финансовых   ресурсов   на   сооружение   десятков   таких

предприятий, обеспечивающих  необходимые  масштабы  переработки;  отсутствие

подготовленных кадров для  освоения и эксплуатации предприятий  с  новыми  для

Украины технологиями; высокая  стоимость и сложность систем  очистки  дымовых

газов с учётом  высоких  современных  требований  техногенной  безопасности;

проблематичность получения  экономической  прибыли  из-за  высокой  стоимости

переработки.

      Принципиальный  вывод в результате такого  анализа  заключается  в   том,

что проверенные и  эффективные  на  Западе  технологии  мусоропереработки  и

мусоросжигания не могут  в  наших  условиях  быстро  и  эффективно  разрешить

столь масштабную и запущенную  проблему.  Следует  искать  альтернативные  и

максимально эффективные  возможности переработки отходов,  которые  наилучшим

образом будут учитывать  сложившуюся в Украине ситуацию.

      Проблема  твёрдых углеродистых отходов  может быть эффективно решена  на

базе  весьма  развитой  в  Украине  коксохимической  промышленности.   Почти

половина населения Украины  и более 2/3  запасов  и  источников  углеродистых

отходов  находятся  на  территории,  где  сконцентрировано  около   полутора

десятков коксохимических  предприятий. Эти предприятия, особенно  в  условиях

постепенного сокращения производства кокса, могут стать  хорошей  базой  для

развития   новой    мусороперерабатывающей    промышленности    на    основе

коксохимической отрасли. Наиболее важные принципы такого подхода к  проблеме

твёрдых углеродистых отходов  в Украине :

      - основа  предлагаемой технологии - термолиз органической части

отходов, протекающий герметичных  камерных наклонных термолизных  печах. При

нагреве исходного сырья  происходит его термическая деструкция с

образованием твёрдого термолизного топлива и смеси летучих веществ. Процесс

отличается гибкостью и управляемостью за счёт возможности совместного

использования нескольких управляющих  факторов.

 

- технология обеспечивает  комплексный характер переработки  широкого спектра

углеродистых промышленных и бытовых отходов. Твёрдые и  жидкие компоненты

отходов в различных пропорциях в зависимости от их свойств и химического

состава смешивают на стадии полготовки сырья для получения  исходных

компаунд-смесей требуемого качества.

 

- на стадии проектирования  промышленного комплекса предполагается  более

высокий уровень требований к безопасности технологических агрегатов в

сравнении с известными в  коксохимической промышленности. Улавливание  и

химическая переработка  всех летучих продуктов термолиза  во многом

обеспечивает экологические  преимущества технологии.

 

- использование отходов в качестве дешёвого органического сырья с

получением полезной продукции  при условии вовлечения инфраструктуры и

кадров коксохимзаводов  наряду с решением экологических  проблем делают

технологию экономически выгодной и создающей социальный эффект.

      Технология  имеет  такую  последовательность   основных   операций   :

сортировка  исходного  сырья  с  извлечением  крупных  включений,  металлов,

стекла, керамики и частично полимеров; измельчение, дозирование  и  смешение

компонентов с получением композиций требуемого состава и  свойств;  загрузка

смеси в термолизный агрегат, её прессование  и  продвижение  в  обогреваемую

часть агрегата; термолиз смеси  с получением твёрдого термолизного топлива  и

летучих   химических   продуктов,   которые    перерабатываются    методами,

аналогичными   для   коксохимических    предприятий;    сжигание    твёрдого

термолизного топлива  в топках с кипящим слоем с  утилизацией  тепла  дымовых

газов в котлах и получением  электроэнергии,  подача  золошлаковых  остатков

сжигания топлива в  производство строительных материалов.

      Загрузка  смеси,  её  прессование,  термолиз  и  сжигание  полученного

твёрдого термолизного топлива  происходят  в  едином  термолизном  агрегате.

Процесс термолиза протекает  в  замкнутом  пространстве  герметичной  камеры

наклонной темолизной печи (НТП) с двухсторонним обогревом. Печи  компонуются

в  батареи,  аналогичные   традиционным   коксовым   батареям   с   хорошими

теплотехническими характеристиками и возможностью использования  проверенных

в коксовом производстве и  энергетике  эффективных  и  надёжных  элементов  и

узлов конструкций и систем.

      Основная  стадия процесса переработки  -  термолиз  смесей  промышленно-

бытовых отходов, который  протекает при слоевом нагреве спрессованного  сырья

до оптимальных  температур.  Возможности  управления  процессом  значительно

шире, чем при  традиционном  коксовании,  так  как  управляющими  факторами,

кроме  температурного   режима,   являются   давление   уплотнения,   состав

перерабатываемых  смесей  промышленно-бытовых  отходов,  объёмная  плотность

сырья   и   величина   порции   разовой   загрузки,   скорость   продвижения

спрессованной массы, гидравлический режим в  камере  и  температура  летучих

продуктов термолиза.

      В  данном  процессе  сжигается  только  твёрдый  углеродистый  остаток

термолиза исходного сырья - твёрдое термолизное топливо (ТТТ), содержащее  в

основном золу и  углерод,  а  выделяющиеся  летучие  вещества  поступают  на

улавливание и химическую переработку. Свойства  полученного  ТТТ  аналогичны

полукоксу  -  коксу  из  низкосортных,  высокозольных  углей.  Это   топливо

отличается высокой пористостью, преобладанием  мелких  классов  крупности  и

содержит незначительное остаточное количество летучих  веществ.  Сжигание  в

кипящем слое такого облагороженного  и бездымного топлива в нагретом до  900-

950 градусов состоянии   создает  хорошие  условия   для  устойчивого  ведения

процесса горения при  минимальном образовании Nox и оксидов  серы.

 

Сжигание твёрдого термолизного топлива  в  низкотемпературном  кипящем  слое

представляется наиболее эффективным для такого  низкокалорийного,  пористого

и сравнительно низкоплотного  топлива, чем сжигание на колосниковой  решётке,

прежде  всего  из  -за  более  высокой  интенсивности   такого   процесса.В

зоошлаковых  отходах  при  стабильном  процессе  сжигания  ТТТ   оказываются

связанными тяжёлые металлы, а образующиеся дымовые  газы  значительно  менее

токсичны  и  их  объём  значительно  меньше,   чем   при   прямом   сжигании

эквивалентных количеств  твёрдых бытовых и промышленных отходов.

 

Эвакуация парогазовых летучих  продуктов в процессе термолиза  осуществляется

на горячую сторону, то есть через слои нагретого  сырья  к  греющим  стенкам

НТП. При этом  происходит  дополнительное  разложение  смолистых веществ и

содержащихся   в   летучих   углеводородов   с   отложением    пироуглерода,

образующегося при температурах выше 500-650 градусов,  на  поверхности  слоя

ТТТ. Поскольку нагреваемое  сырьё находится в  спрессованном  состоянии,  оно

одновременно является фильтрующим  слоем,  сводящим  к  минимуму  унос  даже

самых  мельчайших  пылевидных  фракций  летучими   продуктами   в   условиях

скоростного  нагрева.  В   результате   этого   термолизный   газ   содержит

значительно меньшее количество пылевидных фракций по сравнению  с  газом  от

прямого  сжигания  отходов.   Это   благоприятно   сказывается   на   работе

газоотводящей и улавливающей аппаратуры.

 

Прямые газовые выбросы  из  камер  термолиза  в  атмосферу  при загрузке  и

выгрузке агрегата полностью  исключены. В процессе работы загрузка  агрегатов

осуществляется порциями  сырой  рабочей  смеси  из  герметичного  бункера  в

герметичные камеры прессования. Спрессованные порции постоянно  находятся  в

камере  прессования и   создают   дополнительный   гидравлический   затвор,

предотвращающий движение газов  термолиза из камеры агрегата  в  бункер  и  к

прессующе - проталкивающему  устройству.

Важнейшие отличия предлагаемой технологии от всех  известных  заключается  в

следующем:

1. Процесс термолиза осуществляется  в  батареях,  состоящих   из  нескольких

(более 72) термолизных печей.  Такая компоновка на  30-40%  снижает   удельные

капитальные затраты и  повышает термический КПД установок;

2.  Переработке  подвергаются  смеси,   в   состав   которых   входят   ТБО,

промышленные   отходы   угледобычи   и   углеобогащения,    коксохимического

производства, другие жидкие  органические  отходы,  что  позволяет  получать

требуемый усреднённый состав и нужное качество исходной смеси;

3. Новая технология  обеспечивает  существенное  уменьшение  объёма  вредных

газовых выбросов в атмосферу  при  сжигании  твёрдого  термолизного  топлива

благодаря удалению летучих  продуктов  термолиза  на  химпереработку.  Кроме

того, происходит снижение токсичности  дымовых  газов,  упрощение  схемы  их

очистки,  что  значительно  улучшает  экологичность  процесса.   Особенности

процесса  таковы,  что  образование  веществ   группы   диоксинов   является

минимальным по сравнению  с  подобными  процессами  термической  переработки