О.А. Федяева
Промышленная экология
Конспект лекций. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. — 145 c.

Глава 4. Защита литосферы

4.4. Установки для обезвреживания твёрдых отходов

Количество и состав твердых отходов зависят от вида производства, сырья, из которого получены готовые продукты, уровня технологии и т. д. Многие твердые отходы являются вторичными материальными ресурсами и подлежат переработке в готовую продукцию. В тех случаях, когда требуется удалять влагу из таких отходов, используют тепловую сушку.

Термическое обезвреживание производят прямым сжиганием или пиролизом (высокотемпературное разложение без доступа воздуха) твердых отходов. Сжиганию подвергают полимерные материалы (пластмассы, смолы, резину), органические вещества с температурой плавления более 30-40 °С, текстильные отходы и др.

Теплота сгорания горючих отходов составляет 11600-18 600 кДж/кг. Для сжигания требуется избыток воздуха от 40 до 100% по сравнению со стехиометрическим количеством. При сжигании органическая часть отходов превращается в газообразные вещества: СО₂, N₂, NO_X, H₂O, HF, HCl, SO₂ и др. Минеральные вещества остаются в золе. Целесообразно проводить сжигание отходов с получением новых продуктов, которые можно использовать в производственном цикле в качестве сырья или промежуточных продуктов. Выделяющееся тепло необходимо использовать для получения пара.

Некоторые отходы, например содержащие целлюлозу, резину, полимеры, подвергают пиролизу. Газообразные, жидкие и твёрдые продукты используют по-разному. Тепло для проведения процесса частично получается за счет тепла сгорания пиролизного газа. Например, получаемый при пиролизе резины (изношенных автомобильных покрышек) твердый углеродный остаток, подвергают карбонизации и активации для переработки в активный уголь. Газообразные отходы этого процесса используют для получения тепла, а жидкие — в качестве связующего при получении гранул угля. Процесс пиролиза проводят при 600-850 °С.

Для сжигания и пиролиза твёрдых отходов используют печи разных конструкций. Наиболее широкое применение нашли барабанные, камерные, многоподовые, циклонные печи и печи с псевдоожиженным слоем.

Барабанная печь представляет собой наклонный стальной цилиндр длиной 15-20 м, футерованный изнутри огнеупорным материалом. Частота вращения барабана 0,8-2 мин^-1. Недостатки печей: громоздкость, большая металлоемкость, высокие капитальные и эксплуатационные расходы.

Многоподовая печь представляет собой цилиндрическую камеру диаметром 3-7 м и высотой 4-15 м с 5-12 огнеупорными подами. Осадок движется сверху вниз через отверстия в подах. Дымовые газы движутся навстречу. По оси печи расположен полый вал, вращающийся с частотой 0,5-0,35 мин^-1. К валу крепятся мешалки с зубьями для перемешивания осадка. Вал и отводы охлаждаются воздухом. Недостатки печей: необходимость применения дорогостоящих жаростойких чугунов, высокие эксплуатационные и капитальные затраты, наличие вращающихся элементов в зоне высоких температур, низкие удельные тепловые и весовые нагрузки топочного объёма.

В печах с псевдоожиженным слоем в качестве инертного материала используют песок или фторопласт. Высота псевдоожиженного слоя составляет 0,5-1,5 м. Газы очищаются от пыли в циклоне или мокром фильтре.