Подготовленная таким образом смесь поступает в загрузочный бункер.

Поскольку свойства ТПО гораздо более стабильны, чем свойства ТБО, то увеличение доли ТПО в шихте стабилизирует свойства сырья и упрощает переработку.

Динамика разложения, выход и качество парогазовых продуктов и ТУОТ в значительной степени определяются температурой начала термического разложения сырья. Для шихты отходов она сильно зависит то качества перерабатываемых ТБО. При принятых условиях их хранения они представляют собой уже начавшую разлагаться массу с легкоплавкими включениями. Чем больше этих включений, чем дольше ТБО хранились на полигоне, чем больше их по массе в шихте, тем ниже температура начала разложения шихты отходов по сравнению с угольными шихтами (350-390 ˚С /5/).

Плотность образованных в загрузочной камере порций может составлять от 850 до 1200 кг/м3 в зависимости от давления уплотнения (от 0,4 до 0,16 МПа). Эти значения плотности значительно больше, чем для угольных шихт /5, 6/. Это значительно влияет на процессы в нагреваемой загрузке и ограничивает область применения известных методик исследования этих процессов.

Повышенные по сравнению с угольными шихтами /6/ влажность и плотность по результатам исследований /7/ способствуют снижению газопроницаемости слоя уплотненного материала. Причем содержание кислой смолки, вероятно, также способствует этому. Вероятно, из-за низкой газопроницаемости характер движения парогазовых продуктов в нагреваемой загрузке и связанных с этим процессов будет другим, чем при коксовании, когда часть парогазовых продуктов движется к осевой плоскости печи /8/.

От значения спекаемости сырья в порциях зависит качество ТУОТ. Повышенная плотность порций шихты способствует слипанию ее зерен /5/. Поэтому спекаемость уплотненного сырья, вероятно, окажется низкой, но достаточной при определенной плотности порций (при прочих равных условиях).

Способность шихты к трещинообразованию зависит /5/ от условий нагревания загрузки, выхода летучих веществ, спекаемости. Определенные значения этих факторов позволят образовывать куски необходимой крупности. Для этого плотность порций должна быть определенной. Кроме того, при наличии в шихте инородных включений, оставшихся после очистки на стадии подготовки, трещинообразование облегчается. Это происходит вследствие ослабления этими включениями массива ТУОТ при воздействии усадочных (температурных) напряжений. Влияние включений на трещинообразование необходимо установить.

Усадочные свойства порций шихты зависят от их плотности при прочих равных условиях. При повышенной плотности пусть горизонтальная усадка составляет 1% от первоначальной ширины порций, а вертикальная—до 5% от первоначальной высоты, в отличие от угольных шихт /6/. Величина горизонтальной усадки влияет на условия движения парогазовых продуктов в зазоре между стенкой НТП и боковой поверхностью порций. Конфигурация НТП такова, что малая величина горизонтальной усадки не оказывает влияния на режим движения газов.

Таким образом, эффективная переработка отходов в НТП возможна при определенной комбинации свойств их смеси. Управление свойствами смеси на опытной установке регулируется в основном шихтованием, варьированием плотности порций и др.

Процесс загрузки—выгрузки значительно влияет на работу НТП. Специфическая особенность НБА—сущестование нескольких возможных режимов загрузки—выгрузки: выгрузка порций по одной, выгрузка половины НТП, выгрузка всего содержимого НТП.

Независимо от режима работы, процессы образования уплотненных шихтовых порций и их продвижения по НТП протекают одинаково. Они начинаются, когда по меньшей мере одна, крайняя левая (по рис. 1.1), ближайшая к камере разгрузки порция достигнет необходимой степени готовности. Пресс-толкатель ППУ занимает крайнее правое положение. Образовавшаяся полость заполняется порцией шихты из бункера. После этого пресс-толкатель перемещается влево, образовывая порции уплотненной шихты. Поршень продолжает перемещение и после достижения некоторого значения плотности порции, проталкивая порцию из загрузочной камеры в НТП. При этом все порции, до этого момента находившиеся в камере, перемещаются по длине ее пода на шаг, равный длине загружаемой порции. Крайняя левая порция готового ТУОТ достигает разгрузочной камеры и разрушается на куски при падении в нее. Куски готового ТУОТ по наклонному направляющему каналу поступают к дозирующему клапану, и при его открывании—на решетку топки энергоблока.

Возможны следующие режимы загрузки—выгрузки:

1. В НТП поступает одна порция одновременно с выгрузкой также одной порции готового ТУОТ. Следующая порция загружается по достижении крайней левой порцией нужной степени готовности.

2. За определенное время происходит выгрузка всех порций готового ТУОТ из левой (по рис. 1.1) половины камеры. Порции выгружаются по одной, выталкиваемые поступающими в НТП порциями.

3. По одной выгружаются все порции, находившиеся в камере до начала загрузки-выгрузки. В результате камера целиком заполняется влажными шихтовыми порциями.

Выбор того или иного режима—средство управления процессом термолиза. Этот выбор зависит от свойств сырья и ТУОТ, температурных и других условий термолиза. Неправильный выбор может снизить эффективность переработки и даже привести к разрушению кладки НБА.

Необходимое для термолиза количество теплоты подводится к боковой поверхности порций от стены НТП без их непосредственного контакта (так как конструктивно обеспечен зазор между ними в течение всего периода). Данное количество теплоты образуется при сжигании газовоздушной смеси в вертикальных отопительных каналах отопительного простенка передается в НТП путем теплопередачи. Температурные условия нагрева приведены в табл. 1.1.

Процесс образования ТУОТ из шихты как из углеродистого сырья проходит через несколько стадий, определяемых температурой нагрева слоев порции. При повышении в каком-либо слое температуры до 100—110 ^оС из нее, как и из угольной загрузки /5/, выделяется влага в виде пара. При температуре примерно 120—180 ^оС начинается разложение сырья с выделением парогазовых и жидких продуктов и образованием твердого остатка. Выделяющиеся из нагреваемых зерен шихты жидкие (смолистые) продукты способствуют размягчению зерен и ожижению их слоя. Высокая плотность порций способствует слипанию размягченных зерен и образованию пластического слоя при температурах примерно 300—350 ^оС. При дальнейшем повышении температуры до 400—450 ^оС пластический слой затвердевает с образованием так называемого полукокса—ТУОТ, не достигшего нужной степени готовности. Температуры существования пластического слоя в сырье ниже, чем в угольных шихтах (350—500 ^оС /5/) из-за более низкой ее спекаемости. При дальнейшем прогреве слоя пористого полукокса из него продолжают выделяться парогазовые продукты. В нагретом до 550—650 ^оС полукоксе под воздействием температурных напряжений /5/ образуются усадочные продольные (в направлении от стенки к осевой плоскости НТП) и поперечные (вторичные) трещины. Они нарушают слошность массива полукокса. Дальнейший прогрев сопровождается остаточным выгазовыванием и образованием готового ТУОТ.

Прогрев пристенных слоев порции протекает очень быстро с образованием пластического слоя. Для сырья и пластической массы, вероятно как и для углей /5/, характерна низкая теплопроводность, поэтому прогревание слоев, удаленных от стен, протекает относительно медленно. Полукокс обладает гораздо большей теплопроводностью, возрастающей по мере превращения в ТУОТ.

Через несколько часов после начала термолиза в загрузке в НТП, как и в угольной, существует несколько слоев, соответствующих определенной стадии термолиза: в приосевой части НТП—влажное сырье, далее к стенам—сухое сырье, пластический слой, полукокс и ТУОТ. По мере прогревания порции пластический слой образуется во все более удаленных от стен частях, а в пристенных слоях идут процессы формирования полукокса и ТУОТ. Внешнее проявление этого процесса, как и коксования /9/, заключается как бы в движении пластического слоя от стен к оси НТП.

1. Парфенюк А. С., Веретельник С. П., Кутняшенко И. В. и др. Проблема создания промышленных агрегатов для утилизации твердых отходов. Возможности ее решения//Кокс и химия. 1999. №3. С.40—44.
2. Парфенюк А. С. Новый агрегат для переработки твердых отходов//Кокс и химия. 1999. №2. С.35—37.
3. Дыбля А. Н., Парфенюк А. С. Значение анализа газодинамики процесса термолиза промбытотходов при разработке основного агрегата//Сборник докладов Х Всеукраинской конференции студентов и аспирантов "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов". Т. 1—Донецк: ДонГТУ, 2001.
4. Заключительный отчет о научно-исследовательской работе Г11—97 "Поиск и разработка путей переработки углеродистых промышленных и бытовых отходов".—Донецк: ДонГТУ, 1999 г.—170 с.
5. Луазон Р., Фош П., Буайе А. Кокс/ Пер. с франц.—М.: Металлургия, 1975.—520 с.
6. Справочник коксохимика/ Под ред. Шелкова А. И. В 6-ти т. Т.2.—М.: Металлургия, 1966.—288 с.
7. Булат Е. А., Шешнев В. Г., Глиняный В. А. Исследование газовой проницаемости уплотненных угольных шихт//Кокс и химия. 1987. №9. С. 23-24.
8. Еркин Л. И . О движении газов и паров в области пластического слоя//Кокс и химия. 1987. №7. С. 17-25.
9. Вольфовский Г. М., Мироненко Л. И., Кауфман А. А. Газовщик коксовых печей.—М.: Металлургия, 1989.—190 с.

Электронная библиотека

© Alex Diblya, Donetsk, Ukraine, 2001