По технологии Andco-Torrax (пиролиз со шлакованием) твердые город­ские отходы перерабатываются без предварительной сортировки и из­мельчения, за исключением предметов крупнее одного метра. При этом органические компоненты городских отходов термически разлагаются с образованием горючих летучих соединений и углистого вещества. Негорючие компоненты плавятся с образованием стекловидного шла­ка, стекающего в виде расплава при температуре 1200°С и выше.

Газификатор. Основным элементом установки Andco-Torrax являет­ся газификатор - аппарат, в котором получают отходящий горючий газ и жидкий шлак (рис. 1). Городские твердые отходы поступают в гази­фикатор из приемного бункера[5]'. Уровень отходов в аппарате поддер­живается постоянным. Из верхней части (зоны осушки) газификатора, от­ходы под действием собственной массы перемещаются в его нижнюю часть (зону первичного горения), сначала подвергаясь сушке, в результа­те которой из них испаряется влага, а затем пиролизу-термическому

Рис. 1. Газификатор Andco-Torrax.

I-зона первичного горения и плавления; 2-посту­пление воздуха для горения; З-зояа пиролиза; 4-зоиа осушки; 5-продувка через слой отходов; б-отходы; 7-загрузочиое устройство; Л верхний газоотвод; 9-твердые материалы; 10-газы; 11 слив расплавленного шлака для охлаждения.

Разложению с образованием горючих летучих соединений и углистого вещества. Тепло, необходимое для осушки и пиролиза отходов, а также для превращения негорючих компонент в расплавленный шлак, обеспе­чивается за счет частичного сжигания углистого вещества в потоке предварительно подогретого (приблизительно до 1000°С) воздуха, ко­торый подается в нижнюю часть газификатора, т. е. в зону первичного горения. Жидкий шлак непрерывно выводится из аппарата через гидра­влический затвор в охлаждаемый сборник; охлажденный шлак предста­вляет собой безуглеродистую черную стеклообразную массу. Химиче­ский состав и некоторые физические характеристики шлака, полученно­го из твердых городских отходов определенного состава (табл. 1), приведены в табл. 2-4; из таких отходов образуется около 3-5% по объему (или 12-20% по массе) шлака.

На газовый поток, выходящий из газификатора, приходится почти 90% энергии, содержащейся в твердых городских отходах, которая складывается из теплосодержания горючих летучих веществ, паров и увлеченных газовым потоком твердых частиц, а также из скрытой теплоты парообразования. При полном сгорании газового потока обра­зуется приблизительно такой же объем продуктов сгорания на единицу высвобождаемого тепла, как и при сгорании других газообразных топ­лив. Состав и свойства потока горючих газов зависят от состава отхо-

Таблица 1. Состав твердых городских отходов

Компонента Среднее содержание, маос. %

TOC o "1-3" h z Бумажная смесь 45

Древесина 4

Текстиль 1

Пластмасса и резина 5 Пищевые отходы и компост25

Пыль и зола 7

Металлы 6

Стекло 7

Примечание. В таблице приводятся средние значения для твердых го­родских отходов, образующихся в городах северных итгвтов. Низшая те­плота сгорания = 2414 ккал/кг.

Таблица 2. Химический состав шлака Компонента Среднее содержание, Предел, % Масс.% Si02 45 32,00-58,00 АІ2О3 10 5,50-11,0 Тю2 0,8 0,48-1,30 Fe203 10 0,50-22,0 FeO 15 11,00-21,00 MgO 2 1,80-3,30 CaO 8 4,80-12,10 MnO 0,6 0,20-1,0 Na20 6 4,00-8,60 К2о 0,7 0,36-1,10 Cr203 0,5 0,11-1,70 CuO 0,2 0,114),28 ZnO 0,1 0,02-0,26

Примечание. В таблице приводятся данные для шпака, полученного на демонстрационной установке; состав шлака в значительной степени определяется составом отходов.

Дов. Основными компонентами газового потока являются моноксид и диоксид углерода, пары углеводородов и газообразные углеводороды, водород, азот, пары воды и твердые частицы. Теплота сгорания газов обычно колеблется в пределах 1130-1600 ккал/нм3.

Поток горючих газов (после очистки или без нее) может быть ис­пользован в качестве источника энергии в теплоцентралях, комму­нальных котельных и цементных печах.

Помимо газификатора установка типа Andco-Torrax, работающая

Таблица 3. Физические характеристики шлака

Плотность сухой насыпной массы 1,40 г/см[6]

Истинная плотность 2,80 г/см3

Примечание. В таблице приводятся средние значения для нескольких образцов, полученных на демонстрационной установке.

Таблица 4. Данные ситового анализа шлака

Стандартное сито Размер отверстия Остаток на сите, %

США снта, мм

3(1/2) 5,66 4

4 4,75 4

7 2,82 15

10 2,00 30

12 1,68 10

20 0,84 30

30 0,59 5

40 0,42 1

Пыль — —

Примечание. В таблице-приводятся данные для образцов, полученных иа демонстрационной установке.

Рис. 2 Установка Andco - Torrax. 1 - газификатор; 2 - регеиера - циоиные колонны; 3-электроста­тический осадитель; 4 - котельная; 5-камера вторичного горения.

Вторичного горения и состоящих из азота, диоксида углерода, кислоро­да и паров воды. В цикле используются две колонны (рис. 5).

Во время нагревательного, или «газового», цикла продукты сгорания из камеры вторичного горения подаются в верхнюю часть одной из ко­лонн. При этом тепло газов передается насадке колонны, в результате чего температура ее верхней и нижней части соответственно повышает­ся до 1150 и 260°С. Газы, выходящие из насадки колонны, поступают в трубопровод газоочистной системы.

В процессе «продувочного» цикла продукты сгорания из камеры вто­ричного горения поступают во вторую колонну. В полностью нагретую первую колонну снизу вводится технологический воздух, который, про­ходя через насадку, поглощает накопившееся тепло. Температура воз­душного потока на выходе из насадки колонны колеблется в пределах 980-1100°С. Постоянная температура процесса поддерживается путем смешения нагретого и окружающего воздуха перед вводом воздушного потока в газификатор.

Котельная, работающая иа отходящих газах. Примерно 85% по объе­му продуктов сгорания, выходящих из камеры вторичного горения, по­ступает в котельную, работающую на отходящих газах. В зависимости от теплоты сгорания твердых городских отходов образуется до 3 кг на­сыщенного пара на 1 кг отходов. Пар может генерироваться при давле­нии до 60 атм. (Следует отметить, что это не приводит к сильной корро­зии труб котельной.) Технологический воздух, выходящий из котельной и имеющий примерно температуру 260°С, поступает в газоочистную си­стему одновременно с потоком газов из регенерационных колонн.

Рис. 4. Установка Тоггах.

I-газификатор; 2-зона первичного горе­ния и плавления; 3-воздух для горения 4-зона пиролиза; 5-зона осушки; 6-про двигающийся слой отходов; 7-отходы 8-загрузочиое устройство; 9-верхиий га зоотвод; 10-воздух для горения 11 - твердые материалы; 12-газы, І і ко­нечное горение; 14-слив и охлаждение во­дой расплавдениого шлака; 15-камера вто­ричного горения.

Andco-

Газ

Из камеры вторичного горения

Закрытый клапан горячего дутья

Холодное дутье

Регенераторный

Рис. 5. Регеиерациоииые колонны.

Горячее дутье В газификатор

Типичный огнеупорный кирпич

Закрытый клапан отходящих газов

Закрытый клапан регенераторного

Газоочистная система. Газоочистная колонна обычно состоит из электростатических осадителей, рассчитанных на максимальный расход газа, поступающего из камеры вторичного горения. Через трубопровод газоочистной системы в нее поступают одновременно газы из регенера - ционных колонн и котельной, работающей на отходящих газах. Для увеличения экономичности системы и удаления нежелательных газооб­разных компонент, а также макроскопических частиц могут быть ис­пользованы мокрые скрубберы. После очистки газы содержат около 70% азота, 10% диоксида углерода, 5% кислорода и 15% паров воды по объему.