Горючая субстанция из отходов в качестве топлива
Процессы формирования топлив должны проходить согласно принятым установившимся правилам и технологиям, а финальный продукт должен обладать определенными свойствами, относящими его к конкретной группе топлив. Процессы восстановления коммунальных отходов, в особенности извлечения сырья, связанные с извлечением горючей субстанции, используемой для выработки топлива, могут протекать при разной степени сложности процесса.
Группе горючих субстанций, полученных из отходов и преобразуемых в топливо, присвоено название RDF (Refuse Derive Fuel) или BRAM (Brenschtof aus Muell). Эти субстанции не обладают определенными свойствами и являются группой продуктов с неидентифицированным химическим составом. Процессы получения топлив, основанные на преобразовании горючей субстанции из отходов, биомассы и других вторичных субстанций, разных процессов и реализуемые по определенным рецептурам, следует считать процессами формирования топлив.
Итак, формируемые топлива являются горючими субстанциями, созданными на базе природных, искусственных топлив, горючей субстанции различного происхождения, в том числе биологической — растительного и животного происхождений, продуктов преобразования отходов, а также коммунальных, промышленных, медицинских и других, в том числе токсических. Получаются они путем механической, химической и биологической переработки с помощью всех доступных средств и технологий.
Это топливо не является извлеченным топливом, потому что оно никогда не было ранее произведено и законсервировано, и тем более нельзя его причислить к вторичному топливу (например, газ из процесса газификации первичных топлив — угля). Оно вырабатывается первоначально на базе горючих субстанций различного происхождения. Название топлива должно происходить от производителя согласно применяемой технологии, например, VB-15, а энергетические и эмиссионные свойства в данном процессе сжигания определяет специальный документ, называемый сертификатом.
Процессы термического использования топлив
Топливо, полученное в результате переработки отходов, не подвергается правилам эмиссии вредных веществ из отходов, так как в результате процесса формирования и по отношению к традиционным топливам оно характеризуется пониженным содержанием золы, серы, хлора при сохранении похожей или чуть меньшей, а иногда даже большей теплоты сгорания.
По отношению к отходам, из которых оно выработано, такое топливо характеризуются значительным снижением содержания металлов из группы опасных для окружающей среды (60–80 %), а также других нежелательных технологических примесей. Кроме того, данное топливо являются не отходом, а продуктом термических процессов.
Термические процессы — это не только сжигание в колосниковых топках, но целая гамма технологий, базирующихся на процессах дегазации, загазованности или сжигания, а также биотермических процессах (процессы, проходящие в энергетических призмах или реакторах для производства метана). Каждый из этих процессов отличается параметрами и условиями проведения и требует от ведущего этот процесс специальных знаний в этой области.
Общепринятые в прошлом веке процессы сжигания проходят при определенном уровне избытка и температуре подогрева воздуха, при охлаждении продуктов сгорания до температуры, определенной эмиссионными условиями. Способ подачи топлива в камеру сгорания зависит от применяемой технологии и учитывает возможность индивидуального сжигания, сосжигания или параллельного сжигания.
Стоит упомянуть, что индивидуальное сжигание — это процесс сжигания в определенных условиях в данной камере сгорания гомогенизированного топлива с определенным химическим составом и свойствами, вводимого в камеру сгорания с помощью однородной питающей системы с соответствующей системой подачи воздуха. Сосжигание — это процесс сжигания, по крайней мере, двух топлив в одной топке, причем эти топлива подаются одновременно по независимым системам питания с однородной системой подачи воздуха.
Параллельное сжигание это независимое сжигание, по крайней мере, двух топлив в той же камере сжигания или в присоединенных камерах, причем каждый из процессов протекает независимо, а объединяются только их продукты. Существуют системы параллельного сжигания в параллельных и последовательных камерах, системы индивидуального сжигания в параллельных камерах и различные другие комбинации.
Отдельный вопрос это автотермичность процессов сжигания, которая анализируется в основном из-за повышенной влажности горючих субстанций (например, вследствие осадков). Автотермическое сжигание — это процесс, протекающий в камере сгорания, в которую подается топливо и ненагретый воздух, получая самопроизвольно протекающий процесс без необходимости введения дополнительной энергии. Процесс автотермического сжигания — это совокупность процессов, позволяющих использовать энергию продуктов сгорания для подогрева воздуха и сушки влажного топлива, тем самым способствующих автотермическому сжиганию в камере сгорания.
Заводы по переработке отходов
При введении топлива в уголь, сжигаемый на традиционной цепной колосниковой решетке (цепная колосниковая односегментная решетка), нет необходимости в создании специальных решений цепных колосниковых топок, применяемых в процессах сжигания отходов. Кроме того, имеются дополнительные эффекты, состоящие в уменьшении концентрации СО в дымовых газах, углеводородных соединений из группы диоксинов и фуранов при полном разрушении белковых субстанций, включая прионы.
В пылеугольных топках введение топлива в камеру сгорания обеспечивает повышение эффективности процесса сжигания и не нарушает работу объекта. Здесь следует указать на необходимость модернизации узла очистки продуктов сгорания. Но не с точки зрения коррозии, вызванной хлором, так как его количество относительно меньше или сравнимо с его содержанием в угле, а содержание серы ограничивает образование хлорируемых соединений.
В данном случае имеет место повышенная эмиссия летучей пыли, образующейся в процессе сжигания субстанции и отличающейся иными, чем уголь, свойствами. Применение рукавных фильтров позволяет в таких случаях получить удвоенный эффект, потому что, с одной стороны, происходит сепарация пыли, а с другой — адсорбционные процессы, ограничивающие эффект загрязнения продуктов сгорания.
Использование формируемых топлив в зависимости от их видов (возможны различные способы их преобразования) может привести к сочетанию существующей топки котла с предтопком колосникового типа или предназначенного для флюидизации. Эффекты такого сочетания вытекают из многих общих свойств заводов по сжиганию отходов и отопительной установки или теплоэлектроцентрали. Кроме того, сжигание топлива из отходов является дополнением к процессу в размере 15–20 %, что делает энергетический процесс независимым от процесса сжигания отходов (в любой момент процесс сжигания топлива из отходов можно остановить).
В самой же камере энергетической топки происходит много процессов, ограничивающих эмиссию токсических субстанций, что, в свою очередь, позволяет отойти от применения дорогих решений как в области процесса сжигания, так и очистки топочных газов. Из анализов и оценок, а также испытаний, проводимых на кафедре технологии и установок освоения отходов, вытекает, что такой процесс в значительной степени безопасен для окружающей среды, что подтверждают также результаты анализов распространения эмиссии. Действительно, при этом для сжигания вводятся субстанции с относительно меньшим содержанием серы, золы и хлора, а также металлов из группы опасных для окружающей среды, чем содержит базовое топливо, каким является уголь.
Заводы по сжиганию
Существующие и построенные в прошлом веке установки для реализации процессов сжигания базируются на использовании колосниковых топок (с колосниковыми решетками различного типа и различной конструкции), топок для флюидизации, вращающихся, камерных или шахтных печей. В такой краткой публикации, конечно, сложно представить полный объем вопросов, связанных с этими процессами и техникой сжигания отходов.
Однако отметим все же, что первая часть установки четко выделяет топку для сжигания по сравнению с нормальным энергетическим котлом. Следующая часть, охватывающая прием теплоты от дымовых газов (вне зоны дожигания — элемент камеры дожигания) и использования энергии, тождественна с техникой и технологиями, применяемыми в энергетике (испарители, подогреватели, турбины, генераторы).
В этой части применяются такие же насосы, воздуходувки (вентиляторы) и другие вспомогательные элементы. Различие начинается только в технологиях очистки дымовых газов, где для снижения РРТ-загрязнений применяется большое количество металла и разных типов пластмассы. При этом стремятся к сокращению всего, что в процессах сжигания традиционных топлив не существенно или имеет небольшое значение. Поэтому решение о выборе процессов сжигания топлива или отходов принимается на основе сравнения затрат на инвестиции.
