Использование твердых углеродсодержащих отходов в пирометаллургических процессах

• Автор: Феоктистов, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 174 с.

АННОТАЦИЯ
Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель, идея и решаемые задачи, приведены основные защищаемые положения, научная новизна и практическая значимость.
В первой главе выполнен научно-технический анализ современного состояния и перспектив развития теории и практики энергетического использования углеродсодержащих твердых отходов. Приведены результаты аначиза состава и свойств углеродсодержащих твердых отходов, применяемых методов и аппаратов их энергетического использования. Рассмотрены вопросы экологии, классификации обогащенного топлива из отходов и аппаратурные схемы его получения. Определены требования, предъявляемые к термическому агрегату для энергетического использования твердых углеродсодержащих отходов.
Во второй главе приведены результаты опытно-промышленных испытаний по использованию теплового потенциала углеродсодержащих отходов на обжиговой машине конвейерного типа с получением полезных продуктов (извести, аглопорита и цементного клинкера) и выполнен анализ.
В третьей главе выполнен теплотехнический расчет процесса использования энергетического потенциала твердых углеродсодержащих отходов с получением извести. Рассмотрены вопросы обжига известняков в слое, приведены физико-математические описания диссоциации карбоната кальция и горения твердого топлива, представленного твердыми углеродсодержащими материалами. Рассчитано время необходимое для обжига известняка на конвейерной машине до необходимой степени диссоциации и время полного выгорания кокса отходов.
В четвертой главе даны рекомендации по использованию разработанных технологических решений. На основе выполненного анализа результатов экспериментальных исследований и теплотехнического расчета определены оптимальные технологические и конструктивные характеристики обжиговой машины конвейерного типа для утилизации теплового потенциала твердых углеродсодержащих отходов. Обоснована предложенная схема обогащения отходов, с получением высококондиционного топлива.
Заключение содержит обобщенные выводы по результатам исследований.
Пояснительная записка содержит 174 стр. текста, 32 рис., 55 табл., лит. список из
найм.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕРМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ТВЕРДЫХ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Общие сведенья о твердых углеродсодержащих отходах
1.1.1. Образование и классификация
1.1.2. Состав и свойства
1.2. Экологический аспект утилизации углеродеодержащих отходов термическими методами
1.2.1. Характеристика современной экологической обстановки
1.2.2. Образование диоксинов при термической переработке отходов
1.2.3 Нормы и методы регулирования выбросов
1.2.4. Пыле и газоочистка
1.3. Процессы и аппараты термической переработки отходов
1.3.1. Классификация
1.3.2. Слоевое сжигание на колосниковых решетках
1.3.3. Сравнительная характеристика методов и агрегатов термической переработки отходов
1.3.4. Выбор теплового агрегата и технологии переработки
1.4. Топливо, полученное из отходов (ТПО)
1.4.1 Классификация
1.4.2 Требования к ТПО как дополнительного топлива для пиропроцессов
1.4.3. Технологии и оборудования для получения ТПО
1.5 Выводы
2. ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ НА ОБЖИГОВОЙ МАШИНЕ КОНВЕЙЕРНОГО
2.1. Методика проведения экспериментальных исследований
2.2. Экспериментальные исследования сжигания углеродсодержащих отходов с
получением строительной извести
2.2.1 Характеристика исходных материалов. Состав шихты. Подготовка сырьевых
материалов
2.2.2. Исследование процесса слоевого сжигания
2.2.3. Исследования газодинамической характеристики слоя
2.2.4. Исследование влияния высоты слоя на процесс горения
2.2.5. Исследование сжигания резины на слое известняка
2.2.6. Исследование газообразных продуктов
2.7. Выводы
• 2.3. Экспериментальные исследования сжигания углеродсодержащих отходов с
получением аглопорита
2.3.1 Характеристика исходных материалов. Подготовка шихты для спекания
2.3.2 Структурные изменения слоя при спекании аглопорита
2.3.3 Исследование технологических параметров спекания
аглопоритовой шихты
2.3.4 Характеристика продуктов спекания аглопоритовой
шихты
2.3.5 Выводы
2.4. Экспериментальные исследования сжигания углеродсодержащих отходов с
получением цементного клинкера
2.4.1 Характеристика исходных материалов. Состав шихты
2.4.2 Подготовка сырьевых материалов для обжига клинкера
2.4.3 Термообработка гранулированной сырьевой смеси

2.4.4 Результаты исследований технологических параметров обжига клинкера на колосниковой решетке
2.4.5. Определение качества обожженных продуктов
2.4.6 Выводы
3. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СЖИГАНИЯ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИЗВЕСТИ
3.1. Исходные данные
3.2. Определение параметров сгорания
3.3. Определение параметров сжигания природного газа
3.4. Тепловой баланс
3.5. Расчет параметров процесса и теплоагрегата
3.6 Выводы
4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
4.1. Рекомендации по технологическому режиму процесса сжигания
углеродсодержащих отходов на конвейерной обжиговой машине с получением строительной извести
4.1.1 Технологические операции
4.1.2 Предварительная схема газовоздушных потоков теплового агрегата и очистка технологических и выбросных дымовых газов
4.1.3 Предварительные параметры технологического процесса сжигания
углеродсодержащих отходов и обжига известняка на колосниковой решетке
4.1.4 Процессы, протекающие в слое но зонам машины
4.1.5 Мероприятия по регулированию выбросов
3.1.6. Технико-экономические показатели процесса
4.2. Рекомендации по получению топлива из отходов
4.2.1. Схемы производства ТПО для российских условий
4.2.2 Предлагаемая схема получения ТПО
ЗАКЛЮЧЕНИЕ '
ЛИТЕРАТУРА

Мокрые системы золоулавливания использующиеся на мусороперерабатывагощих предприятиях:
-полые газопромыватели;
-насадочные скруббера;
-аппараты ударно-инерционного действия;
-центробежный скруббер с тангенциальным подводом газов;
-скоростной газопромыватель (скруббер Вентури).
Для удаления из дымовых газов НС1 и HF применяют сухие и полусухие способы реагентной очистки. Реагенты подаются в специальные аппараты-абсорберы.
При сухом способе газоочистки в охлажденные до 150-190°С дымовые газы распыляется порошкообразная гашеная известь, связывающая кислые примеси с образованием солей СаС Ь и CaF2, которые затем вместе с летучей золой улавливаются в электрофильтре или рукавном фильтре. Полнота удаления кислых примесей обеспечивается значительным избытком извести (двух- трехкратным по отношению к стехиометрическому количеству).
При полусухом способе газоочистки, в отличие от сухого, не требуется столь высокий расход реагента, поскольку для улавливания кислых примесей используют не сухую известь, а свежеприготовленное известковое молоко. При контакте с горячими дымовыми газами вода испаряется, а образовавшаяся смссь солей и летучей золы улавливается с помощью фильтрования. Иногда известковое молоко дозируют совместно с активированным углем.
Ни сухой, ни полусухой способ реагентной очистки дымовых газов от кислых примесей не обеспечивает полноту удаления оксидов серы. Предпочтительно применение для обессеривания дымовых газов способов мокрой газоочистки, с подачей в абсорбер водной суспензии тонкоизмельченной извести - известкового молочка (создаются условия, благоприятные для образования ионов кальция); одновременно происходит очистка от НС1 и HF.
Методы очистки от оксидов азота основаны на превращении содержащегося в дымовых газах оксидов азота в элементарный азот и воду с использованием в качестве восстановителя аммиака или мочевины в соответствии с общими уравнениями реакций: NO2 + NH3 -> N2 + Н2О NO + NH4OH -> N2 + Н2О В промышленности применяют два метода:
- метод селективного некаталитического восстановления
при температуре 850-1050°С (технология SNCR);
- метод селективного каталитического восстановления при температуре 300-400°С (технология SCR).