ИТС 9-2015 Обезвреживание отходов термическим способом (сжигание отходов)

     2.4.2 Воздействие на слой токсичных отходов ударной плазменной струей

В 1990-х годах в Швейцарии разработана и внедрена в г.Muttenz установка высокотемпературного обезвреживания опасных отходов мощностью 1 т/ч (см. рисунок 2.15).

Drum feed chamber - камера для бочек;

Drum manipulator - манипулятор для бочек;

0,3 MW Plasma torch - плазмотрон мощностью 0,3 МВт;

Rotating electrode (for opening drums) - вращающийся электрод (для открытия бочек);

1,2 MW Plasma torch - плазмотрон мощностью 1,2 МВт;

200-liter Drum - 200-литровая бочка;

Pyrolysis chamber - камера пиролиза;

Centrifuge - центрифуга;

Melt bath - ванна расплава;

Plasma arc (to 20,000°C) - плазменная дуга (до 20000°С);

Oxygen jets - кислородные струи;

Off-gas - отходящие газы;

Oxidation chambers - камера окисления;

Pig iron mold container - контейнер для чугуна;

Slag removal chamber - шлаковая камера

Рисунок 2.15 - Установка высокотемпературного обезвреживания опасных отходов [25]

Технология получила название "Плазмокс" [25]. Центральным элементом установки является центрифуга с установленной в ней плазменной горелкой. Отходы в бочках питателем подаются в медленно вращающуюся водоохлаждаемую центрифугу, где они распределяются на поду печи. Плазменная горелка постоянного тока, мощностью 1,2 МВт нагревает материал и разрушает токсичные органические вещества. На поду образуется расплав минеральных компонентов с температурой ~1600°С. Термическая деструкция органических компонентов осуществляется главной плазменной горелкой. Образующиеся газы через пережим, в котором устроена еще одна горячая зона с помощью второй плазменной горелки мощностью 0,3 МВт, поступают в окислительную камеру, в которой они находятся в течение 2 с при 1200°С.

Технология и установка плазмохимического уничтожения ПХБ-содержащих конденсаторов предложена американской фирмой. Плазменно-дуговая центробежная установка Plasma Arc Centrifugal Treatment System, "PACT-8" (цифра 8 соответствует диаметру центрифуги в футах, 1 фут = 0,3048 м) разрабатывалась фирмой с 1985 года [26].

ПХБ-содержащие конденсаторы измельчаются в специальном устройстве и шнековым питателем подаются в первичную камеру переработки. В реакционную зону первичной камеры подается кислород (воздух) и отходы, на которые воздействует поток плазмы из электродугового плазмотрона. При высокой температуре в первичной камере переработки (температура в реакционной зоне до 1300°С) происходит деструкция ПХБ (пиролиз и сжигание) и плавление неорганических компонентов отходов. В результате образуются газообразные отходы, направляемые на дальнейшую переработку, и шлак.

При вращении центрифуги происходит равномерный прогрев и перемешивание отходов и шлакового расплава, благодаря чему достигается высокая степень деструкции ПХБ и других токсичных компонентов отходов. В установке "РАСТ-8" используется оригинальная система формирования факела плазмы с использованием водоохлаждаемых электродов.

Газообразные отходы поступают во вторичную камеру переработки. Все газы, выходящие из первичной камеры, должны выдерживаться в этой камере при температуре не ниже 980°С не менее 2 с при концентрации кислорода не менее 6%.

Техническая характеристика установки "РАСТ-8": мощность 1 МВт; температура в зоне плазменной дуги 10000°С-20000°С; температура в реакционной зоне 1000°С-1300°С; производительность по конденсаторам 300-500 кг/ч; степень деструкции 99,9999%; количество твердых отходов на тонну перерабатываемых конденсаторов - 0,4 т.

Упрощенным вариантом "Плазмокс" и "РАСТ-8" без установки центрифуги является плавильная печь EUROPLASMA (г.Бордо, Франция) для переработки токсичной золы МСЗ (см. рисунок 2.16). Мощность этих установок (Франция, Япония и другие страны) составляет от 6 до 41 т/сут. Нелетучие минеральные компоненты, в том числе соли тяжелых металлов извлекаются из печи в виде расплава (вторичного продукта), а возгоны летучих веществ (кадмий, ртуть, свинец) после системы сорбции и улавливания собираются для последующего концентрирования, утилизации или захоронения.