Газификация отходов. 
Экология

Газификация топлива из отходов не предназначена для сжигания неподготовленных отходов, поэтому используется при комплексной переработке твердых, жидких и пастообразных отходов. Газификация — это высокотемпературный процесс превращения органических компонентов в горючий газ (главным образом СО и Н₂) в присутствии окислителя (газифицирующего агента) — кислорода, воздуха, водяного пара, С0₂ или их смеси. Получаемый газ может носить название «генераторный газ», «синтез-газ» (или «сингаз»), «продукт-газ». Он удобен для последующего сжигания, поэтому используется при выработке электрической и (или) тепловой энергии.

Процесс газификации топлива из отходов может иметь различные модификации в зависимости от используемого дутья (воздушного, паровоздушного, иарокислородного), моделей газогенераторов (с вращающимися колосниковыми решетками, с псевдоожиженным слоем, с фурменной подачей дутья), систем шлакоудаления.

Синтез-газ состоит из смеси водорода и оксида углерода, а также содержит некоторое количество метана, диоксида углерода, азота и водяного пара, иногда в нем могут присутствовать высшие углеводороды и сероводород. В целом состав газа определяется характеристиками компонентов отходов и химическими реакциями, протекающими при сжигании.

Сжигание-газификация в плотном слое кускового материала, реализуемое без принудительного перемешивания и перемещения материала, обладает высокими экономическими и экологическими характеристиками. Примером такого процесса, характеризуемого высокой степенью использования энергетического потенциала сырья, может служить паровоздушная газификация, разработанная в 1990;х гг. Институтом проблем химической физики РАН (г. Черноголовка Московской обл.) и названная авторами сверхадиабатическим горением.

Такой процесс осуществляется в печи тина вертикальной шахты, внутренний диаметр которой составляет 1,6 м, внешний — 2,5 м, высота — 7,3 м. Загрузка отходов осуществляется сверху вместе с инертным материалом (типа шамота), который выполняет функцию теплоносителя и создает оптимальные условия для реакции газификации, в соотношении 1: 0,4.

Крупность отходов должна составлять не более 200 мм, теплоносителя — около 120 • 190 мм, теплотворная способностью материала — не менее 1500 ккал/кг. Перемещение твердого материала происходит под действием силы тяжести сверху вниз, поэтому материал последовательно проходит зоны подогрева, сушки, пиролиза и газификации. Газифицирующий агент — паровоздушная смесь температурой 60—80°С подается снизу и проходит сквозь слой материала при относительно малых линейных скоростях. В зоне газификации (чуть ниже середины реактора) температура максимальна и составляет 1200 °C, здесь же концентрируется тепло, выделяющееся при горении материала, которое расходуется на получение синтез-газа с теплотворной способностью около 1200 ккал/м³. Образовавшийся газ и шлак выводятся из такого реактора при температуре менее 150 °C, поэтому можно сделать вывод о высоком тепловом КПД реактора. Генераторный газ выводится из реактора сверху и направляется на сжигание в паровой котел с топкой при избытке вторичного воздуха, перегретый пар из котла можно использовать для питания паровой машины с электрогенератором. Шлак выгружается из реактора снизу и подвергается грохочению для отделения инертного материала, используемого в качестве оборотного.

Производительность реактора при применении указанной технологии может достигать 2,7 т/ч, другие количественные оценки процесса газификации приведены в табл. 6.7.

Таблица 6.7

Основные технические данные процесса сжигания-газификации топлива

из отходов в плотном слое кускового материала

Таблица 6.8

Факторы, обусловливающие возможность упрощения системы газоочистки при применении процесса сжигания-газификации топлива из отходов в плотном слое кускового материала

Можно выделить следующие преимущества рассмотренной технологии:

• • в синтез-газе практически нет золоуноса, так как процесс проводится в плотном слое кускового материала при относительно малых линейных скоростях потока;
• • в шлаке содержится минимум недожога, так как материал хорошо подготовлен к газификации после прохождения всех зон реактора;
• • возможность применения более простой и дешевой системы газоочистки (по сравнению с традиционным слоевым сжиганием отходов) благодаря очистке синтез-газа на выходе из реактора газификации (см. также табл. 6.8).