Пиролиз и газификация газов.

Пиролиз представляет собой процесс разложения органических соединений под действием высоких температур при отсутствии или недостатке кислорода. Характеризуется протеканием реакций взаимодействия и уплотнения остаточных фрагментов, исходных молекул, в результате чего происходит расщепление органической массы, рекомбинация продуктов расщепления с получением термодинамически стабильных веществ: твердого остатка, смолы, газа.

Следует отличать пиролиз от близкого к нему процесса газификации. Газификация является термохимическим высокотемпературным процессом взаимодействия органической массы или продуктов ее термической переработки с газифицирующими агентами, в результате чего органическая часть или продукты ее термической переработки обращаются в горючие газы. В качестве газифицирующих агентов применяют воздух, кислород, водяной пар, диоксид углерода, а также их смеси.

Процессы пиролиза отходов получили большее распространение, чем газификация. Пиролизу подвергаются твердые бытовые и близкие к ним по составу ПО, отходы пластмасс, резины (в том числе, автомобильные покрышки), другие органические отходы.

С санитарной точки зрения процесс пиролиза обладает лучшими показателями по сравнению с сжиганием. Количество отходящих газов, подвергаемых очистке, намного меньше, чем при сжигании отходов. Объем твердого остатка, получаемого по схеме высокотемпературного пиролиза, может быть значительно уменьшен. Твердый остаток можно использовать или в промышленности (сажа, активированный уголь и др.). Таким образом, некоторые схемы пиролиза отходов могут быть безотходными.

В основу классификации пиролизных установок положен температурный уровень процесса, так как именно температура в реакторе определяет выход и качество продуктов пиролиза отходов того или иного состава.

Высокотемпературный пиролиз по сравнению с другими методами имеет ряд преимуществ: при нем происходит более интенсивное преобразование исходного продукта; скорость реакций возрастает с экспоненциальным увеличением температуры, в то время как тепловые потери возрастают линейно; увеличивается время теплового воздействия на отходы; происходит более полный выход летучих продуктов; сокращается количество остатка после окончания процесса. Примером низкотемпературного пиролиза может служить метод термической обработки мусора Ландгард, который осуществляется во вращающейся печи при недостаточном доступе кислорода, при этом часть горючих составляющих сгорает.

Сжигание псевдоожиженным слоем

Сжигание исходных отходов хотя и является простым и универсальным методом утилизации отходов, но имеет массу недостатков, главный из которых, большой остаток шлака, высокий уровень образования диоксинов и кислых газов, которые выделяются на стадии газификации и ведут к загрязнению атмосферы из-за большой влажности при большой доле (выше 40%) пищевых отходов. По этим причинам на практике температура в топке не превышает 550 °С.

Более современный способ сжигания -- это сжигание в псевдоожиженном слое. Принцип работы реакторов с псевдоожиженым слоем состоит в подаче горючих газов (воздуха) через слой инертного материала (песок с размерами частиц 1--5 мм), поддерживаемого колосниковой решеткой. При критической скорости потока газа инертный слой переходит во взвешенное состояние, напоминающее кипящую жидкость. Поступившие в реактор отходы интенсивно перемешиваются с инертным слоем, при этом существенно интенсифицируется теплообмен. Температура в реакторе колеблется от 800 до 990 °С в зависимости от материала инертного слоя, т.к. процессы в псевдоожиженном слое проводят при температурах, не приводящих к расплавлению или спеканию реагирующих материалов.

К основным достоинствам способа относятся: интенсивное перемешивание твердой фазы, приводящее практически к полному выравниванию температур, небольшое гидравлическое сопротивление слоя; отсутствие движущихся и вращающихся частей; возможность автоматизации процесса обезвреживания; возможность сжигания отходов с повышенной влажностью.