L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ
| Название | СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Мокринский Андрей Викторович, Лаврик Александр Никитович, Протопопов Евгений Валентинович, Волынкина Екатерина Петровна, Соколов Валерий Васильевич, Долгополов Владимир Павлович, Буймов Владимир Афанасьевич, Щеглов Михаил Александрович (RU), Ермолаев Анатолий Иванович, Макарчук Владимир Викторович, Ганзер Лидия Альбертовна, Щеглов Сергей Михайлович |
| Вид объекта патентного права | Изобретение |
| Регистрационный номер | 2287111 |
| Дата регистрации | 10.11.2006 |
| Правообладатель | Открытое акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат" (RU), Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" |
| Область применения (класс МПК) | F23G 5/00 (2006.01), C21C 5/28 (2006.01) |
Описание изобретения
Изобретение относится к способам термической переработки твердых бытовых отходов (ТБО) и может быть использовано в черной металлургии. Способ переработки твердых бытовых отходов в кислородном конвертере включат сжигание ТБО и углеродсодержащих материалов в жидкой шлаковой ванне, продуваемой кислородсодержащим газом. На дно кислородного конвертера загружают смесь горючих нетоксичных компонентов ТБО в окускованном виде с теплотой сгорания 4-15 МДж/кг в количестве 0,5-20 кг/т жидкой стали, заваливают металлолом, присаживают углеродсодержащие материалы и прогревают кислородом с расходом, превышающим номинальный на 0,59-0,73 м3/кг загружаемых ТБО, после чего заливают жидкий чугун и ведут окислительную продувку. В качестве горючих нетоксичных компонентов ТБО используют пищевые отходы, текстиль, резину, кожи, древесные отходы, кости. Использование изобретения обеспечивает совмещение процесса окислительного рафинирования металла и термической переработки ТБО в конвертере. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к способам термической переработки твердых бытовых отходов (ТБО) и может быть использовано в черной металлургии, в частности в кислородно-конвертерном производстве.
Известен способ термической переработки ТБО в печах-котлоагрегатах с колосниковыми решетками /Гречко А.В. Термические методы переработки твердых бытовых отходов: энергозатраты и экологичность // Электрометаллургия, 2000, №8, с.33-39/.
Известный способ позволяет сжигать ТБО и, таким образом, решить проблему их утилизации.
Недостатком известного способа является низкая температура процесса (600-900°С), при которой наиболее интенсивно образуются высокотоксичные соединения типа диоксинов, фуранов и др., кроме того, образуются вторичные твердые отходы (25-30%), зараженные этими ядовитыми веществами, которые требуют захоронения.
Известен способ термической переработки ТБО в агрегатах с жидкой шлаковой ванной /US №4294433, F 27 B 001/20, 1981 г./.
Известный способ позволяет перерабатывать (утилизировать) ТБО в высокотемпературных печах (1200-1400°С и выше), широко распространенных в цветной металлургии и называемых печами Ванюкова (ПВ), характеризуется отсутствием вторичных твердых отходов.
Недостатком известного способа является высокая энергозатратность, вредные выбросы в атмосферу и низкая технологичность процесса, связанная с конкретными факторами регионального характера: строительство или реконструкция агрегатов с жидкой шлаковой ванной для работы по новой технологии, наличие других отходов и их ценность для совместной переработки с ТБО, потребность и объемы в использовании продуктов переработки и т.д.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ термической переработки твердых отходов, включающий загрузку отходов и углеродсодержащего топлива в расплавленную шлаковую ванну, продуваемую кислородсодержащим газом /SU №1315738, 4 F 23 G 5/00, 1987 г./.
Известный способ позволяет осуществить быстрый нагрев ТБО и их сжигание непосредственно в объеме шлакового расплава, исключить выделение при низкой температуре газов, содержащих органические соединения, в том числе таких особо опасных, как диоксины.
Недостатком известного способа являются высокие капиталовложения в проектирование и строительство установок для сжигания ТБО в барботируемом шлаковом расплаве, сложность их промышленной эксплуатации, дополнительные затраты на очистку дымовых газов от пыли и газообразных вредных неорганических соединений, непрерывное удаление из печи образующегося шлака.
Задачей изобретения является снижение капитальных затрат за счет совмещения процесса окислительного рафинирования металла и термической переработки ТБО в действующих металлургических агрегатах.
Задача решается следующим образом.
В способе переработки твердых бытовых отходов, включающем загрузку отходов, углеродсодержащих материалов и продувку кислородом, согласно изобретению после загрузки на дно конвертера твердых бытовых отходов в виде смеси окускованных горючих нетоксичных компонентов ТБО с теплотой сгорания 4-15 МДж/кг в количестве 0,5-20 кг/т жидкой стали, заваливают металлоломом и прогревают кислородом с расходом в пределах 110-200% от номинального, затем заливают жидкий чугун и ведут окислительное рафинирование.
В качестве горючих нетоксичных компонентов ТБО используют пищевые отходы, текстиль, резину, кожи, древесные отходы, кости.
Приведенная последовательность способа термической переработки твердых бытовых отходов в кислородном конвертере позволяет значительно повысить температуру процесса в первые минуты продувки и ускорить наведение первичного железистого шлака, что обеспечивает полное сжигание горючих нетоксичных компонентов ТБО в объеме шлакового расплава и не затрудняет окислительное рафинирование металла.
ТБО предварительно подвергают сортировке с целью отделения ценных, негорючих, токсичных компонентов и/или компонентов, выделяющих в процессе разложения и горения токсичные соединения. Остаточную часть ТБО после сортировки окусковывают с целью повышения плотности и снижения вероятности выноса легких и мелких компонентов из сталеплавильного агрегата. Размеры кусков (брикеты, пакеты, гранулы и др.) должны обеспечивать их удобную укладку в загрузочные устройства, беспрепятственное введение в кислородный конвертер и их полное сгорание в объеме шлакового расплава.
Прогрев кислородом шихтовых материалов после их загрузки на дно конвертера позволяет улучшить процесс шлакообразования, ускорить массообменные процессы между металлом и шлаком, обеспечивает глубокое рафинирование металла от вредных примесей, снижает потери металла с переокисленным шлаком.
Ввод ТБО в прогреваемую часть шихтовых материалов усиливает экзотермический эффект горения углеродсодержащих материалов вследствие наличия в составе ТБО легкозажигаемых и быстросгораемых компонентов (бумага, текстиль и др.) и способствует снижению расхода кислорода благодаря наличию собственного кислородсодержащего газа в органической массе отходов.
Быстрый прогрев ТБО и их сжигание непосредственно в объеме высокотемпературного шлакового расплава полностью исключает образование газообразных высокотоксичных соединений типа диоксинов, фуранов и т.д., не требует дополнительных затрат на очистку дымовых газов от пыли и газообразных вредных неорганических соединений, а также специального удаления из агрегата образующегося шлака.
Теплота сгорания смеси горючих нетоксичных компонентов ТБО определяется соотношением ее составляющих: пищевые отходы, текстиль, резина, кожи, древесные отходы, кости. Применение ТБО с теплотой сгорания менее 4 МДж/кг приводит к "холодному" началу плавки, плохому растворению извести, снижению реакционной способности шлака в начале продувки, замедляет массообменные процессы между металлом и шлаком, не позволяет совместить процесс окислительного рафинирования и термической переработки ТБО в кислородном конвертере.
Использование смеси горючих нетоксичных компонентов ТБО с теплотой сгорания более 15 МДж/кг требует дополнительной сортировки отходов и удаления из смеси низкокалорийных компонентов ТБО (например, пищевых отходов) и увеличивает затраты на термическую переработку ТБО в кислородном конвертере.
При количестве смеси горючих нетоксичных компонентов ТБО менее 0,5 кг/т жидкой стали снижается экзотермический эффект горения углеродсодержащих материалов, что приводит к "холодному" началу плавки, замедляет шлакообразование в первые минуты продувки и затрудняет окислительное рафинирование металла, не позволяет совместить его с термической переработкой ТБО в кислородном конвертере.
При количестве смеси горючих нетоксичных компонентов ТБО более 20 кг/т жидкой стали увеличивается количество образующегося шлака и дымовых газов, выделяющихся при сжигании ТБО, что загрязняет металл вторичными твердыми составляющими, требует дополнительных затрат на очистку дымовых газов от пыли и неорганических соединений и не позволяет совместить термическую переработку ТБО с окислительным рафинированием металла в кислородном конвертере.
При расходе кислорода на прогрев шихтовых материалов менее 110% от номинального, подаваемого на прогрев металлолома снижается экзотермический эффект горения углеродсодержащих материалов и легкозажигаемых и быстросгораемых компонентов ТБО (бумага, текстиль и др.), не обеспечивается необходимый нагрев шихтовых материалов, что приводит к "холодному" началу процесса, замедляет шлакообразование в начале продувки, затрудняет окислительное рафинирование металла и не позволяет совместить его с термической переработкой ТБО в кислородном конвертере.
При увеличении расхода кислорода на прогрев шихтовых материалов более 200% от номинального, подаваемого на прогрев металлолома, снижается степень его усвоения, увеличиваются затраты на окислительное рафинирование металла и термическую переработку ТБО в кислородном конвертере.
Новый технический результат изобретения заключается в достижении оптимальных условий для быстрого наведения первичного железистого шлака непосредственно после заливки чугуна в начале продувки и сжигания горючих нетоксичных компонентов ТБО в объеме высокотемпературного шлакового расплава без образования газообразных высокотоксичных соединений и вторичных твердых составляющих, загрязняющих металл, что позволяет совместить процесс окислительного рафинирования металла и термической переработки ТБО в кислородном конвертере.
Способ реализован на Западно-Сибирском металлургическом комбинате в кислородно-конвертерном цехе №2.
Применение предлагаемого способа термической переработки твердых бытовых отходов в конвертере позволяет снизить капитальные затраты за счет совмещения процесса окислительного рафинирования металла и термической переработки ТБО в действующих металлургических агрегатах.
Формула изобретения
1. Способ термической переработки твердых бытовых отходов, включающий загрузку отходов, углеродсодержащих материалов и продувку кислородом, отличающийся тем, что загрузку твердых бытовых отходов в виде смеси окускованных горючих нетоксичных компонентов с теплотой сгорания 4-15 МДж/кг в количестве 0,5-20 кг/т жидкой стали с углеродсодержащими материалами осуществляют на дно конвертера, заваливают металлолом и продувают кислородом с расходом в переделах 110-200% от номинального, затем заливают жидкий чугун и ведут окислительное рафинирование.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве горючих нетоксичных компонентов твердых бытовых отходов используют пищевые отходы, текстиль, резину, кожу, древесные отходы, кости.
Медаль Альфреда Нобеля