Комбинированное сжигание потоков различных промышленных отходов в топках котлов. Часть 1

Прямое факельное сжигание потоков промышленных отходов непосредственно в камерах сгорания теплогенерирующих установок позволяет значительно снизить потери тепловой энергии, а также капитальные затраты на обустройство тепловых агрегатов без применения предварительных топок. Однако, учитывая все более жесткие экологические нормы при сжигании различных видов топлива, представляется актуальным определить оптимальные условия горения в зависимости от состава продуктов утилизации. В статье отмечено, что решение задачи организации качественного сжигания потоков промышленных отходов может быть только комплексным. С одной стороны, необходимо получить экологически чистые продукты сгорания, а с другой – процесс утилизации отходов должен быть энергетически эффективным. Рассмотрены этапы реализации проектов энергетически полезной утилизации промышленных отходов при соблюдении установленных экологических норм выбросов загрязняющих веществ. Проведен анализ исходных горючих химических веществ, входящих в состав твердых, жидких и газообразных отходов промышленных технологий. Выделены основные классы топлив, определяющих реакции горения. Рассмотрены глобальные химические реакции и механизмы окисления. Определены горючие свойства, химический состав и степень воздействия продуктов сгорания промышленных отходов на экологию в зависимости от содержания различных исходных веществ. Наиболее сложным аспектом при пламенной утилизации потоков промышленных отходов является наличие вредных веществ различных классов опасности. Изучены условия для достижения полного сгорания топлива, стехиометрия и условия равновесия для различного соотношения воздух/топливо (в зависимости от состава топлива) при неполном сгорании. Приведены анализ продуктов неполного сгорания и классы опасности соответствующих загрязняющих веществ.  Определено  максимальное  значение  коэффициента  φ,  за  пределами  которого в однородной смеси должен образоваться твердый углерод.

1. Картамышева, Е. С. Новые технологии переработки отходов производства в современном мире / Е. С. Картамышева, Д. С. Иванченко // Молодой ученый. 2017. № 51. С. 115–118.

2. Бернадинер, М. Н. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов / М. Н. Бернадинер, А. П. Шурыгин. М.: Химия, 2000. 272 с.

3. Добрего, К. В. Численное моделирование слоевого горения двухфазной системы «горю-чая жидкость – твердое топливо» / К. В. Добрего, И. А. Козначеев // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 3. С. 247–263. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-3-247-263.

4. Экологические нормы и правила ЭкоНиП 17.01.06-001-2017. Охрана окружающей среды и природопользование. Требования экологической безопасности. Официальное издание. Минск: Минприроды, 2017. 139 с.

5. Гламаздин, П. М. Экологические аспекты модернизации водогрейных котлов большой мощности / П. М. Гламаздин, Д. П. Гламаздин, Ю. П. Ярмольчик // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2016. Т. 59, № 3. C. 249–259. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2016-59-3-249-259.

6. Faulstich, M. 11. Fachtagung Thermische Abfallbehandlung / M. Faulstich, B. Bilitewski, A. I. Urban. Kassel: Kassel University Press, 2006. 350 p.

7. Niessen, W. R. Combustion and Incineration Processes. Applications in Environmental Engineering / W. R. Niessen. 4th Edition. Boca Raton: Taylor and Francis Group, LLC, 2010. 798 p. https://doi.org/10.1201/EBK1439805039

8. Warnatz, J. Combustion. Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation / J. Warnatz, U. Maas, R. W. Dibble. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2006. 299 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540-45363-5

9. Кан, Р. Введение в химическую номенклатуру / Р. Кан, О. Дермер : пер. с англ. Н. Н. Щербиновской, под ред. В. М. Потапова, Р. А. Лидина. М: Химия, 1983. С. 139–140.

10. Acetaldehyde / M. Eckert et al. // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley, 2006. https://doi.org/10.1002/14356007.a01_031.pub2

11. Шабаров, Ю. С. Органическая химия / Ю. С. Шабаров. М.: Лань, 2011. 848 с.

12. Лисицын, В. Н. Химия и технология промежуточных продуктов / В. Н. Лисицын. М.: Хи-мия, 1987. 368 с.

13. Беззубов, Л. П. Химия жиров / Л. П. Беззубов. 3-е изд. М.: Пищевая промышленность, 1975. 280 с.

14. Whitford, D. Proteins: Structure and Function / D. Whitford. Wiley, 2005. 542 pp.

15. Joos, F. Technische Verbrennung / F. Joos. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2006. 907 p. https://doi.org/10.1007/3-540-34334-2

16. Lackner, M. Handbook of Combustion / M. Lackner, F. Winter, A. K. Agarwal. Weinheim: Wiley-VCH, 2010. Vol. 1: Fundamentals and Safety. 499 p. https://doi.org/10.1002/9783527628148

17. Lackner, M. Handbook of Combustion / M. Lackner, F. Winter, A. K. Agarwal. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co, 2010. Vol.3: Gaseous and Liquid Fuels. 466 p. https://doi.org/10.1002/9783527628148

18. Ярмольчик, Ю. П. Механизмы образования и методика расчета выбросов загрязняющих веществ при сжигании природного газа в зависимости от эмиссионного класса горелок / Ю. П. Ярмольчик // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 6. С. 565– 582. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-6-565-58.

19. Law, C. K. Combustion Physics / C. K. Law. New York: Cambridge University Press, 2006. https://doi.org/10.1017/cbo9780511754517

20. Najmi W.M. W.A. Comparison of Combustion Performance bitween Natural Gas and Medium Fuel Oiln [Electronic Resource] / W.M. W.A. Najmi, A. M. Arhosazani // International Conference on Energy and Environment (ICEE) 2006. Mode of access: https://www.researchgate.net/publication/241124165_Comparison_Of_Combustion_Performance_Between_Natural_Gas_And_Medium_Fuel_Oil_At_Different_Firing_Settings_For_Industrial_Boilers

21. Tsuji, H. High Temperature Air Combustion / H. Tsuji. Boca Raton: CRC Press LLC, 2003. 424 p. https://doi.org/10.1201/9781420041033

22. Charles, E. The John Zink Hamworthy Combustion Handbook / E. Charles, Jr. Baukal. Boca Raton: Taylor & Francis Group, LLC, 2013. 452 p. https://doi.org/10.1201/b15101

23. Peters, N. Technische Verbrennung / N. Peters. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2010.

24. Lackner, M. Handbook of Combustion / M. Lackner, F. Winter, A. K. Agarwal. Weinheim: WILEY-VCH, 2010. Vol. 2: Combustion Diagnostics and Pollutants. 546 p.

25. Turns, S. R. An Introduction to Combustion. Concepts and Applications / S. R. Turns. 2nd Edition. New York: McGraw-Hil, 2000. 676 p.

26. Watt, L. J. The Production of Acetylene from Methane by Partial Oxidation / L. J. Watt. University of British Columbia. 1951.

27. Rvu, J. Y. Polychlorinated Dibenzo-p-Dioxin (PCDD) and Dibenzofuran (PCDF) Isomer Pat-terns from Municipal Waste Combustion: Formation Mechanism Fingerprints / J. Y. Rvu, K. C. Choi, J. A. Mulholland // Chemosphere. 2006. Vol. 65, Issue 9. P. 1526–1536. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2006.04.002