CC BY
712. Захаров А.Г., Максимов А.И., Титова Ю.В. // Успехи химии. 2007. Т. 76, № 3. С. 260 - 278;
Zakharov A.G., Maksimov A.I., Titova Yu.V. // Russ Chem Rev. 2007. V. 76. N 3. P. 235-251.
3. Акишев Ю.С. В кн.: Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Т. VIII-I. Химия низкотемпературной плазмы / Отв. редакторы Ю.А. Лебедев, Н.А. Платэ, В.Е. Фортов. М.: Янус-К, 2005. С. 463 - 501.
Akishev Yu.S. In book: Encyclopedia of low-temperature plasma. V. VIII-I. Chemistry of low-temperature plasma. Ed.Yu A. Lebedev, N. A. Plate, V.E. Fortov. M.: Yanus-K. 2005. P. 463 - 501 (in Russian).
4. Akishev Yu.S., Deryugin A.A., Kochetov I.V., Napartovich A.P., Trushkin N.I // J. Phys. D: Appl. Phys. 1993. V. 26. P. 1630-1637.
5. Бобкова Е.С., Гриневич В.И., Исакина А.А., Рыбкин В.В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2011. Т. 54. Вып. 6. С. 3 - 17;
Bobkova E.S., Grinevich V.I., Isakina A.A., Rybkin V.V. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2010. V. 54. N 6. P. 3 - 17 (in Russian).
6. Chiang W., Richmonds C., Sankaran R. // Plasma Sources Sci. Technol. 2010. V. 19. N 3. doi: 10.1088/09630252/19/3/034011
7. Yokoyama T., Hamada S., Ibuka S., Yasuoka K., Ishii S. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2005. V. 38. N 11. P. 1684-1689
8. Ding Yi., He D., Shirai H. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. V. 42. N 12. doi: 10.1088/0022-3727/42/12/125503
9. Belmonte T., Arnoult G., Henrion G., Grievs T. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2011. V. 44. N 36. doi: 10.1088/0223727/44/36/363001.
10. Akishev Yu., Grushin M., Diatko N., Kochetov I., Napar-tovich A., Trushkin N., Tran Minh Duc, Descours S. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. N 23. doi: 10.1088/00223727/41/23/235203.
11. Jacobs T., Carbone E., Morent R., De Geyter N., Reniers F., Leys C. // Surface and interface analysis. 2010. V. 42. P. 1316-1320. doi: 10.1002/sia.3319.
12. Gonzalez E., Barankin M.D., Guschl P.C., Hicks R.F. //
Langmuir. 2008. V. 24. N 3. P. 12636 - 12643.
13. Gonzalez E., Hicks R.F. // Langmuir. 2009. V. 26. N 5. P. 3710 - 3719.
14. Fridman G., Friedman G., Gutsol A., Shekhter A.B., Vasilets V.N., Fridman A. // Plasma Process. Polym. 2008. V. 5. N 6. P. 503-533.
15. Vasilets V.N., Gutsol A., Shekhter A.B., Fridman. A. //
High Energy Chemistry. 2009. V. 43. N 3. P. 229-233.
16. Рыбкин В.В., Смирнов С.А., Титов В.А., Аржаков
Д.А. // Теплофизика высоких температур. 2010. Т. 48. № 4. С. 498 - 503;
Rybkin V.V., Smirnov S.A., Titov V.A., Arzhakov D.A. //
High Temperature. 2010. V. 48. N 4. P. 476 - 481.
17. Збинден Р. Инфракрасная спектроскопия высокополи-меров. М.: Мир. 1966. 355 с.;
Zbinden R. Infrared Spectroscopy of High Polymers. New York and London: Acaremic Press. 1964. 355 р.
18. Рыбкин В.В., Менагаришвили С.Д., Максимов А.И., Менагаришвили В.М. // Теплофизика высоких температур. 1994. Т. 32. № 6. С. 955-957;
Rybkin V.V., Menagarishvili S.D., Maximov A.I., V.A., Menagarishvili V.M. // High Temperature. 1994. V. 32. N 6. P. 933 - 935.
19. Шикова Т.Г., Титов В.А., Смирнов С.А., Рыбкин В.В.
// 3-й Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии: Сборник материалов. Иваново. Ивановской гос. хим.-технол. ун-т. 2002 . T. 1. С. 75 - 78; Shikova T.G., Titov V.A., Smirnov S.A., Rybkin V.V. // Proceedings of 3 Int. Symp. on Theoret. and Appl. Plasma Chemistry. Ivanovo. ISUCT. 2002. V. 1. P. 75-78 (in Russian).
20. Titov V.A., Petrov A.E., Shikova T.G., Fedorova A.D., Artemenko A., Choukourov A. // The Fourth Central European Symposium on Plasma Chemistry. August 21 - 25. 2011. Zlatibor. Serbia. Book of Abstracts. Belgrade: Faculty of Physics. 2011. P. 139 - 140.
НИИ Термодинамики и кинетики химических процессов, кафедра технологии приборов и материалов электронной техники
УДК 504.064.4; 658.567
А.Л. Моссэ, Г.Э. Савченко*, В.В. Савчин, А.В. Ложечник
МОБИЛЬНАЯ ПЛАЗМЕННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ УНИЧТОЖЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ ОТХОДОВ
(Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси, ООО"Плазмактор",
* ООО «ТехЭкоПлазма) e-mail: mosse@mail.qip.ru, geos2@rambler.ru
Разработана и создана опытная мобильная плазменная установка для переработки токсичных отходов различного происхождения. Тестированы технологии переработки и уничтожения модельных смесей реакционных масс и осадков сточных вод.
Ключевые слова: мобильная установка, токсичные отходы, тестирование технологий
Введение. Загрязнение окружающей среды отходами производства - одна из наиболее острых проблем промышленно развитых стран
мира. Многие из накопленных отходов обладают свойствами токсичности, мутагенности, канцеро-генности, пожароопасности и могут сказаться как
на здоровье населения в регионах их складирования, так и привести к возникновению глобальных чрезвычайных ситуаций экологического характера с непредсказуемыми последствиями.
Разработка новых методов переработки и уничтожения отходов различного происхождения является в настоящее время одной из актуальнейших научно-технических задач, требующей незамедлительного решения, практическое значение которой неоспоримо.
Использование для уничтожения токсичных отходов низкотемпературной плазмы позволяет увеличить минимальную температуру термокаталитического пиролиза в реакционной зоне основного аппарата до 1900-2500 К и выше, исключив тем самым протекание в газовой фазе реакций с образованием высокотоксичных галоген-содержащих соединений: фосгена, диоксинов, по-лигалогенированных бифенилов и фуранов.
Целесообразность и эффективность создания плазменных мобильных установок обоснованы тем, что процессы накопления отходов и их переработки являются, преимущественно, периодическими. Особенно это характерно для малых и средних предприятий, для которых создание собственных устройств для переработки отходов экономически нецелесообразно. Возможно три варианта решения данной проблемы:
а) сбор и транспортировка отходов в стационарные пункты централизованной переработки;
б) создание мини-установок на конкретном предприятии;
в) изготовление мобильных установок и использование их на условиях аренды.
Целью настоящей работы является обобщение информации о некоторых результатах по разработке и созданию мобильных плазменных установок для переработки и уничтожения токсичных жидких или газообразных отходов различного происхождения. Возможна также переработка дисперсных отходов, но пока эта работа находится на стадии подготовки.
Варианты исполнения. Идея разработки и создания мобильных не плазменных комплексов известна достаточно давно. Так, например, немецкой фирмой GmbH «Schulzverfaren techniks» разработана мобильная система переработки отходов, таких как осадки сточных вод. Также, МосНПО «РАДОН» (Россия) создана мобильная не плазменная установка для переработки жидких РАО. Приступить к работам по созданию плазменных мобильных установок удалось только в начале 2000-ых годов.
Мобильная плазменная установка. Фирмой E.S.T. Ltd, при участии Plasmactor Co. Ltd,
изготовлена и введена в эксплуатацию опытно-промышленная плазменная установка по утилизации токсичных химических отходов. Монтаж установки выполнен в 20-и футовом транспортируемом автомобильном контейнере. Установка предназначена для переработки широкого спектра органических и неорганических отходов, легко адаптируется к переработке различных видов сырья. Основными преимуществами данной системы являются ее мобильность, простота и безопасность при сборке и эксплуатации, незначительные эксплуатационные расходы. С целью достижения максимальной эффективности переработки отходов, система управления позволяет регулировать рабочие параметры установки, такие как расход перерабатываемого сырья, степень перемешивания материала с плазменным потоком, время нахождения компонентов отходов в плазменном реакторе, достаточное для деструкции токсичных веществ. Технологическая установка, структурная схема которой приведена на рис.1, включает в себя: устройство для подачи химических отходов, плазменный реактор с электродуговым плазмотроном постоянного тока типа ПДС-3, систему закалки, основную абсорбционную систему, экологическую абсорбционную систему.
Г N ( \ /" N
3 Плазменный
Отходы реактор Закалка
V > V У
Основная абсорбционная система
£
Отходящие газы
Экологическая абсорбционная система
Рис. 1. Принципиальная схема мобильной опытно-промышленной плазменной установки по утилизации токсичных химических отходов, созданной на фирме E.S.T. Ecological Systems Ltd
Fig. 1. Principal scheme of mobile pilot plasma set-up on utilization of toxic chemical wastes created by E.S.T. Ecological Systems Ltd firm
Процесс переработки отходов является непрерывным. При подведенной электрической мощности 50 кВт, количество подаваемого по схеме противотока сырья регулируется от 20 до 40 л/час. Исходное сырье - отходы химических производств, может быть газообразным, жидким или в виде суспензии. Плазмообразующий газ - воздух. Среднемассовая температура на выходе из сопла плазмотрона 4000 - 5000 К, температура в плазменном реакторе 1500-1700°С, закалка в сис-
теме охлаждения обеспечивает снижение температуры до 300-400°С. В основной абсорбционной системе происходит абсорбция галогенов, содержащихся в отходах, - хлора и брома, с последующим охлаждением смеси отходящих газов до температуры 80°С. Экологическая адсорбционная система предназначена для финишной очистки и охлаждения отходящих газов до температуры 50°С. Более полная информация о конструктивных решениях и параметрах работы установки (вариант 1) представлены в [1].
Второй вариант установки выполнен в виде отдельного плазменного модуля, который подключается в систему очистки отходящих газов, существующую на конкретном предприятии. Этот вариант установки представлен на рис. 2.
В промышленном масштабе на предприятиях химической промышленности уже в течение нескольких лет эти установки используются для реализации процессов переработки хлористого метилена (CH2Cl2), метилхлорида (CH3Cl), BU heavies (отходы химического производства) и Rimon heavies (отходы химического производства). Последние два специфических вида отходов представляют собой соединения, состоящие из молекул, содержащих: углерод, водород, фтор, хлор, азот и кислород. Анализ газовой фазы на выходе из системы газоочистки установки, выполненный независимой компанией, показал практически полное отсутствие токсичных соединений.
Общий атомарный состав BU heavies: С=90 %, 0=0,1 %, F=0,12 %, H=9,4 %, 0=0,1 %, N=0,1 %. Растворителем является ксилен.
Общий атомарный состав Rimon heavies: С=59 %, Cl=5,2%, F=18,6%, H=1,2%, 0=8,9%, N=4,1%. Растворителем является толуол.
Некоторые результаты работы представлены в табл. 1.
Таблица1
Результаты обработки различных химических отходов
Table 1. Treatment results of various chemical wastes
Параметры Хим. отходы
BU heavies (slurry) Rimon heaves (slurry) Метилен-хлорид CH2Cl2 (L) Метил-хлорид CH3Cl (g)
Мощность (кВт) 22,5 22,5 29 29
Удельные энергозатраты (кВт/кг) 1,2 1,2 0,8 0,6
Температура плазмы (°С)
~3100 ~3100 ~3100 ~3100
Расход воздуха на плазмотрон (м3/ч) 12,6 12,6 12,6 12,6
Степень превращения (%) 99 99,5 99,2 99,9
Рис. 2. Плазменный модуль установки для переработки гало-геносодержащих отходов компании E.S.T.ltd (вариант 2) Fig. 2. Plasma module of set-up for treatment of halogen-contaning wastes of E.S.T.ltd company (version 2)
Анализ газовой фазы на выходе из установки выполнялся внешней компанией «Ecological laboratories A.P.Ltd».
Для реализации программы «Создание предприятия по изготовлению плазмотермических комплексов (стационарных и мобильных), предназначенных для уничтожения опасных токсичных отходов», компанией «ТехЭкоПлазма» (Москва, РФ) проведена работа по проектированию и изготовлению опытного образца мобильной плазменной установки для переработки токсичных отходов - МПУ-01/50.
Установка предназначена для переработки газообразных и дисперсных отходов, а также отходов образующихся в виде диспергированных растворов, и предназначена для реализации процессов переработки (сжигания, пиролиза) органических жидких отходов различного происхождения (токсичные галогеносодержащие отходы, пестициды с истекшим сроком годности, стойкие органические загрязнители (СОЗ), реакционные массы, образующиеся при уничтожении конверсионных отходов и др.). Технология переработки отходов с использованием мобильной установки заключается в их термической деструкции низкотемпературной плазмой (нейтральной, окислительной, восстановительной) при значениях сред-немассовых температур в зоне пиролиза -1500^1700 К, последующей закалкой продуктов пиролиза воздухом или водой, охлаждением, очисткой и последующей утилизацией продуктов очистки отходящих газов.
В отличие от известных, разработанных и эксплуатируемых за рубежом аналогичных устройств [1, 2], выбранное техническое решение, одновременно с мобильностью, предполагает ее модульное исполнение, как по всей технологической схеме, так и по отдельным элементам. Это позволяет на одной фундаментальной базе, в качестве которой используется 20-футовый транспортный контейнер, компоновать различные варианты технологической схемы для переработки широкого спектра органических и неорганических отходов.
Основными преимуществами созданного устройства являются ее мобильность, простота и безопасность при монтаже и эксплуатации, возможность использования непосредственно в месте сбора и накопления отходов. В предложенных и реализованных вариантах (1 и 2) комплектации состав оборудования установки оптимизирован по производительности и габаритам, что необходимо для мобильных установок с ограниченной базовой системой. С целью достижения максимальной эффективности переработки отходов, система управления позволяет регулировать рабочие параметры установки, такие как расход перерабатываемого сырья, степень смешивания материала с плазменным потоком, время нахождения компонентов отходов в плазменном реакторе, достаточное для деструкции токсичных веществ, расход воздуха на закалку, количество продуктов процесса в закалочных устройствах, а также работу системы газоочистки (расход воздуха и поглощающего раствора в скруббере, орошающего раствора в ионно-обменном фильтре и т.д.).
Разработана конструкторская документация, изготовлены узлы и детали, выполнен монтаж и тестирование работы установки с использованием в качестве отходов модельных смесей токсичных отходов и сточных вод промышленного производства[3, 4].
В основу разработки конструкторской документации на установку положены требования, обеспечивающие необходимые технические характеристики установки: среднемассовая температура плазменной струи на выходе из сопла плазмотрона 4000-5000°С; температура в зоне сжигания (или пиролиза) отходов в интервале 1500-1700°С (зависит от состава отходов); время удержания продуктов пиролиза в реакторной зоне более 2 с, степень разложения токсичных отходов на установке - 99.98 %.
В состав установки входят: плазмотрон, противоточный плазмохимический реактор, источник электропитания и поджига плазмотронов, системы газо- и водоснабжения, система газоочистки, система управления технологическим процессом (пульт управления и диагностики, устройство регулировки потоков газа, датчики расхода, датчики давления, датчики температуры, сильноточные приводы и др.). Принципиальная технологическая схема установки показана на рис. 3.
Рис. 3. Принципиальная схема мобильной плазменной установки для уничтожения отходов: 1 - компрессор воздушный, 2 - плазменный реактор, 3 - закалочный модуль, 4 - плазмотрон, 5 - источник электропитания, 6 - центробежно-барботажный аппарат, 7 - ионообменный фильтр, 8 - вытяжной вентилятор и выхлопная труба, 9 - емкость для сбора и охлаждения поглощающего раствора, 10 - калорифер с принудительным охлаждением, 11 - емкость жесткой охлаждающей воды с системой теплообменников, 12 - емкость с
жидкими отходами Fig 3. Principal scheme of mobile plasma set-up for wastes destruction: 1- air compressor, 2 - plasma reactor, 3 - hardening module, 4- plasmatron, 5- power source, 6- centrifigual- bubble device, 7-ion-exchange filter, 8- exhaust fan and exhaust pipe, 9 -volume for collection and cooling of absorbing solution, 10 -heater with forced cooling, 11 - volume of hard cooling water with heaters systems, 12 - volume of liquid wastes
Установка оснащена устройствами и приборами, позволяющими регулировать мощность плазмотрона, расход плазмообразующего газа, количество подаваемых отходов, расход воздуха на закалку, количество продуктов реакции в закалочной камере, а также работу системы газоочистки (расход воздуха и поглощающего раствора в вихревом скруббере, орошающего раствора в ионно-обменном фильтре). Давление воздуха, требуемого для работы установки, обеспечивается автономным воздушным компрессором с фильтром тонкой очистки (от паров масла) и блоком подготовки (осушки) воздуха. Для сглаживания пульсаций давления воздуха используется ресивер. Разряжение, создаваемое дымососом, регулируется специальным шибером. В случае необходимости дополнительное количество воздуха для дожигания и охлаждения потока отходящих газов может подаваться от внешней цеховой системы или от специальной воздуходувки. Отходы подаются и диспергируются пневматической форсункой.
Для нагрева перерабатываемых отходов используется электродуговой плазмотрон линейного типа, номинальной мощностью 50 кВт [5]. Оптимальный расход плазмообразующего газа -воздуха 15 м3/час, расход технической воды на охлаждение плазмотрона - 150-200 г/с, коэффициент полезного действия 70 %, температура плазменной струи на выходе из сопла плазмотрона 4300-5000 К. Основной особенностью плазмотрона является ступенчатый выходной электрод, состоящий из двух цилиндров различных диаметров d2 и d3, причем d3 > d2 и отношение d3 М2 =2, что обеспечивает фиксацию длины электрической дуги. Внезапное расширение канала создает такие аэродинамические условия за уступом, при которых преимущественное шунтирование дуги происходит непосредственно за зоной срыва потока. Этим обеспечивается постоянство средней длины дуги, в достаточно широком диапазоне изменения определяющих параметров, таких как ток дуги, расход газа и его давление (при фиксированных значениях L2 и d2). Вольт-амперная характеристика плазмотрона при работе от источника электроснабжения УПР-4010 в рабочем диапазоне параметров - возрастающая. При этом реализуется устойчивое горение дуги без балластного сопротивления в электрической цепи при электрическом КПД, близком к единице.
Плазменный реактор противоточного типа, в котором плазменная струя и жидкие или газообразные отходы, диспергируемые форсункой, подаются навстречу друг другу.
Дожигание и охлаждение отходящих газов выполняется в закалочном трехсекционном моду-
ле, путем подачи дополнительного воздуха (вариант 1). Температура отходящих газов на входе в систему газоочистки, в зависимости от режимов работы установки, изменялась в диапазоне от 150 до 520°С.
Очистка отходящих газов реализуется сочетанием двух аппаратов, центробежно-барботажного аппарата - ЦБА (вихревого скруббера) и ионно-обменного фильтра. Анализ выбрасываемых в атмосферу отходящих газов выполнен газоанализатором «Эксперт Универсал».
Поддержание параметров технологического процесса производится в ручном режиме за счет применения исполнительных механизмов. Необходимые значения параметров установки (расходов, температур, разряжения, и др.) поддерживаются системой управления, состоящей из пульта управления источником питания плазмотрона, датчиков температуры, расхода газа, воздуха и воды. Эти же элементы, а также дополнительные исполнительные механизмы, обеспечивают безопасность функционирования установки.
Тестирование технологии переработки модельных и реальных отходов. Выполнен этап пусконаладочных работ и проведено тестирование технологических процессов. В качестве отходов использовались: модельная смесь дизельного топлива и воды в соотношении 60:40, и смесь изо-пропилового спирта с водой в соотношении 50:50, моделирующие состав конверсионных отходов, а также промышленные сточные воды производства эпоксидных смол ООО «КОЛТЕК-спецреагенты».
Химический состав и теплофизические свойства отходов использованных на этапе пуско-наладочных работ промышленных сточных вод: плотность при 20°С, 1.1-1.2 г/см3, содержание примесей: толуол 2 г/л, эпихлоргидрин 0.4 г/л, хлористый натрий 15 г/л, смолистые вещества 0.7 г/л, взвешенные вещества 250 г/л.
Измеряемые параметры работы установки: Сила тока на дуге плазмотрона, А 110 - 210 Напряжение на дуге плазмотрона, В 200 - 320 Расход плазмообразующего газа -воздуха, нм3/час 15 - 18
Суммарный расход воды на охлаждение, г/с 715 Производительность по подаваемым отходам, кг/час 8.0 - 50.0 Расход газа - воздуха на закалку, м3/час 100 нм3/ч 100 нм3/ч Температура отходящих из реактора газов, на входе в ЦБА, °С 120 - 500 Суммарное количество газов, выходящих из установки, м3/час 1300
Расчетные параметры работы установки: - температура плазменной струи 4000 -
- подведенная электрическая мощность к 5000 °С.
плазмотрону 45-65 кВт; В табл. 2 представлен состав отходящих
- полезная мощность, вложенная в плазмо- газов на выходе из установки. образующий газ 35 - 40 кВт;
Таблица 2
Состав отходящих газов
Подаваемый материал Соединение
СО, мг/м3 NOx, мг/м3 SO2, мг/м3 H2S, мг/м3 CH, мг/м3
При использовании в качестве сырья смеси дизельного топлива и воды 200-2140 130-145 240-280 0 - 54 0 - 284
При использовании в качестве сырья промышленных сточных вод - 300-390 160-220 45 - 160 12 - 14
При использовании в качестве сырья смеси изопропилового спирта и воды 730-1500 190-360 - 3,0 10 - 16
Для обеспечения полного сжигания модельной смеси (дизельного топлива и воды) необходимого состава, требуется подача дополнительного воздуха от цеховой магистрали или дополнительной воздуходувки типа D 060М, производительностью 1300 м3/час воздуха при давлении примерно 0,1 МПа. При переработке промышленных сточных вод параметры работы установки обеспечивают необходимый состав отходящих газов, а в качестве конденсированного продукта образуются соли, которые оседают в реакторе и требуют периодического удаления. Рентгенофазо-вый анализ солей показал наличие только №С1.
Переработка имитационных составов, содержащих с использованием фторд калия. Технологический процесс реализован на установке, выполненной по варианту 2, где дожигание и закалка отходящих газов проводятся в специальной камере дожигания. Установка прошла испытания с использованием имитационных составов содержащих химические элементы, аналогичных составу реакционных масс (РМ). Имитатор реакционной массы - взвесь 10% фторида калия (KF) в дизельном топливе (ДТ). Фторид калия является токсичным веществом 2 класса опасности.
* J4Ê.
Рис. 4. Мобильная плазменная установка для переработки отходов МПУ-02/50 (вариант 2) Fig. 4. Mobile plasma set-up for treatment of wastes MPU-02/50 (version 2)
На рис. 4 представлен 2-й вариант компоновки плазменной установки в транспортном контейнере. В табл. 3 представлены параметры работы установки при переработке имитационного состава конверсионных отходов, содержащих фторид калия.
Таблица 3
Параметры работы установки при переработке имитационных составов с использованием фтористого калия
Table 3. Operating parameters of set-up for treatment of simulating compositions using the potassium fluoride
№ п/п Параметры работы установки Ед. изм. Кол-во
1 Электрическая мощность плазмотрона кВт 60
2 Производительность по отходам кг/час 22,4
3 Продолжительность испытаний час 21
4 Суммарное количество переработанных отходов кг 470
5 Концентрация фтор-ионов в воде ЦБА мг/л 645
6 Количество минеральных веществ в воде ЦБА мг/л 4х106
7 Суммарное количество минеральных веществ в воде ЦБА кг 4,0
8 Количество сухих газов на выходе из установки м3/час 1000
9 Концентрация пыли в сухих газах на выходе из установки мг/м3 25,8
10 Суммарное количество пыли в сухих газах на выходе из установки кг/час 0,542
11 в Концентрация фтор-ионов конденсате выхлопной трубы г/л 12,0
12 Температура газов на выходе из установки оС 85
В продуктах на выходе из плазменного реактора и камеры дожигания не обнаружено фтористого калия, он весь удаляется с дымовыми га-
зами, как в чистом виде, так и частично в составе силикатов на основе материала футеровки.
Для обеспечения более эффективного дожигания отходящих газов, закалочный модуль заменен камерой дожигания. В этом случае токсичные продукты удаляются из реактора и конденсируются в системе охлаждения.
Основная масса минеральных примесей остается в конденсате, образующимся в дымовой трубе, который сливается в специальную емкость.
При наличии конденсации, как дополнительной очистки газов, целесообразно отводить их в подскрубберную емкость и вторично использовать.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Создана опытная мобильная плазменная установка (вариант 1 и 2) для переработки токсичных отходов различного происхождения. Электрическая мощность - 50 кВт, производительность по подаваемым жидким отходам (смесь дизельного топлива и воды, промышленные сточные воды, смесь изопропилового спирта и воды, имитационные составы с использованием фтористого калия) 30-50 кг/час, суммарный объем отходящих газов от 1300 до 2600 м3/час.
Для нагрева перерабатываемых отходов используется электродуговой плазмотрон линейного типа, работающий от стандартного источника электропитания с возрастающей вольтамперной характеристикой. Номинальная мощность плазмотрона - 50 кВт, оптимальный расход плазмообра-зующего газа - воздуха 15 м3/час, расход технической воды на охлаждение плазмотрона - 150-200 г/с, коэффициент полезного действия 70%, температура плазменной струи на выходе из сопла плазмотрона 4300-5000 К.
Смешение и нагрев отходов осуществляются в плазменном реакторе противоточного типа, где плазменная струя направлена навстречу диспергированному потоку отходов, подаваемому пневматической форсункой. Дожигание и охлаждение отходящих газов выполняется в специальной камере дожигания, путем подачи дополнительного воздуха через закалочный модуль. Тем-
пература отходящих газов на входе в систему газоочистки 150 - 400 °С. Очистка отходящих газов реализуется сочетанием двух аппаратов, центро-бежно-барбатажного аппарата - ЦБА (вихревого скруббера) и ионообменного фильтра.
Для обеспечения полного дожигания отходящих газов, образующихся при уничтожении модельных смесей и реальных отходов, дополнительная подача воздуха осуществляется от цеховой магистрали или дополнительной воздуходувки типа D 060M, производительностью 1300 м3/час воздуха при давлении примерно 0,1 МПа.
На установку получены: санитарно-эпидемиологическое заключение на технические условия, заключение промышленной безопасности, разрешение Ростехнадзора на применение установки на химически и взрывоопасных промышленных объектах.
На способ и устройство получен патент
РФ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Mosse A.L., Simon Y., Savchin V.V., Zinovenko IN. //
Proceedings of 4 Int. Conf. Cooperation for solution of waste problems. Kharkov. Ukraiine. 2007. P. 80-82 (in Russian).
2. Zhdanok S.A., Mosse A.L. Plasma methods for wastes processing. Plasma Assisted Decontamination of Biological and Chemical Agents. Springer Science + Business Media B.V. 2008. P. 143-149.
3. Mosse A.L., Savchenko G.E., Sauchyn V.V., Lozhachnik
A.V. // Proceedings of 6 International Conference on Plasma Physics and Plasma Technology. Minsk. Belarus. 2009. P. 608-611 (in Russian).
4. Моссэ А.Л., Савченко Г.Э., Ложечкин А.В, Савчин
B.В. // Материалы конференции Международной ассоциации по твердым отходам (ISWA) "Передовые технологии переработки и захоронения отходов: ориентиры применения и критерии выбора". М. 31 мая-2 июня. 2011. МВЦ «Крокус Экспо»;
Mosse A.L., Savchenko G.E., Lozhechnik A.V., Savchin V.V. // Proceedings of Conf. of Int. Association on Solid Wastes. Advanced Technologies of wastes treatment and burial: application guidelines and choise parameters. M. 31 May-2 June. 2011. MVTs Krokus-Expo (in Russian).
5. Моссэ А.Л // Препринт №6. ИТМО. Минск. 1988. C. 40. Mosse A.L. // Preprint N 6. ITMO. Minsk/ 1988. P. 40 (in Russian).
