Особенности и разновидности инсинераторов для утилизации отходов

Применение инсинераторов для утилизации отходов помогает уменьшить негативное воздействие деятельности человека на экологию. Сжигание минерального и органического мусора до золы и очищенного дыма — эффективный метод обезвреживания отходов. Разработаны различные виды высокотемпературных печей, каждая из которых является оптимальным выбором для своей группы отходов.

Что такое инсинераторы для утилизации отходов

Устройство для высокотемпературного обезвреживания твердых, жидких и газообразных отходов называют инсинератором (incinerator) или крематором. Впервые идея была реализована в 1876 году, прототип современных инсинераторов был построен в 1900 году.

Крематоры и инсинераторы используются для безопасного и эффективного обезвреживание разных типов отходов (количество воды не более 40 %) с последующей доочисткой образующихся газов.

Принцип работы устройства — сжигание органической составляющей мусора и выпаривание жидкости. В результате термической обработки первоначальный объем отходов уменьшается в 10 и более раз. Под действием высоких температур помещенный в печь мусор полностью обеззараживается.

Пепел не несет угрозы для окружающей среды и захоранивается на полигонах ТБО.

Предназначены инсинераторы для утилизации отходов следующих видов:

• твердых бытовых или коммунальных (ТБО или ТКО);
• медицинского и фармацевтического мусора, в т.ч. инфицированного;
• биоорганических — трупов бродячих животных, отходов вивариев, служб судебно-медицинских экспертиз;
• непригодных к использованию сельскохозяйственных ядохимикатов;
• шламов, паст, отработанных буровых растворов и смазочно-охлаждающих жидкостей;
• зараженных и нефтезагрязненных почв;
• ила и пульпы с очистных сооружений;
• фальсифицированной продукции;
• секретной документации, продукции Гознака;
• газообразных — промышленных выбросов, биогазов, попутных нефтяных газов;
• жидких — производственных, бытовых, водно-метанольных;
• старогодных шпал — появляются в процессе деятельности железнодорожной отрасли и другие.

Инсинераторы успешно уничтожают резинотканевые изделия, обтирочные материалы, пластиковую, картонную, стеклянную тару, пенопластовые изделия и многое другое.

Технические возможности и принципы выбора модели установки

Инсинераторы нетребовательны к климатическим условиям, они могут работать:

• при температуре от –5 °С до +45 °С;
• в условиях влажности воздуха до 60 %;
• при длительности процесса сжигания до 3 ч.

Технические характеристики

Емкость загрузочной камеры определяется назначением и указывается в техническом задании.

Поступающий на кремацию мусор должен соответствовать следующим требованиям:

• не содержать взрывчатых и легковоспламеняющихся продуктов, а также тугоплавких веществ с температурой пиролиза выше 1100 °С;
• не содержать радиоактивных составляющих;
• количественное содержание хлора и серы не должно превышать 5 % от общего веса мусора;
• влажность утилизируемого не должна превышать 40 %;
• емкости, содержащиеся в мусоре, не должны находиться под давлением.

Независимо от вида устройства и его технических особенностей, все инсинераторы соответствуют требованиям СанПиН и мировым стандартам.

Преимущества и недостатки технологии инсинерации

Любые технологические решения имеют свои сильные и слабые стороны.

Плюсы инсинераторов:

• продолжительный срок службы;
• устройства работают в автоматическом режиме, регулировка процесса осуществляется одним человеком;
• крематор может вырабатывать энергию, ее можно использовать для нагрева воды;
• установка работает с медицинскими отходами всех классов опасности.

Минусы инсинерации:

• высокая стоимость установок;
• необходимость в топливе.

Классификация инсинераторов

Установки для деструкции органически отходов различаются по нескольким параметрам, среди которых используемое в работе топливо, разные модели сжигающей камеры, предназначение для определенных видов отходов.

По типу сжигаемых отходов

Оборудование для высокотемпературного уничтожения мусора производится в нескольких видах.

Судовой. Печь инсинератор уничтожает все виды отходов, образующихся на морских судах. Судовые инсинераторные установки оборудованы камерой сжигания на основе подовой печи, где происходит утилизация мусора, и камерой дожигания образовавшихся в процессе горения продуктов.

Камера дожигания работает при температуре 1500 °С, что обеспечивает полное термическое обезвреживание продуктов горения, а значит, высокую экологичность работы оборудования инсинерации.

Плюсы судовых крематоров:

• просты в эксплуатации;
• безопасны;
• эффективны;
• могут работать в бесперебойном режиме;
• экологически безопасны.

Устройство легко монтируется – судовой инсинератор для утилизации мусора устанавливается на специальные опоры, которые привариваются или крепятся болтами к палубе.

Для медицинских отходов. В учреждениях медицинской направленности постоянно присутствуют большие объемы отходов, относящихся к классам Б и В — инфицированным или потенциально инфицированным, являющимся средой для развития патогенной микрофлоры.

Единственный безопасный метод обеззараживания и обезвреживания медицинских отходов — кремация, термическая деструкция с применением инсинераторной установки, исключающей возможность выброса токсинов в окружающую среду.

Производители инсинераторов для сжигания медицинских отходов гарантируют безопасное уничтожение опасных биоотходов с соблюдением всех санитарных и экологических требований.

Для биологических отходов. Оборудование используется для переработки останков животных (в случае падежа скота), отходов боен, при уничтожении пищевых отбросов или неликвидных продуктов питания.

Для нефтехимических производств. Инсинераторными установками оборудуются крупные предприятия, где есть необходимость в утилизации накапливаемого в процессе деятельности производственного шлама.

Устройства позволяют уничтожить один из наиболее проблемных промышленных видов отходов, в составе которых:

• вода от 30 до 70 %;
• твердая фаза до 30 %;
• отходы продуктов нефтепереработки от10 до 40 %.

Крематоры для нефтехимических шламов оснащаются высокоэффективной системой очистки отходящих газов, что необходимо при сжигании экологически опасных отходов.

По типу топлива

Устройства для высокотемпературной деструкции мусора отличаются по виду топлива, на котором они работают.

Крематоры могут работать:

• на газе — экономные в обслуживании и эксплуатации;
• на дизеле — высокоэффективные, производительные и мощные;
• на твердом топливе, используя отходы деревообрабатывающих производств.

Независимо от используемого топлива, все крематоры оснащаются системой газоочистки.

По типу печи

В зависимости от назначения (типа сжигаемого мусора) устройства производятся с разными камерами сжигания.

Подовая печь. Основное направление использования — медицинские и ТБО.

Крематоры этого типа работают циклически. При равном объеме камеры инсинераторы с подовой камерой отличаются меньшей производительностью (от 50 до 200 кг/ч) и большим расходом топлива, в сравнении с барабанными печами. Преимущество этого типа крематоров — возможность сжигать крупногабаритный мусор без предварительного измельчения.

Печь — многоступенчатая, для последовательной утилизации:

• 1 ступень — прогревание и сушка мусора,
• 2 ступень — горение и частичный пиролиз;
• 3 ступень — полное уничтожение органики и прокаливание золы.

От загрузки отходов до выгрузки золы, перемещение утилизируемого в печи осуществляется с помощью механических шуровок.

Вращающаяся (барабанная) печь. Камера кремации выполнена в виде вращающегося барабана, куда шлаки попадают через устройство автоматической загрузки. Скорость сжигания регулируется дозированно подаваемым воздухом.

Утилизаторы с барабанной камерой сгорания работают непрерывно и требуют постоянной загрузки. Это позволяет достичь максимальной экономичности инсинерации при высокой эффективности и соблюдении всех санитарных и экологических требований.

Циклонно-вихревая печь. Инсинераторы этого типа отличаются высокой эффективностью. Они предназначены для уничтожения жидких и газообразных отходов. Устройство считается наиболее мощным среди других видов печей. В нем утилизируемые продукты перемещаются в камеру сжигания (циклонный реактор) специальным насосом, воздух направляется в печь вихревым потоком. Рабочая температура в кремационной камере — 1500 °С.

Инсинераторы с циклонно-вихревой печью комплектуются камерой солеудаления, куда попадают содержащиеся в жидких фракциях соли.

Печь с колосниковой решеткой. Востребованный вариант производственного муниципального инсинератора. Мусор размещается на движущейся решетке, что обеспечивает наибольшую полноту сгорания. Воздух поступает в печь снизу, проходя через весь объем утилизируемого, что гарантирует полноту сгорания мусора. Образующаяся в процессе деструкции зола падает вниз и попадает в зольную камеру, откуда ее несложно убрать.

Сжигание в кипящем слое. Метод основан на получении двухфазной псевдогомогенной системы «газообразное – твердое». Экономические и экологические параметры утилизации в кипящем слое часто превосходят традиционные методы.

Слабыми сторонами считаются ограничения гранулометрического и морфологического состава утилизируемого мусора, необходимые для образования псевдожидкого «кипящего» слоя.

Используются несколько модификаций «кипящего» слоя:

• стационарный;
• циркулирующий;
• вихревой.

Производительность крематоров для сжигания в кипящем слое — 3–25 т/ч. Рабочая температура — 850–930 °С.

Благодаря более низкой в сравнении с другими печами температурой инсинерации, метод считается более экологичным — снижается количество оксидов азота в отводящих газах, кислотные соединения хлора и серы легче связываются (добавкой известняков в топку).

По способу установки

В зависимости от выполняемых задач, инсинераторные установки могут быть стационарными или мобильными.

Стационарные. Промышленные крематоры различаются по назначению (для медицинских, биологических, нефтехимических, древесных, твердых бытовых и других отходов) и объему загрузочной камеры.

Градация оборудования по объему печи:

• до 50 кг — компактный эргономичный крематор;
• до 100 кг — небольшая печь, чаще всего применяется для ТБО;
• до 200 кг — компактный крематор; преимущественно используется, чтобы сжигать мед-, вет- и биоотходы;
• до 500 кг — достаточно вместительная печь, применяется для уничтожения медицинских и ТБО;
• до 1000 кг — мощный деструктор, обычно оснащается несколькими горелками.

Передвижные. Мобильная версия инсинератора используется в случае, когда целесообразно уничтожить биологические отходы на месте их образования, а не транспортировать их к крематору. В качестве примера — падеж птиц или животных. Передвижной крематор позволяет быстро уничтожить инфицированные останки, что значительно снижает риск распространения инфекции и заражения окружающей среды.

Принцип работы инсинераторной установки

Независимо от технического решения, инсинератор — герметичная система со сложными термическими режимами, вентиляционными установками. Мусор в нем разлагается под действием высоких температур.

Базовые элементы крематора:

• камера сгорания;
• камера дожигания газообразных отходов;
• эффективная газоочистительная система.

Принципиальная схема работы:

1. Мусор направляется в камеру сгорания, где утилизируется при температуре 900–950 °С. Минеральные вещества в виде стерильного пепла остаются в печи.
2. Газообразные продукты сгорания перемещаются в камеру дожигания для окончательного уничтожения.
3. В результате работы газоочистительной системы дым очищается от неприятного запаха и цвета.
4. Бесцветный дым, выбрасываемый инсинератором в атмосферу, не содержит вредных веществ и не вредит экологии.

Уничтожение крематорами мусора позволяет избегать загрязнения окружающей среды вредными и слаборазлагаемыми веществами.

Особенности сжигания различных видов отходов в инсинераторе

Основная функция крематоров — обеспечение безопасного для людей и экологии сжигания отходов. Разные группы мусора для эффективного уничтожения могут потребовать особых условий или дополнительной подготовки.

Биологические отходы. Медицинские и биологические отходы относятся к классам Б и В, они могут содержать патогенную микрофлору и являться источником инфицирования окружающей среды. Для гарантированного уничтожения такой мусор нагревают до 1200 °С с дожиганием продуктов горения во второй камере. Это позволяет гарантированно уничтожить любую микрофлору, а органические вещества разложить до неорганики.

Аналогично ликвидируют пищевые неликвиды и отходы нефтепереработки.

ТБО. Устройства для ликвидации этой группы отходов сжигают мусор при 900 °С, с последующим дожиганием при 1300–1500 °С.

Органический мусор. Для деструкции органики применяют неложные крематоры с минимальным уровнем очистки остатков. Утилизация органики не связана с выделением в окружающую среду токсинов и экологически безопасна.

Инсинераторные установки — эффективный метод ликвидации отходов, не наносящий вреда окружающей среде.