2
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ..............................................................5
ОБОЗНАЧЕНИЯ..........................................................12
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.....................................................19
1. Источники углсродосодсржащих отходов..............................19
2. Технологии термического обезвреживания
углсродосодсржащих отходов.........................................23
3. Сверхадиабатическая газификация углсродосодсржащих отходов........26
3.1. Технологическая схема свсрхадиабатической переработки низкосортных топлив.............................................26
3.2. Теоретические основы свсрхадиабатического процесса.........28
4. Выбор цели и объекта исследований.................................31
4.1. Физическая модель активной среды
свсрхадиабатического процесса................................31
4.2. Выбор кинетических моделей активной среды свсрхадиабатического процесса...................................35
4.3. Выбор математического описания
свсрхадиабатического процесса................................38
ГЛАВА I. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ФИЛЬТРАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ УГЛЕРОДА.....................................40
1.1. Общие закономерности фильтрационного горения....................40
1.2. Физическая модель активной среды зоны горения...................42
1.3. Скорость реакции в потоке реагирующего газа.....................44
1.4. Учет реакции на внутренней поверхности..........................48
1.5. Химические реакции при газификации углерода.....................50
1.6. Гетерогенные реакции горения углерода...........................60
1.7. Условия селективного проведения гетерогенных реакций
при фильтрационном горении углерода..............................61
3
ГЛАВА II. ЗАДАЧА О РЕАКЦИОННОЙ ВОЛНЕ В УСЛОВИЯХ СПУТНОЙ ВЫНУЖДЕННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ГАЗА..................................63
2.1. Постановка нестационарной задачи спутного
фильтрационного горения..........................................63
2.2. Рамки применимости и ограничения модели.........................69
2.3. Стационарная постановка задачи спутного
фильтрационного горения..........................................75
ГЛАВА III. СТАЦИОНАРНОЕ СПУТНОЕ ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ГОРЕНИЕ УГЛЕРОДА РАЗБАВЛЕННОГО
ИНЕРТНЫМИ ДОБАВКАМИ..................................................82
3.1. Стационарная постановка задачи спутного фильтрационного
горения с учетом одной химической реакции........................82
3.2. Распространение волны спутного фильтрационного горения нормальной структуры с ведущей реакцией С + 02 —> С02............86
3.3. Распространение волны спутного фильтрационного горения
инверсной структуры с ведущей реакцией С + 02 —> С02.............96
3.4. Распространение волны спутного фильтрационного горения нормальной структуры с ведущей реакцией С + Уз 02 —> СО.........106
3.5. Распространение волны спутного фильтрационного горения
инверсной структуры с ведущей реакцией С + Уз 02 —> СО..........115
3.6. Обсуждение результатов.........................................122
ГЛАВА IV. СТАЦИОНАРНОЕ СНУТНОЕ ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ГОРЕНИЕ УГЛЕРОДА В ИНВЕРСНОМ РЕЖИМЕ.................................128
4.1. Распространение волны спутного фильтрационного горения
инверсной структуры с ведущей реакцией С + 02—> С02.............129
4.2. Распространение волны спутного фильтрационного горения
инверсной структуры с ведущей реакцией С + Уз 02 —> СО..........139
4.3. Обсуждение результатов.........................................149
4
ГЛАВА V. НЕЕДИНСТВЕННОСТЬ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ФРОНТА ПРИ СТАЦИОНАРНОМ СПУТНОМ ФИЛЬТРАЦИОННОМ ГОРЕНИИ УГЛЕРОДА............................150
5.1. Неединственность стационарных стехиометрических режимов фильтрационного горения многократно разбавленного инертными добавками углерода.............................................150
5.2. Критическое значение расхода газа, при котором реализуется стехиометрическая неединственность первого вида................156
5.3. Критическое значение расхода газа, для стехиометрической неединственности второго вида..................................164
5.4. Неединственность стационарных кинетических режимов
спутного фильтрационного горения углерода......................167
5.5. Параметрическая область существования неединственности стационарных режимов фильтрационного горения
разбавленного инертными добавками углерода.....................169
ГЛАВА VI. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ УГЛЕРОДОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ В СВЕРХАДИАБАТИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ....................................174
6.1. Макрокинетика твердофазных превращений углеродосодержащих материалов в условиях фильтрации газа..........................175
6.2. Нестационарная макрокинетика термодеструкции целлюлозы в
условиях спутной фильтрации газа...............................182
6.3. Моделирование нестационарной макрокинетики при
спутном фильтрационном горении углерода........................187
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ................................................197
ЛИТЕРАТУРА
200
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Распространение волн экзотермического превращения в условиях вынужденной фильтрации газа является одним из видов фильтрационного горения, который очень широко используется на практике. Это и подземная газификация угля и внутри пластовое горение с целью извлечения остаточной нефти и такие многотоннажные производства как обжиг и агломерация руд, доменное производство стали, прямое восстановление железа из обогащенных
РУД-
В настоящее время разработаны и с успехом применяются новые технологии основанные на эффекте фильтрационного горения -самораспростраияющийся высокотемпературный синтез (СВС) неорганических материалов, регенерация катализаторов методом выжигания коксовых отложений, каталитическое превращение в реакторах вытеснения с неподвижным слоем катализатора и фильтрационное сжигание газов.
Отдельный интерес представляет перспектива использования фильтрационного горения для термической переработки низкокалорийных углсродосодержащих материалов с целью утилизации промышленных и бытовых отходов.
Экономически и экологически интересен вариант организации спутного фильтрационное горения, когда направление распространения тепловой волны совпадает с направлением движения фильтрующегося газа.
Такой процесс получил название сверхадиабатического процесса. Основное преимущество сверхадиабатического процесса заключается в рекуперации тепла, которое извлекается из продуктов горения фильтрующимся газом и возвращается в зону реакции. Эффект рекуперации тепла может существенно повысить температуру горения, компенсируя недостаточную калорийность топлива.
6
Преимуществами сверхадиабатического метода термической переработки углеродосодержащих материалов, по сравнению с известными техническими решениями, является: высокий энергетический КПД, позволяющий не только проводить процесс практически без затрат энергии, но и получать тепло из фактически бросового источника; отсутствие вредных веществ в газообразных, продуктах; возможность эффективной переработки некоторых видов низкосортных топлив, которые не могут быть утилизированы другими способами.
Несмотря на большую эффективность процесса сверхадиабатического горения его практическое использование для термической переработки низкокалорийных топлив и углеродосодержащих отходов находится на начальной стадии. Это связано, в том числе, с отсугствием законченной теории, пригодной для инженерных расчетов фильтрационного горения в сверхадиабатических режимах.
Задача теоретического описания термохимических превращений углеродосодержащих материалов также далека от завершения.
В настоящей работе предлагаются макрокинстические модели, которые позволяют качественно и количественно описать термические превращения углеродосодержащих материалов в сверхадиабатичсской волне фильтрационного горения, дать классификацию режимов, предсказать качественное поведение и изменение характеристик системы при варьировании управляющих параметров.
Работа направлена на создание полных распределенных количественных моделей термохимических превращений углеродосодержащих материалов в условиях фильтрации газа.
Цель работы - теоретическое исследование фильтрационного горения и термических превращений углсродосодсржащих материалов в сверхадиабатических режимах с учетом сложных кинетических схем химических реакций.
7
Задачами работы являлось:
• создание оптимальных для расчетов кинетических схем химических превращений углсродосодержащих материалов при термической обработке;
• построение макрокинетической модели превращения углсродосодержащих материалов в потоке газообразного окислителя;
• исследование асимптотическими методами стационарных состояний фильтрационного горения углерода в сверхадиабатичсских режимах;
• анализ влияния управляющих параметров на температурный и скоростной режим распространения волнового фронта при фильтрационном горении углерода;
• численное моделирование режимов установления стационарных состояний, кинетики развития процессов и анализ полученных результатов.
Научнан новизна работы.
Впервые с использованием принципов химической макрокинетики исследованы нестационарные распределенные модели, учитывающие экзотермические твердофазные превращения, пиролиз и газификацию углеродосодержащих материалов, которые имеют место в сверхадиабатических условиях промышленного реактора по переработке углеродосодержащих материалов.
Впервые для стационарной постановки задачи спутного фильтрационного горения в случае преимущественного протекания-одной из двух параллельных химических реакций получены аналитические решения, связывающие расход газа, долю твердого реагента и окислителя в горючей смеси и максимальную температуру во фронте тепловой волны.
Впервые предсказаны области управляющих параметров системы, в которых спутный фильтрационный режим газификации углерода в условиях низких теплопотерь не единственен. Дана классификация возможных неед и нствен и ы х стехиометрических и кинетических режимов спутного фильтрационного горения углерода.
С помощью вычислительного эксперимента, на основе нестационарной макрокинстичсской модели фильтрационного гбрения углерода впервые показана возможность существования неединственных стационарных режимов, распространения волны в случае многократного разбавления углерода и кислорода инертными компонентами.
Научно - практическая ценность работы.
Развитый в настоящей работе подход позволяет изучать неизотермические превращения в системах фильтрационного горения, с целью определения влияния управляющих параметров и расчета оптимальных режимов в реальных условиях, а именно:
- позволяет исследовать переходные и стационарные режимы при слабом теплоотводе,, которые имеют большое значение при моделировании фильтрационного горения в промышленных реакторах;..
- исследовать кинетические закономерности термических превращений и газификации углеродосодержащих материалов при решении задач оптимизации промышленных процессов.
Математическое моделирование имеет большое значение, поскольку экспериментальные измерения и регистрация температурных и концентрационных нолей - трудоемкие и дорогостоящие процедуры.
В рамках математической’ модели обычно проводится обсуждение и интерпретация экспериментальных данных:. .............
Адекватная математическая модель, может не только достаточно точно имитировать действительность, позволяя заменить реальный эксперимент, вычислительным, но и предоставляет существенные возможности, как для предсказания поведения системы, так и для оптимизации условий протекания сложных физико-химических процессов.
Для волн фильтрационного горения с большими абсолютными значениями пространственно-временных масштабов (внутрипластовое горение, подземная газификация угля, доменное производство и утилизация углеродосодержащих
9
отходов) теоретический анализ, по существу, является единственным способом научного подхода к оптимизации процессов, вследствие практической невозможности их лабораторного моделирования.
На защиту выносятся:
1. Макрокинетическая модель твердофазных превращений бурого угля в условиях фильтрации газа.
2. Макрокинетическая модель пиролиза целлюлозы в условиях фильтрации газа.
3. Макрокинетическая математическая модель смутного фильтрационного горения углерода в случае разбавления углерода и кислорода инертными добавками.
5. Аналитические решения задачи смутного фильтрационного горения с учетом двух конкурирующих реакций кислорода с углеродом.
6. Возможность существования неединственных режимов фильтрационного горения углерода.
7. Определение областей значений управляющих параметров, в которых возможна неединственность режимов.
8. Классификация возможных нсединственных стехиометрических и кинетических режимов снутного фильтрационного горения углерода.
Личный вклад автора.
В работе представлены результаты исследований, полученные лично автором в течении 1998-2004 гг. в соответствии с координационными планами научно-исследовательских работ ИПХФ РАН и МИ РАН в рамках проектов РФФИ №99-03-32369, М01-03-06097, №03-03-32752 а также в рамках программы ОМ РАН ".Математические методы в нелинейной динамике ”. Автор непосредственно участвовал в постановке и обосновании основной части исследований, создании математических моделей, получении аналитических и численных решений их обсуждении и формулировании
10
выводов. Макрокинетические исследования проводились в лаборатории макрокинетики гетерофазных процессов Института Проблем Химической Физики РАН (зав. лав. к.ф.-м.и. Е.В. Полианчик). Математические исследования проводились в группе статистической механики Математического Института имени В.А. Стеклова РАН (руководитель группы чл.-корр. РАН, профессор H.H. Боголюбов).
Апробация работы.
Материалы работы докладывались на семинарах отделов Математической физики МИАН и Механики МИАН, ученых советах отдела Горения и Взрыва ИПХФ РАН, ученом совете ИПХФ РАН, а также на следующих конференциях:
1. Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов 99» Москва. 1999.
2. XVIII, XX и XXI Всероссийский симпозиум молодых ученых по химической кинетике. Клязьма. 2000, 2002, 2003.
3. XIII и XV Всероссийский симпозиум «Современная химическая физика» Туапсе. 2001,2003.
4. Всероссийская научная школа по структурной макрокинетике" Черноголовка. 2003.
Публикации автора.
I
По теме диссертации опубликовано 3 статьи и тезисы 5-и докладов.
1. Беккер A.B. Численное исследование математических моделей распределенных физических систем // Международная конференция студентов и аспирантов но фундаментальным наукам «Ломоносов 99». М.:МГУ. 1999. С. 225-228.
2. Беккер A.B., Волкова H.H., Крисюк Б.Э., Полианчик Е.В. Кинетика твердофазных реакций, протекающих в бурых углях в условиях естественного хранения // Сборник тезисов 18 Всероссийского симпозиума молодых ученых по химической кинетике. Клязьма. 2000. С. 40.
11
3. Беккер A.B., Волкова H.H., Гришин Д.В., Полиаичик Е.В., Манелис Г.Б. Макрокинетика саморазогрсва бурого угля в условиях естественного хранения // Химическая физика. 2001. Т. 20, №2. С. 85-91.
4. Беккер A.B., Волкова H.H., Полианчик Е.В. Математическое моделирование пиролиза целлюлозы в условиях фильтрации газа // Тез. док. Современная химическая физика XIII симпозиум. Туапсе. 2001. С. 100.
5. Беккер A.B. Математическое моделирование макрокинетики фильтрационного горения углерода // Тез. док. XX Всероссийского симпозиума молодых ученых но химической кинетике. Клязьма. 2002. С. 45-46.
6. Беккер A.B., Полианчик Е.В., Глазов С.В. Неединственность стационарных режимов при фильтрационном горении углерода // Тез. док. XXI Всероссийский симпозиум молодых ученых по химической кинетике. Клязьма. 2003. С. 76.
7. Беккер A.B., Полиаичик Е.В., Волкова H.H. Исследование условий селективного проведения реакций при фильтрационном горении углерода // Тез. док. XV Всероссийского Симпозиума-"Современная химическая физика". Туапсе. 2003. С. 190-191.
8. Беккер A.B., Полианчик Е.В. Неединственность стационарных стехиометрических режимов фильтрационного горения твердого углерода, разбавленного Si02 Н Всероссийская научная школа по структурной макрокинетике. Черноголовка: ИСМПМ РАН. 2003. С. 10-12.
Объем и структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, изложения и обсуждения результатов (шесть глав), выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 210 листах машинописного текста, содержит 335 формул, 12 таблиц, 29 рисунков и 134 библиографических ссылки.
ОБОЗНАЧЕНИЯ а - аргумент гета-функции;
А - коэффициент, К;
В - безразмерный коэффициент;
с - теплоемкость, Дж/(моль К);
с £ - средняя теплоемкость газа, Дж/(моль К);
С/ - теплоемкость твердого инсрта, Дж/(моль К);
ср - теплоемкость компонента при постоянном давлении, Дж/(моль К);
ск - теплоемкость твердого реагента и твердого инсрта, Дж/(моль К); с5 - теплоемкость конденсированной фазы, Дж/(моль К); сс - удельная теплоемкость газа, Дж/(кг К); си - удельная теплоемкость угля, Дж/(кг*К); с а.-удельная теплоемкость целлюлозы, Дж/(кг К);
С/дг - удельная теплоемкость инертного твердого наполнителя, Дж/(кг К);
[С] - доля испрорсагировавшего реакционноспособного вещества;
(I - диаметр сферических частиц пористого слоя, м;
с1° - начальный диаметр реакционноспособных сферических частиц, м; А0- постоянный диаметр сферических частиц пористого слоя, м;
л
О - коэффициент диффузии газа в объеме между твердыми частицами, м /с; Г>1 - коэффициент диффузии газа внутри твердого пористого материала,
|
О} - коэффициент диффузии 7-го компонента газа, м/с;
-длительность инициирующего теплового импульса, с;
Е[ - энергия активации /-ой реакции, Дж/моль;
Ер- 170912 - температурный коэффициент, Дж/моль;
-у
д - ускорение свободного падения, м/с“;
С - расход компонента, моль/(м2с);
С0 - общий расход газа, моль/(м2 с);
♦ О
С - критическое значение расхода газа, моль/(м с);
13
Н - удельная энтальпия, Дж/моль;
I - мольная доля инерта в твердом топливе; к - константа скорости реакции, м/с;
к0-прсдэкспоненциальный множитель, м3:|'3/(с Па(5мольп !); к{ - константа скорости /-ой химической реакции, моль/(м2 с); к о - прсдэкспоненциальный множитель, моль/(м2 с);
к о ( - прсдэкспоненциальный множитель константы скорости /-ой химической реакции, моль/(м с);
к , - константа скорости реакции, 1/с;
к о I - прсдэкспоненциальный множитель константы скорости /-ой химической реакции, 1/с;
ке[— эффективная константа скорости реакции, м/с; прсдэкспоненциальный множитель, 1/(с Па);
Чг
ке/2~ прсдэкспоненциальный множитель, 1/(с Па );
к0р- 1.2532Н09 предэкспонснциальный коэффициент; к/- коэффициент фильфации, Па с/м“;
КР- безразмерная константа равновесия;
Ку - безразмерная константа равновесия реакции диссоциации у-го вещества на одноатомные газы;
— толщина ирогре'гого слоя за счет кондуктивной и лучистой теплопроводности, м;
1Ь - толщина волны горения, м;
18 -толщина прогретого слоя за счет конвекции, м;
/к - ширина зоны реакции, м;
/у - толщина прогретого слоя, м;
- длина слоя, м;
Ьк - верхняя оценка ширины зоны реакции, м;
т - объем пустот в единице объема слоя (пористость или порозность);
14
М - начальное мольное соотношение углерода и инерта в твердом топливе; Мс - молярная масса углерода, г/моль;
Мр - молярная масса твердого реагента, г/моль;
Мс - молярная масса газа, кг/моль; п0 - количество твердых частиц в единице объема, 1/м3; р, - безразмерное парциальное давлениеу-го компонента; р/ - безразмерное парциальное давление продуктов реакции;
Р - давление газа, 11а;
Ро - постоянное давление газа в среде, Па;
Р} - парциальное давление /-го компонента, Па;
Р/ - парциальное давление продуктов реакции, Па;
Р°02 - начальное парциальное давление кислорода в газе, Па; д - расход газа, кг/(м с);
дх - кондуктивный тепловой поток вдоль направления распространения волнового фронта, Вг/м2;
дех - поток теплопотерь с единицы длины в зоне прогрева, Вт/м ;
() - тепловой эффект реакции при постоянном давлении, Дж/моль;
<2я - полный тепловой эффект, Дж/кг;
д ГуI /дг- скорость поглощения (или выделения)у-го компонента в элементе объема газового потока в результате протекающей в элементе объема /-ой химической реакции, моль/(м3 с);
Р = 8.3144 - молярная газовая постоянная, Дж/(моль К);
5/ - реакционная поверхность пор, отнесенная к единице объема
л
конденсированного материала, м /м ;
5ед. - внешняя реакционная поверхность, отнесенная к единице объема
реакционного пространства, м2/м3;
* 2 /
S ех- внешняя удельная реакционная поверхность, м /г;
I - время, с;
/д — длительность инициирующего теплового импульса, с;
15
- характерное время протекания реакций, с;
/„ - время прохождения теплового фронта через диаметр зерна, с;
1а - время прогрева твердой фазы за счет теплообмена между зерном засыпки и газом, с;
- время прогрева твердой фазы за счет теплопроводности, с;
Т - температура, К;
Ґ — максимальная температура во фронте волны, К;
То - исходная температура твердого топлива, К;
Тад- адиабатическая температура, К;
ТА - амплитуда импульса нагрева, К;
Ть~ температура горения, К;
Тс~ время исследования процесса, с;
Ттах - амплитуда импульса нагрева, К;
Тг - температура, соответствующая границе между зоной прогрева и реакции, К;
и - скорость распространения волновог о фронта, м/с;
V- скорость фильтрации газа, м/с;
]У{- скорость і-ой химической реакции, моль/(м3 с);
- скорость твердофазной реакции, с'1; х — пространственная координата, м;
У - начальная мольная доля кислорода в газе; а - мольная доля окислителя в газе;
Оо - начальная мольная доля компонента в газе; асо - мольная доля СО в газе; асо2 - мольная доля С02 в газе; ао2 - мольная доля кислорода в газе;
агс - мольная доля кислорода в газообразных продуктах горения;
«5 - коэффициент, характеризующий скорость теплопотерь из зоны конверсии, Вт/(м3К);
16
ау- объемный коэффициент теплообмена между конденсированной фазой и газом, Вт/(м3 с К);
Д - показатель степени в кинетическом законе;
АСР- изменение удельной теплоемкости системы, Дж/(моль К);
ААН° — изменение стандартной энтальпии, Дж/моль;
АР - перепад давления в пористом слое толщиной Ь, Па;
Аг - промежуток времени, с;
АТ - отклонение температуры во фронте от адиабатической, К;
£о~ глубина внутреннего реагирования, м;
беге- относительная доля нспрорсагировавшсго кислорода по отношению к первоначальной доле кислорода во втекающем в зону реакции 1"азе;
Ф-скорость выделения или поглощения компонента, моль/(м3с);
?] - показатель степени в кинетическом законе;
Я - коэффициент теплопроводности, Вт/(м К);
- коэффициент теплопроводности газа, В г/(м К);
Д*-теплопроводность горючей смсси при 7=7*, Вт/(м К);
К- эффекгивный коэффициент лучистой теплопроводности, Вт/(м К4);
Я5 - эффективная теплопроводность твердого материала, Вт/(м К);
Я.50 - теплопроводное гь твердого материала, Вт/(м К);
/л - сгехиометрический коэффициент;
/Лр - стехиомезрический коэффициент; у - скорость газового потока, м/с; в - тета-функция; р - плотность, моль/м3;
р 0су 7 - начальная средняя плотность реакционного твердого компонента, моль/м3;
Рс;;- реальная плотность реакционного твердого компонента, моль/м3.
17
Pcvj — средняя плотность реакционного твердого компонента, моль/м3;
о
pFVj — средняя плотность реакционного твердого компонента, г/м ;
р? - плотность газа, моль/м3;
p/v' — плотность твердого инерта в среде, моль/м ;
Pj - плотностьу-го компонента в газовом потоке, моль/м3;
pw - плотность твердого реагента в среде, моль/м3;
р5 - плотность твердой коксовой частицы, моль/м3;
pso - плотность исходного твердого топлива, моль/м ;
pVj — средняя плотность у-го компонента в газовом потоке, моль/м3;
Л
ри - количество угля в единице объема пористой среды, кг/м ;
Ро - количество газа в единице объема пористой среды, кг/м3;
Р/ЛГ - плотность инертного твердого, кг/м3;
Ра - плотность целлюлозы, кг/м3;
а-постоянная Стефана-Больцмана, 5.67- 10"s Вт/(м2К4);
Т/< - время, за которое доля непрореагировавшего углерода уменьшится в “е” раз, с;
(о - показатель степени в законе лучистой теплопроводности;
£ - доля непрореагировавшего углерода;
- доля непрореагировавшего углерода в твердых продуктах горения;
Вех - критерий малости внешних теплопогерь в реакционной волне;
Fo - критерий Фурье;
Se — критерий Семенова;
Nu - критерий Нуссельта;
Реп- отношение диффузионного потока к конвективному;
Ре/- критерий безнапорного приближения;
Реу - критерий безгравитационного приближения;
критерий слабого влияния реагента малой концентрации;
у- критерий для узкой зоны реакции;
0-тета-функция;
9Я - критерий однотемпературности модели;
0Г - критерий температурной однородности зерна.
ИНДЕКСЫ
Л' - конденсированная фаза;
£ - газ;
Н - высокотемпературный режим;
Ь - низкотемпературный режим;
7?-твердый реагент;
1-твердый инертный материал;
А - газообразный окислитель;
Р - газообразные продукты;
С - конденсированный углерод;
02 - кислород;
СО - одноокись углерода;
С02 - углекислый газ; у,у- номер компонента;
і,к - номер химической реакции.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
19
1. Источники углеродсодержащих отходов
Западные страны начали активно заниматься переработкой промышленных отходов (ПО) и твердых бытовых отходов (ТБО) еще в 60-е годы прошлого века. В течение 10 лет в США, Японии, Германии, Франции и Швейцарии была создана разветвленная инфраструктура, по сбору, сортировке ш первичной переработке отходов и построены высокопроизводительные мусоросжигательные заводы.
В европейских, государствах 40% отходов превращают биологической обработкой в органические удобрения, 10% сжигают на мусоросжигательных заводах, 50% отходов захоранивают в третьих странах [1].
В России мусоросжигательные заводы появились только десять-пятнадцать лет назад в Москве, Санкт-Петербурге и некоторых других- крупных городах. Мусоросжигательные заводы, построенные по. западным лицензиям и требующие первичной сортировки твердых бытовых отходов, не приспособлены к российским условиям. В результате отсутствия первичной сортировки отходов заводы по сжиганию мусора работают эпизодически, объем сжигания не превышает 2% от объема ТБО.
Ежегодно на предприятиях Российской Федерации образуется около 90 млн. тонн токсичных промышленных отходов* из которых 87 млн. тонн относятся к III и IV классам опасности [2]. Количество отходов потребления в России 300-400 кг/год на душу населения. На полях аэрации образуется примерно 50 кг/год канализационного ила на одного человека. Также на одного человека приходится около 20 кг/год изношенных шин.
Последние годы нефтешламы - отходы II класса опасности - не принимаются на захоронение из-за переполнения полигонов промышленных отходов. Нефтеперерабатывающие заводы, нефтебазы, локомотивные и вагонные депо железнодорожной отрасли вынуждены накапливать нефтешламы
- Київ+380960830922