Микроволновый реактор для утилизации опасных отходов

ATON
®
HIGH TECHNOLOGY
NACIONĀLAIS TEHNOLOĢISKAIS INSTITŪTS
Микроволновые реакторы
для утилизации опасных
отходов
«Ничто в природе не исчезает
бесследно, кроме окружающей
нас среды.»
(Леонид С. Сухоруков)
Технология
• Компанией ATON-HT S.A.
• при участии консорциума европейских
научно-технических фирм и институтов,
разработаны и внедрены уникальные
технологи и обезвреживания опасных
отходов в основу которых заложено
применение микроволновых реакторов
• МТТ (Мicrowave Thermal Treatment)
• MOS(Microwave Oxidation System)
Содержание презентации
• Технологии МТТ
• Утилизация асбеста в реакторе «ATON 200»
• Утилизация стойких органических
загрязнений в реакторе «ATON 200»
• Удаление органических загрязнений в
реакторе «ATON 200 HR»
Технологии МТТ
(Microwave Thermal Treatment)
Технология MTT представляет собой совершенно новое явление
в области утилизации отходов.
Суть метода:
Раздробленные и насыщенные специальными препаратами
отходы транспортируются в керамическую камеру реактора, где
подвергаются термообработке в электромагнитном поле при
температурах до 1000C - 1200C. Ориентированные и
концентрированные микроволновые лучи проникают вглубь
вещества и нагревают поступившую смесь по всему объему
одновременно, а добавленные химические препараты
способствуют поглощению микроволн и снижению температуры
реминерализации отходов.
В зависимости от вида отходов в камеру реактора подается или
воздух, или инертные газы.
Газы с камеры реактора газификации поступают в реактор MOS
(Microwave Oxydation System – микроволновая система
окисления), в которой, в присутствии атмосферного кислорода,
производится дожиг с образованием двуокиси углерода и
водяного пара.
Концентрация летучих органических соединений (в пересчете на
углерод) на входе в установку MOS, как правило, около 2000
мг/нм3, а прошедших через MOS - близка к нулю.
Реактор MOS связан с рекуператором, который позволяет
восстановить значительную часть (как правило, более чем на 70%)
энергии, содержащейся в удаляемых газах.
Блок-схема процесса
утилизации отходов
РЕКУПЕРАТОР:
ПОЛУЧЕНИЕ ТЕПЛА
ПОДГОТОВКА
ОТХОДОВ:
РАЗДРОБЛЕНИЕ,
СУШКА И Т.Д.
ГЕНЕРАТОРЫ
МИКРОВОЛНОВЫЕ
РЕАКТОР MOS:
ДОЖИГАНИЕ
УДАЛЯЕМЫХ
ГАЗОВ
РЕАКТОР
МИКРОВОЛНОВЫЙ:
ГАЗИФИКАЦИЯ
ОТХОДОВ
ГЕНЕРАТОРЫ
МИКРОВОЛНОВЫЕ
УДАЛЕНИЕ
ОСТАВШИХСЯ
ГАЗОВ
С помощью описанных систем и технологий разработаны
различные виды утилизации органических отходов, в том числе
утилизация отходов пищевой промышленности, пластмасс, шин,
химических веществ, нефтепродуктов, упаковочных материалов
и медицинских отходов.
Преимущества технологии MTT
• Непосредственный эффективный нагрев отходов по всему
объему одновременно.
• Автоматическая регулировка температуры обрабатываемого
материала в границах от 400C do 2000C независимо от
состава отходов.
• Короткое время нагрева и достижения требуемых
технологических параметров при запуске (1000⁰С примерно за
20 мин).
• Возможность выполнения контролируемого сжигания или
пиролиза.
• Крайне низкий уровень эмиссии опасных субстанций в
окружающую среду.
MTT – это эффективная и безопасная для окружающей среды
технология утилизации опасных отходов.
ATON 200
Микроволновый реактор для утилизации асбестовых отходов
Асбест применялся более чем в 3000 видах промышленной
продукции, прежде всего при производстве строительных
материалов, в частности шифера и труб.
В Латвии количество материалов, содержащих асбест составляет
2,5 млн. т, из них 2,2 млн. т приходятся на шифер.
Применение технологии MTT при утилизации асбеста
комплексно решает проблему охраны среды.
Применение технологии MTT обеспечивает безотходное
производство (рециклинг), когда в результате переработки из
опасных отходов получается продукт, который может быть вновь
использован.
АТОН 200 в момент монтажа.
Реактор построен из пяти
цилиндрических сегментов,
расположенных вертикально
друг над другом. В первый
верхний сегмент поступают
отходы. Следующие три
оснащены генераторами СВЧ
высокой мощности и
антеннами, встроенными в
микроволновую печь реактора.
Последний нижний сегмент
имеет коническую дробилку
для переработанного
материала.
Образующиеся газы через трубопровод поступают в устройство
дожига MOS (Microwave Oxydation System). В MOS газы проходят
через блок из керамики, нагретой с помощью микроволн до
температуры свыше 900ºC.
В момент турбулентного прохождения газов по керамической
камере они дожигаются. Условием успешного дожигания
загрязненых газов является нагрев их до температуры свыше
850ºC и нахождение их при этой температуре не менее 2 секунд.
Горячие очищенные газы удаляются из реактора MOS и
поступают в теплообменник, в котором охлаждаются, а
полученная в результате энергия служит для нагрева воды или
получения водяного пара и генерации электроэнергии.
Благодаря применению реактора MOS отработанный материал и
газы не содержат загрязнений. Все нормы ЕС выполняются в
полной мере.
Снимок под микроскопом.
Волокнистая структура
материалов, содержащих
асбест, вызывающая рак легких
при попадании волокон в них.
Снимок под микроскопом.
Асбестосодержащий материал
после утилизации с помощью
технологии MTT – 100%
отсутствие волокон .
Продукт, полученный в результате утилизации методом MTT, после
раздробления может использоваться в качестве наполнителя при
производстве бетона или как подсыпка при строительстве дорог.
Agregat prądotwórczy
Оборудование,
смонтированное на шасси
автомобиля, может иметь
очень широкое
применение при
ликвидации малых и
средних объемов асбеста,
находящихся в разных,
часто отдаленных, местах.
Предварительные расчеты затрат, связанных с утилизацией
асбеста с применением технологии MTT показывают, что они
сопоставимы с затратами, необходимыми для складирования
и хранения отходов традиционным способом. Это зависит
также и от того, на каком уровне и для каких объемов
переработки будет использована новая технология.
Технические параметры реактора АТОН 200
• питание: 3 х 400 V;
• максимальная мощность (номинальная): 80 кВА
• охлаждение: вода в замкнутой системе с теплообменником и
возможностью рекуперации энергии
• производительность: 250 кг/час и более
• среднее время переработки отходов в реакторе: около 10-15
минут
• мощность микроволновых генераторов: 3kW каждый
• частота электромагнитного поля: 2,45 GHz
• режим работы реактора: круглосуточный
Возможность утилизации отходов асбеста любых видов: твердых,
мягких, содержащие другие строительные материалы (цемент,
гипс, минеральная вата, дерево и др.), включая загрязнения
нефтепродуктами, лакокрасочными материалами и т.д.
Утилизация стойких органических
загрязнений в реакторе «ATON 200»
Преобладающими источниками стойкого органического
загрязнения окружающей среды является производство и
применение некоторых пестицидов, химикатов, а также
непреднамеренная выработка токсичных веществ в ходе сжигания
топлива, отходов и химического производства.
Пестициды (инсектициды, акарициды, гербициды, дефолианты,
фунгициды, регуляторы роста) применяются для защиты растений
от вредителей и болезней, для химической прополки, дезинфекции
и дезинсекции животных, для санитарных целей и т.д.
Более 30% из них содержат сильнодействующие хлор- и
фосфорорганические соединения).
Суть предлагаемого метода:
Сущность плазменно-пиролитического способа утилизации
пестицидов на базе реактора «ATON 200» заключается в
предварительном разложении препаративной формы пестицида
в активной зоне печи первичного пиролиза с последующим
полным разложением молекул действующего токсичного
вещества в реакторе плазматрона.
Наиболее надежное разделение органических и минеральных
компонентов происходит при температуре выше 700 °С.
Ограничения:
Нет строгих ограничений для агрегатного состояния
утилизируемых пестицидов, их чистоте и наличию инородных
включений (тара, земля и др.), многокомпонентности
утилизируемой смеси. Исключением являются ртуть-, мышьяк- и
селен-содержащие препараты, но они, как правило, не хранятся
совместно с обычными препаратами.
Учитывая, что при температуре 600-700 °С происходит
разложение гипса с выделением довольно токсичного и
экологически опасного оксида серы (VI), можно рекомендовать и
иной вариант температурного режима, а именно 540-600 °С.
Незначительное содержание (0,1%) загрязняющих веществ
несущественно скажется на опасность образующегося отхода.
Все выделяющиеся в процессе первичного пиролиза токсичные
вещества полностью разлагаются в реакторе плазматрона.
Образующиеся на выходе закалочного устройства плазмотрона
хлороводород и кислотные оксиды различной степени
окисления полностью поглощаются сорбентами.
Удаление органических загрязнений
в реакторе «ATON 200 HR»
Увеличение добычи, переработки и применения продуктов из
нефти неуклонно влекут за собой прирост случаев
неконтролируемого загрязнения среды нефтью и продуктами ее
переработки. Они становятся одним из главных загрязнителей
вод и грунтов.
Часть нефтепродуктов считается особо опасными для среды,
главным образом с точки зрения потенциального
канцерогенного, мутагенного и токсичного влияния
ароматичных углеводородов.
Поэтому разработка качественного способа очистки
загрязненного грунта является очень важным вопросом.
Утилизация отходов связана с выделением большого
количества энергии, получаемой в процессе сгорания, и
имеет под собой значительную экономическую выгоду.
Однако данный вид утилизации отходов имеет также и
высокую степень риска для среды.
• необходимо знать качественный и количественный состав
отходов, подвергаемых утилизации,
• иметь равномерное распределение температур в реакторе,
• необходимо знать время нагрева,
• иметь контролируемый состав атмосферы газов в реакторе,
• необходимо иметь возможность управления для полного
сжигания отходов.
Для безопасной утилизации органических загрязнений на
основе технологии МТТ был разработан реактор 200 HR,
позволяющий контролировать ход процесса утилизации.
Эскиз конструкции реактора 200 HR
Достоинства реактора ATON 200HR
• Возможность прокаливания любых диэлектрических
материалов при температур до 1200ºC - 1400ºC.
• Возможность осуществлять точный контроль температуры
внутри реактора (для стабилизации температуры).
• Очень короткое время для «запуска» оборудования (1000ºC
можно достичь за время около 20 минут).
• Процесс можно проводить при контролируемой атмосфере,
например, с поступлением воздуха (при сжигании загрязнений)
или в среде нейтральных газов.
• Процесс вращения барабана обеспечивает непрерывное
перемешивание содержимого реактора и равномерное
распределение тепла в обрабатываемом материале).
Достоинства реактора 200HR
• Возможность создания активных центров с помощью
катализаторов в виде керамических гранул. Применение
катализатора ускоряет протекание процессов, понижает
температуру процесса и устраняет опасность загрязнения
токсичными соединениями.
• Для устранения опасных субстанций попутных газов реактор
дополнен утилизацией газов в реакторе 2 MOS.
• Удаление свыше 99% опасных органических соединений в
процессе утилизации.
• После очистки очищаемый материал можно использовать
заново, он не представляет опасности для людей и среды, и что
очень важно, восстанавливает свои прежние свойства.
Прототип реактора ATON 200HR
Прототип реактора ATON 2MOS
Основные технические параметры
реактора “ATON HR”
•
•
•
•
Производительность: 200 - 500 кг/час.
Питание: 3 x 400 V, 35 КВт.
Температура внутри реактора: 800°C - 1100°C.
Время утилизации: от 2 минут до 20 минут (регулировка
скорости оборотов керамического реактора).
• Мощность микроволновых генераторов: подбирается в
области от 12 КВт до 36 КВт.
• Рабочая частота: 2,45 ГГц +/- 25 МГц.
Конструкция реактора HR может быть доработана под
индивидуальный запрос потребителя, с учетом способа и
устройства загрузки, конструкции барабана, времени утилизации,
состава газа, подаваемого в камеру, и т.п.
Химический распад
Термический
Материя неорганическая
Прокаливание
Минерализация
Каталитический
Материя органическая
Сухая дестиляция
Избыток O2
Кальцинация
Окисление
Недостаток O2
Пиролиз
Условия без О2
Карбонизация
Диаграмма возможностей применения реактора ATON 200 HR.
Загрязненный нефтью песок на
входе в реактор ATON 200HR
На выходе реактора ATON 200HR
– чистый песок
Пробы до и после
процесса утилизации
Эластичность работы реактора и возможность
адаптации для специфичных задач, открывает
широкие возможности по применению реактора для
устранения широкой гаммы органических загрязнений
и отходов.
Гераклит утверждал, что в одну
реку нельзя вступить дважды.
Современные экологи утверждают,
что есть реки, в которые нельзя
вступить и раза.
(Евгений Кащеев)
Спасибо за
внимание!