Создание технологии и универсального высокопроизводительного комплекса для термического уничтожения твердых и жидких опасных химических и медицинских отходов.

В отчете представлен анализ научно-технической литературы по высокотемпературным процессам уничтожения опасных отходов, очистки дымовых газов от вторичных загрязняющих веществ, а также приведены материалы научно-исследовательских работ выполненных в области разработок инсинераторов по обезвреживанию высокотоксичных химических и медицинских отходов, а также исследования выполненные авторами этих работ в процессе создания и внедрения, отечественных инсинераторов и их основных систем, агрегатов и механизмов за последние 15 лет.

Анализ научно-технических материалов показывает, что при сжигании отходов, содержащих хлорорганические соединения, в камерах сгорания (печах, инсинераторах и т.п.) происходит образование супертоксикантов –полихлордиоксинов и полихлордибензфуранов (диоксинов).
Образование диоксинов вызвано наличием плохо перемешанных окислительных и восстановительных потоков, образующихся при сгорании твердых отходов, даже при среднемассовом избытке кислорода воздуха. Одновременно с этим явлением наблюдается высокое содержание оксида углерода на выходе из печи сжигания.
Турбулентное смешение дымовых газов в реакторах-дожигателях при повышающей температуре 1200-1300ºС за счет сжигания дополнительного топлива в дутьевом воздухе позволяет снизить концентрацию диоксинов в ДГ и на вызоде их из дожигателя в 10 – 15 раз, а оксида углерода более, чем 20 раз.
Разработана методика расчета охлаждаемого лопаточного аппарата вращающихся барабанных печей. Эта работа показала, что возможно создать лопаточный аппарат, который значительно увеличит производительность и качество процесса горения в барабанных вращающихся печах. Повышение эффективности горения связано с возможностью подачи воздуха к отходам в процессе перемешивания и их продвижения вдоль барабана печи. Расчеты показывают, что при температуре в печи ~1000 °С, теплосъем с лопатки составляет ~ 6500 Вт, что позволяет осуществить теплообмен и их охлаждение водовоздушным калорифером, либо непосредственно воздухом. При этом водяные насосы либо вентиляторы должны быть установлены непосредственно ан вращающемся барабане и оборудованы токосъемником, обеспечивающим подачу электроэнергии к насосам или вентиляторам.
Разработанная схема обеспечивает охлаждение лопаточного аппарата до температур не превышающих 550 °С, т.е. обеспечивает долговременную и надежную его работу. Данная работа может быть использована не только при проектировании мусоросжигательных печей, но и клинкерных печей в строительной индустрии.
Выполненный анализ существующих конструктивных и теплотехнических схем показал, что возможно выполнить минимизацию их габаритно-весовых характеристик. На базе двух выбранных конструктивных схем, горизонтальной и вертикальной, разработана математическая модель, в результате использования которой получены основные характеристики всех элементов котла, которые позволяют выдать техническое задание на его проектирование.
Выполненная работа позволит более чем в два раза габаритные и весовые характеристики котла- утилизатора по сравнению с серийно выпускаемыми котлами с аналогичными технико-экономическими характеристиками.
В процессе выполнения настоящей работы проведен анализ технологического процесса термического уничтожения высокотоксичных отходов, динамики его протекания с целью определения важных параметров и их характеристик для системы контроля и управления;
проведен анализ существующих средств контроля и автоматики с целью определения наиболее эффективного с точки зрения функциональных и экономических показателей, в результате которого определена приборная баз для создания системы – это средства, выполненные в стандарте micro-PC;
разработана структура аппаратно-программной системы контроля, мониторинга и управления УВК;
разработана структура программного обеспечения и проведено макетирование аппаратно-программных подсистем АПМКУ и программных средств контроля и мониторинга;
разработано техническое задание на ОКР по созданию АПМКУ для УВК.
АПМКУ для УВК обеспечивает реализацию всех функций в соответствии с ТЗ. Он представляет собой конструктивно законченный модуль, оформленный в виде монтажного шкафа выполненного в дизайне шкафов системы УВК, в котором размещена аппаратура системы с контроллером размещенном в каркасе OCTAGON SYSTEM с блоком питания. Система с помощью кабелей соединяется с пультом управления технологическим процессом, измерительной аппаратурой и ПК. Для контроллера и ПК разрабатывается специальное программное обеспечение.

1. Разработка эскизного проекта опытного образца УВК для термического уничтожения твердых и жидких опасных химических и медицинских отходов в том числе:
1.1. общий вид (ВО) камеры сжигания (вращающаяся печь) с:
  1.1.1. механизмом подачи отходов в камеру сжигания;
  1.1.2. камерой загрузки;
  1.1.3. камерой выгрузки и топкой.
1.2. общий вид котла-утилизатора;
1.3. общий вид пылеуловителя (ПРП);
1.4. общий вид абсорбера (скруббера) химической очистки;
1.5. общий вид камеры дожигания;
1.6. ведомость эскизного проекта;
1.7. общий вид плазмотрона (остекловывателя).
2. Разработка макета раздела «Охрана окружающей среды».
3. Пояснительная записка к эскизному проекту.
4. Разработка технической документации аппаратно-программного модуля контроля и управления (АПМКУ):
  4.1. техническое описание аппаратной части;
  4.2. техническое описание программного обеспечения;
  4.3. техническое описание системы технического и экологического мониторинга;
  4.4. Рассмотрение технической документации АПМКУ на НТС.
5. Выполнение расчетов тепломассообмена аппаратов очистки отходящих дымовых газов.
6. Разработка «Руководства по эксплуатации УВК».
7. Проведение патентных исследований.
8. Разработка программы и методики предварительных и приемочных испытаний.
9. Создание безреагентной технологии уничтожения опасных химических и медицинских отходов.

Результатом работ по 3 этапу явилось изготовление основного и вспомогательного оборудования универсального высокопроизводительного комплекса для термического уничтожения твердых и жидких химических и медицинских отходов:
1. камеры сжигания.
2. механизма подачи отходов в камеру сжигания.
3. камеры загрузки.
4. камеры выгрузки.
5. системы подогрева и подачи жидких отходов.
6. котел-утилизатор
7. пылеуловитель ПРП
8. абсорбер (скруббер) химической очистки
9. термохимический реактор (камера дожигания)
10. топки
11. плазмотрона (остекловывателя)
12. системы дробления и транспортировки твердых отходов
Изготовлен аппаратно-программный модуль контроля и управления (АПМКУ),
Разработано и отлажено программное обеспечение АПМКУ.
Испытания АПМКУ и отладка программы произведены на испытательном стенде, моделирующем технологический процесс, осуществляемый УВК.
В соответствии с разработанной конструкторской документацией перечисленное оборудование изготовлено и принято комиссией ЗАО «ТД «Турмалин».
Изготовленное оборудование, готовое к монтажу, размещено на производственных площадках.
В процессе разработки конструкторской документации и по результатам испытаний оборудования были внесены и реализованы предложения по совершенствованию технологического процесса и его аппаратного оформления. Соответствующие изменения внесены в конструкторскую документацию.
Разработанный и изготовленный универсальный высокопроизводительный комплекс будет установлен и запущен в эксплуатацию на полигоне в г. Киров, что позволит в значительной мере решить проблему уничтожения опасных химических и медицинских отходов в городе и области.

Краткое описание выполненных работ:

1. Выполнены предварительные испытания согласно «Программе и методике испытаний», а именно:
1.1. Выполнена корректировка конструкторской документации УВК по итогам предварительных испытаний.
1.2. Выполнена корректировка и отладка аппаратно-программных средств АПМКУ в составе УВК.
2. Выполнены приемочные испытания в соответствии с «Программой и методикой испытаний» с проверкой соответствия полученных параметров УВК Техническому заданию.
2.1. Выполнена корректировка технологической и конструкторской документации по результатам приемочных испытаний включая АПМКУ.
3. Выполнена разработка и актуализация бизнес-плана по коммерциализации УВК на 2009-2011 годы.