Плазмохимический реактор для уничтожения токсичных  отходов

Плазменная технология уничтожения отходов

При современном уровне развития промышленности проблема переработки отходов приобретает первостепенное значение. В большинстве стран с каждым годом вводятся новые законы, ужесточаются экологические нормы. Крупные промышленные компании и муниципальные структуры в этой ситуации вынуждены вкладывать значительные средства в уничтожение отходов. C каждым годом cоздание экологически безопасных технологий переработки отходов приобретает все большую инвестиционную привлекательность.

Далеко не все виды отходов могут быть утилизированы традиционным сжиганием в мусоросжигательных печах. Например, при обычном сжигании углеводородов, содержащих галогены, образуются высокотоксичные диоксины. Поэтому наиболее токсичные виды отходов помещаются в спецхранилища ввиду их крайней опасности и в связи с отсутствием технологий их утилизации. Наиболее перспективной технологией утилизации токсичных веществ является плазмохимическая технология, основанная на высокотемпературном плазмохимическом воздействии и полном разложении утилизируемых продуктов с помощью дуговой плазмы с получением полезного продукта, синтез-газа, который представляет собой смесь водорода и оксида углерода и является ценным энергетическим сырьем.

Основным преимуществом плазмохимической технологии является универсальность по отношению к типу вещества и малые габариты, позволяющие создать передвижные технологические модули. Однако, широкое практическое распространение плазменных технологий сдерживается отсутствием надежных дуговых плазмотронов с достаточным ресурсом непрерывной работы. Существующие плазмотроны, как правило, требуют для работы использования в качестве плазмообразующего дорогостоящего инертного газа, в то время как оптимальным, с точки зрения плазмохимических реакций, плазмообразующим газом является водяной пар. Электрическая дуга в мощных плазмотронах приводит к интенсивной эрозии электродов. Плазменные установки приходится часто останавливать для замены электродов. Нами разработан принципиально новый плазмотрон не имеющий каких-либо ограничений на ресурс электродов. На базе нового плазмотрона разработан плазмохимический реактор для утилизации самых опасных органических отходов.     

Плазмохимический реактор: базовая идея

Внутри герметичного корпуса две реакционные камеры со специальными ваннами. (см. схему). В ванны загружается металлический лом. Электрическая дуга зажигается между этими ваннами и металл в них плавится. Отходы подаются на поверхность расплавленного металла. Плазмохимическая реакция газификации протекает в камерах реактора при температуре 1300оС. Продукты газификации выводятся из камер плазмохимического реактора и поступают в систему газоочистки. Во время работы на поверхности металла образуется слой расплавленного шлака. Шлак удаляется по мере накопления или непрерывно. По сравнению с плазмохимическими реакторами использующими традиционные плазмотроны, новый реактор обладает рядом стратегических преимуществ:

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА:

• Полное отсутствие эрозии электродов.
  Поверхность расплавленного металла, который служит электродами, не подвержена эрозии, поэтому новый плазмохимический реактор не имеет ограничений на ресурс работы электродов.
• Возможность использования водяного пара в качестве плазмообразующего газа.
  В известных аналогах в качестве плазмообразующего газа используются аргон, азот или воздух. Затем, соответственно, воздушная или азотная плазма смешивается с реагентами - паром и отходами. Для повышения эффективности работы реактора необходимо в качестве плазмообразующего газа использовать пар. Однако использование пара приводит к интенсивной эрозии электродов. В нашем случае использование в качестве электродов жидкого металла позволяет использовать пар в качестве плазмообразующего газа.
• Возможность практически неограниченного увеличения мощности.
  Известно, что для увеличения мощности плазмотронов приходится увеличивать разрядный ток. Увеличение разрядного тока также приводит к интенсификации процесса эрозии электродов. Использование жидких электродов, не подверженых эрозии открывает новые возможности для наращивания мощности плазмотронов.

КОНКУРЕНТНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА:

Демонстрационная версия

Предназначен для уничтожения высокотоксичных, в том числе и негорючих, отходов в плазме водяного пара. Реактор работает при пониженном давлении, что полностью исключает вероятность попадания продуктов разложения отходов в атмосферу.

Мощность электрической дуги до 200 кВт Плазмообразующий газ азот, воздух, CO2, водяной пар Расход плазмообразующего газа 3-5 г/с Производительность до 100 кг/ч Рабочая температура в реакционных камерах 1300С

Промышленный образец

Мощность - 500 киловатт (0.5 МВ) Производительность - до 1500 тонн токсичных отходов в год

  Результаты испытаний

Испытания реактора проводились по следующей схеме. Жидкие хлорсодержащие отходы подавались в реакционную камеру на поверхность расплава. В результате реакции газификации, взаимодействия пара с отходами, образуются синтез газ (смесь водорода, CO и HCl). Полученный синтез газ подвергается быстрому охлаждению закалке, одновременно проходя очистку от HCl в центробежно-барботажном аппарате.

Схема газификации запрещенного трансформаторного масла. В экспериментах измерялась концентрация диоксинов в полученном синтез газе. Результаты в таблице.

Компания «Международный Научный Центр по Теплофизике и Энергетике» :

Тел./факс: +7 383 330-55-48, 330-55-64