Рис.3.5. Продукты плазменной переработки отходов
Плазменная переработка отходов с электродуговым плазмотроном представлена на рис. 3.6.
Рис.3.6. Схема с электродуговым плазмотроном
Твердые бытовые отходы при этой технологии обрабатываются потоком плазмы с температурой 1200ºС и выше. При такой температуре смолы не образуются, а токсичные отходы разрушаются.
Перед началом плазменной переработки бытовые отходы предварительно готовятся и измельчаются, после чего загружаются в приемный бункер. Оттуда сырье посредством шнекового загрузочного устройства поступает в непосредственно в реактор. Там отходы движутся сверху вниз, поочередно проходя этапы сушки и пиролиза. Необходимая температура протекания процесса поддерживается за счет работы плазмотрона, который получает питание от электрической сети. Энергия электрической дуги плазмотрона превращает газ в плазму с высокой теплопроводностью и теплоемкостью. Проходя через плазму, органические соединения распадаются на углекислый газ, водяной пар, азот, водород, моноксид углерода и водяной пар. Образовавшаяся газовая смесь поступает в верхнюю часть реактора, где отдает свое тепло твердым отходам. За счет этого и происходит их термодеструкция. Для накапливания шлака предназначена нижняя часть реактора. Обычно там он находится в виде расплава и должен периодически удаляться специальным устройством.
Обезвреживание отходов плазменным методом может выполняться двумя путями:
посредством ликвидации особо опасных высокой токсичности отходов плазмохимическим методом;
переработка отходов плазмохимическим методом, чтобы получить товарный продукт.
Разложения в плазмотроне вредных продуктов (полихлорбифенилов, метил бромидов, фенилртутьацетатов, хлор-и фторсодержащих пестицидов, поли ароматических красителей) происходит почти полностью. В результате разложения образовываются CO2, H2O, HC1, HF, P4O10 по следующим технологиям:
конверсия отходов в воздушной среде,
конверсия отходов в водной среде,
конверсия отходов в паровоздушной среде,
пиролиз отходов при малых концентрациях.
В зависимости от способа переработки отходов можно оптимизировать работу плазмотрона для отходов с разным химическим составом. При использовании плазменного метода для переработки отходов в восстановительной среде получают ценную товарную продукцию:
из жидких органических хлорсодержащих отходов получают ацетилен, этилен, HC1 и продукты на их основе;
в плазмотроне с водородом при обработке органических хлор- и фторсодержащих отходов получают газы с содержанием 95 98% по массе HC1 и HF.
В целях удобства применяют брикетирование отходов в твердом виде и нагрев пастообразных отходов, чтобы перевести последние в жидкую фазу.
Создано несколько эффективных технологий обеззараживания высокотоксичных жидких отходов методом высокотемпературного пиролиза в пироплазме. В методе, разработанном фирмой «Вестингауз» (Westinghouse Electric Corporation, США), обрабатываемые отходы вводятся непосредственно в плазменную дугу (> 5000°С). Жидкие отходы поступают прямо в плазму. При этом сложные органические молекулы распадаются до атомов (время пребывания в зоне атомизатора порядка 500 мкс), рекомбинирующих в дальнейшем в простейшие молекулы H2, N2, CO, CO2, HCl, этилен, ацетилен и т.д. (время около 1 с, температура 900-1200°С). С помощью этой технологии удается обрабатывать не только жидкие отходы, но и 40%-ные тонкие суспензии твердых веществ.