Плазменно-дуговая переработка водно-органических эмульсий, жидких органических и нефтесодержащих отходов с одновременным получением горючего высокоэнергетического газа

Суть такой технологии переработки жидких отходов в виде водных эмульсий с органическими веществами состоит в их плазменно-дуговой обработке внутри замкнутой камеры реактора. Отходы при помощи циркуляционного насоса непрерывно прокачиваются через поток плазмы, которая горит в объеме эмульсии.

В окружающую среду не поступают жидкие, твердые или газообразные выбросы. Перерабатывающая установка работает бесшумно и не выделяет запаха. При эксплуатации установки не добавляются никакие химические препараты, поскольку при переработке биологически загрязненные жидкие отходы полностью стерилизуются под воздействием высокой температуры > 3500 ?С и очень сильного ультрафиолетового излучения плазменной дуги.

Основными составляющими полученного синтетического газа является водород Н₂ (до 40-49 %) и СО (до 55-60 %). Теплотворная способность такого синтетического газа зависит от сырья, из которого он выработан — чем больше насыщенность стоков углеводородами, тем она выше. Так, из смеси антифриза и органических стоков она может достичь значений до 7000-7700 ккал/м³.

Химический анализ продуктов сгорания этого синтетического газа подтвердил, что последние не содержат канцерогенных и других токсичных соединений, содержание углекислого газа соответствует всем экологическим нормам.

По сравнению с углеводородами такой синтетический газ горит быстрее, но взрывобезопасен (даже при давлении 250 атм), легче воздуха и поэтому быстро рассеивается, имеет четко выраженный естественный запах, что позволяет его легко обнаружить. Он не воспламеняется самостоятельно, и баллоны для его транспортировки безопаснее, чем бензиновые резервуары или баллоны с пропаном..

Синтетический газ, полученный с помощью данной технологии, имеет несколько направлений использования:

? В качестве газообразного экологически чистого топлива для двигателей внутреннего сгорания автомобилей и другого транспорта. Результаты испытаний свидетельствуют о превосходстве такого газа в сравнении с бензином и природным газом по чистоте выхлопа. Сравнительные испытания в различных режимах (ускорения, полная нагрузка и др.) показали, что мощность двигателя, работающего на таком сжатом газе, эквивалентна таковой для того же двигателя, работающего на сжатом природном газе.

? Для получения тепловой и электрической энергии.

? Для газовой резки металлов вместо ацетилена. (Скорость резки не уступает, а в некоторых случаях возрастает в сравнении с ацетиленом).

? Для растопки и подсветки котлов, работающих с пылеугольными горелками. Достигнуто 30 % увеличение тепловой мощности за счет более полного и быстрого сгорания угля. При использовании низкореакционных углей без каких либо дополнительных мер на 80 — 90 % снижается содержание частиц сажи в дымовых газах.

Принципиальная схема процесса плазменно-дуговой переработки водных эмульсий (отходов) на органической основе с получением газообразного энергоносителя (синтетического газа).

Внешний вид двух модификаций лабораторной и опытно-промышленной установки для плазменно-дуговой переработки водных эмульсий (отходов) на органической основе с получением газообразного энергоносителя (синтетического газа).

Приведенные установки являются прототипами для создания промышленного оборудования для плазменно-дуговой переработки водных эмульсий (отходов) на органической основе с получением газообразного энергоносителя (синтетического газа) или электроэнергии и тепла потребляемой мощностью 100 — 500 (1000) кВт и выше при производительности переработки эмульсии (отходов) до 90-520 (1200) литров/час и более.

Состав синтетического газа, получаемого с помощью плазменно-дуговой установки с потребляемой мощностью до 3 кВт, приведен в табл. 1. Основные режимы работы установки следующие: ток дуги 80 А, напряжение на дуге 35 В, рабочая среда — смесь воды с отработанным маслом в пропорции 2/1. Полученный при таких режимах синтетический газ при использовании его в качестве топлива обеспечивает устойчивую работу электростанции Genpower generator GSM800 мощностью 6 кВт во всем диапазоне ее рабочих параметров.

Следовательно, производимая с помощью описанного процесса энергия превышает энергетические затраты при переработке жидких отходов. Такую технологию необходимо рассматривать не только для экологически чистой переработки отходов, а также для получения альтернативных энергоносителей, в том числе электроэнергии и тепла.

Таблица 1

Химический состав газа, полученного при плазменно-дуговой переработке водной эмульсии (смесь воды — отработанное масло) на установке с потребляемой мощностью до 3 кВт

Данная технология перспективна для утилизации промышленных и хозяйственных отходов с получением нового газообразного топлива. Описанная установка плазменно-дуговой переработки жидких отходов, позволяет осуществлять очистку жидких отходов с одновременным получением синтетического газа. Используются жидкие отходы на основе нефти (все типы отработанных масел, антифриза, растворителей, жидкие нефтешламы, другие жидкие побочные органические продукты нефтехимической промышленности), отходы растительных масел и различные жировые эмульсии, отходы и стоки молочных и мясоперерабатывающих предприятий и сахарных заводов, жидкие отходы животноводческих комплексов, сильнозагрязненные стоки городской канализации, загрязненные воды возле мусорных свалок и т.п. Отходы на основе нефти используются в данной установке в соотношении один объем отходов к двум объемам отходов на основе воды.