Исследование гидродинамических закономерностей в слое влажных твердых коммунальных отходов в процессе их обезвоживания
О.Б. Колибаба, М.В. Козлова, А.Б. Гаряев, Ю.В. Морозов
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 1, сс. 23—29
Скачать PDF
Состояние вопроса. Одним из эффективных методов обращения с твердыми коммунальными отходами является термическая деструкция. Для термической переработки используются различные установки, в том числе шахтные печи, отличающиеся высокой надежностью и простотой конструкции. Перерабатываемые отходы перемещаются в рабочем пространстве печи под действием силы тяжести, проходя зоны сушки и пиролиза, подвергаясь непрерывной тепловой обработке. В зоне сушки осуществляется нагрев и обезвоживание слоя твердых коммунальных отходов за счет теплообмена с потоком газа из нижерасположенной зоны пиролиза. Недостатком в работе шахтных печей является плохая газопроницаемость слоя в зоне сушки, обусловленная слипаемостью сырья, что приводит к неравномерному прохождению газового потока через пористый слой твердых коммунальных отходов. Газодинамика слоя должна быть организована таким образом, чтобы учесть данную особенность. В этой связи актуальным является исследование гидравлического сопротивления слоя твердых коммунальных отходов, на которое оказывает влияние ряд факторов, таких как структура и влажность сырья, а также скорость сушильного агента.
Материалы и методы. Исследование гидродинамических закономерностей в слое влажных твердых коммунальных отходов среднего морфологического состава в процессе их обезвоживания проведено посредством расчетных и экспериментальных методов исследований.
Результаты. По результатам экспериментальных исследований гидродинамики слоя влажных твердых коммунальных отходов в процессе его высушивания установлены зависимости коэффициента гидравлического сопротивления от влажности сырья и скорости фильтрации сушильного агента. Предложена формула для расчета перепада давления в слое отходов, учитывающая порозность слоя твердых коммунальных отходов. Экспериментально установлено, что коэффициент гидравлического сопротивления при снижении влажности в процессе высушивания уменьшается неравномерно: в области повышенной влажности (40–89 %) наблюдается незначительное уменьшение сопротивления, характер зависимости близок к линейному, сопротивление резко падает, нелинейность зависимости возрастает.
Выводы. Полученные результаты могут быть использованы для выбора режимов работы шахтных печей термической переработки твердых коммунальных отходов.
1. Технические подходы по осуществлению непрерывного пиролиза углеродсодержащих коммунальных отходов / М.Р. Хасиятуллов, А.В. Кудин, Г.И. Павлов и др. // Вестник Технологического университета. – 2022. – Т. 25, № 11. – С. 106–112. DOI: 10.55421/1998-7072_2022_25_11_106.
2. Тугов А.Н. Современные технологии термической переработки твердых коммунальных отходов и перспективы их реализации в России (обзор) // Теплоэнергетика. – 2021. – № 1. – С. 3–20.
3. Пиролитические методы термической переработки твердых коммунальных отходов / В.В. Хасхачих, О.М. Ларина, Г.А. Сычев и др. // Теплофизика высоких температур. – 2021. – Т. 59, № 3. – С. 467–480.
4. Колибаба О.Б., Козлова М.В., Гаряев А.Б. Современные тенденции в сфере обращения с твердыми коммунальными отходами: проблемы и перспективы. Обзор // Вестник Московского энергетического института. – 2024. – № 4. – С. 90–107.
5. Пат. № 2700614 C1 Российская Федерация МПК F23G 5/027(2006.01), F27B 9/00(2006.01). Установка для термической переработки твердых коммунальных отходов методом пиролиза : № 2019108660 : заявл. 26.03.2019 : опубл. 18.09.2019 / О.Б. Колибаба, О.И. Горинов, Д.А. Долинин, Р.Н. Габитов, О.В. Самышина А.С. Семенов; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». Бюл. № 26.
6. Никольский Б.П. (ред.) Справочник химика. – М.; Л.: Изд-во «Химия», 1966. – 976 с.
7. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский Д.А. Аппараты со стационарным зернистым слоем. – Л.: Химия,1979. – 176 с.
8. Сравнительный анализ описания гидравлического сопротивления плотного слоя из частиц разной формы / Б.П. Юрьев, В.А. Гольцев, В.В. Луговкин, В.Ф. Ярчук // Изв. вуз. Черная металлургия. – 2015. – Т. 58, № 9. – С. 688–695.
9. Бобков В.И., Орехов В.А. Исследование аэродинамики полифракционного плотного слоя рудного сырья // Успехи современного естествознания. – 2022. – № 9. – С. 67–72.
10. Ровенский И.И., Бережной Н.Н. Исследование газопроницаемости слоя окатышей // Изв. вуз. Черная металлургия. – 1964. – № 1. – С. 27–32.
11. Образцова Е.Ю., Рухов А.В. Основы физической химии. – Тамбов: Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2023. – 80 с.