Разработка, создание, и исследование плазменных технологий и электрофизических установок для уничтожения опасных отходов

Братцев, Александр Николаевич

Разработка, создание, и исследование плазменных технологий и электрофизических установок для уничтожения опасных отходов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

Братцев, Александр Николаевич АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Санкт-Петербург МЕСТО ЗАЩИТЫ

2003 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.13 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Разработка, создание, и исследование плазменных технологий и электрофизических установок для уничтожения опасных отходов»

Автореферат диссертации на тему "Разработка, создание, и исследование плазменных технологий и электрофизических установок для уничтожения опасных отходов"

^77?

На правах рукописи

БРАТЦЕВ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА, СОЗДАНИЕ, И ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ДЛЯ УНИЧТОЖЕНИЯ ОПАСНЫХ ОТХОДОВ

01.04.13 — Электрофизика, электрофизические установки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Институте Проблем Электрофизики Российской Академии Наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, академик РАН Рутберг Филипп Григорьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, Горячев Владислав Леонидович

кандидат технических наук Щеголев Виктор Владимирович

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Защита состоится о/ У /У»_2003г, в часов на заседании диссертационного

совета Д 002.131.01 Института проблем электрофизики РАН по адресу: Санкт-Петербург, Дворцовая наб., д.18, ИПЭФ РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПЭФ РАН.

Автореферат разослан

, /О.

2003г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук Киселев юксандр Александрович

»'ОС 1ЬлииоИл-1ьн<чГ1 БИБЛИОТЕКА |

¿"•зГ"

Актуальность работы.

В конце XIX века, когда практика общественного здравоохранения достигла понимания необходимости улучшения условий жизни и быта людей, возникли проблемы связанные с изменением характера отходов. Развитие промышленности сопровождается увеличением отрицательного воздействия на природную среду и человека разнообразных химических веществ, образующихся на стадии производства в виде отходов или пришедших в негодность после применения. Стали образовываться особые виды отходов требующие немедленного уничтожения (химические, промышленные, военные, опасные медицинские), представляющие особую опасность для человека и окружающей среды. Токсичные вещества длительное время сохраняются, накапливаются, мигрируют, и трансформируются. Особенно это относится к органическим веществам, синтезированным и не имеющим аналогов в природе. Число таких веществ неуклонно растет по мере развития химии, химических технологий и родственных отраслей.

Широко применяемые в настоящее время методы термической переработки отходов обладают рядом принципиальных недостатков. К ним в первую очередь относятся образование и выброс в атмосферу больших количеств токсичных веществ, низкие экономические показатели.

Актуальной задачей является разработка новых, более эффективных технологий, создание и исследование установок уничтожения опасных отходов. Возникает необходимость в использовании преимуществ, которые дают технологические процессы высокотемпературной минерализации отходов под действием изотермической плазмы, полученной пропусканием плазмообразующего газа через электрическую дугу.

Дель работы.

1. Проведение комплекса исследований и создание новых технологий плазменного уничтожения отходов, на базе генераторов низкотемпературной плазмы, работающих на воздухе.

2. Создание экспериментальной установки и проведение на ней исследований различных методов плазменного уничтожения отходов.

3. Разработка и создание надежной и эффективной установки для плазменного уничтожения опасных медицинских отходов производительностью 150 ™/ч> отвечающей международным требованиям защиты окружающей среды.

4.Создание и исследование установки плазменного уничтожения жидких супертоксикантов производительностью 1 "А с многоступенчатой очисткой дымовых газов.

Научная новизна.

Обосновано применение плазмотронов переменного тока для решения задач уничтожения отходов, показаны их преимущества по сравнению с другим типом плазмотронов.

На созданной установке исследованы процессы высокотемпературного плазменного окисления и газификации отходов дерева и автомобильных шин. Получены восстановительные зоны при температуре 1000-1200°С в реакторе при реализации процесса высокотемпературного окисления отходов, который приводит к практически полному восстановлению оксидов азота, вводимых с плазмообразующим воздухом.

Разработана плазменная технология и создана на ее основе установка для уничтожения опасных медицинских отходов. Разработана, создана и исследована установка для уничтожения жидких супертоксикантов.

Воспроизведен процесс плазменного разложения хладона, имитатора отравляющего вещества, при температурах 1000-1600°С с окислением продуктов разложения и выделением дополнительного количества тепла.

Практическая значимость.

Создана экспериментальная установка, позволяющая, при помощи плазмотронов переменного тока проводить исследования процессов сжигания, газификации и пиролиза у

твердых отходов.

Разработана технология, выполнен рабочий проект и изготовлены основные узлы установки по уничтожению опасных медицинских отходов производительностью 150^. Технология основана на высокотемпературной плазменной минерализации, особенностью которой является использование тепловой энергии воздуха, нагретого в плазмотроне переменного тока. Метод позволяет не только обезвредить, но и сократить объем отходов, подлежащих захоронению в 50-400 раз.

Создана установка для уничтожения жидких супертоксикантов, в которой использованы плазмотроны переменного тока. Принцип действия основан на высокотемпературной, двухстадийной, плазменной минерализации с последующей многоступенчатой очисткой дымовых газов в соответствии с нормами защиты окружающей среды. Производительность установки 1 . Проведены эксперименты на модельной жидкости. Результаты исследований и данные анализов газовых проб подтверждают фактическую деструкцию хладона-113, эффективность аппаратов газоочистки и соответствуют требованиям защиты окружающей среды. Разработанная технология и созданная на ее основе установка соответствует поставленной задаче, является отработанной технической системой готовой к переработке жидких супертоксикантов.

Основные результаты, полученные лично автором.

Выполнен анализ различных термических методов переработки отходов, в результате которого выявлено преимущество плазменных методов. Установлено, что среди плазменных технологий сформировались основные направления: высокотемпературное окисление, газификация или пиролиз и комбинированные методы.

Выполнены технологические расчеты материальных и тепловых балансов, разработаны технологические схемы для процессов плазменной переработки твердых и жидких токсичных отходов.

Разработан реакторный узел барабанного типа и вихревой реактор, обосновано использование плазмотронов переменного тока в принятых технологических схемах.

Проведены исследования процессов высокотемпературного плазменного окисления и газификации твердых отходов и жидкостей моделирующих отравляющие вещества

(СЛСВД.

Автор защищает:

- использование метода высокотемпературной плазменной минерализации для уничтожения твердых и жидких токсичных отходов;

- использование плазмотронов переменного тока, работающих на воздухе, для переработки твердых и жидких отходов;

- разработанные технологические схемы и конструкцию основных узлов установок;

- исследования, проведенные на созданных установках для уничтожения отходов.

Апробапия работы и научные публикации.

По теме диссертации опубликовано 13 работ. Основные результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. 5* Европейской Конференции по Термическим Плазменным Процессам, г. Санкт-Петербург, 1998г.; Россия.

2. 1" international Symposium on Nonthermal Medical/ Biological Treatments Using Electromagnetic Fields and Ionized Gases. April 12-14 1999 Waterside Marriott Norfolk, Virginia, USA.

3. Iм IAEA Technical Committee Meeting on Fussion Energy Research to Science and Tecnology, 2000 Chendu, P.R. China;

4. PPPS-2001 Pulsed Power Plasma Science 2001 June 17-22, 2001 Las-Vegas, Nevada USA.

5. TPP 7 Thermal Plasma Processes, The European Material Conference. Strasbourg (France) June 18-21,2002.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы. Диссертация содержит 144 страницы машинописного текста, 19 таблиц, 78 рисунков по тексту, список литературы из 118 источников отечественных и зарубежных авторов.

Основное содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы и формулируется цель работы. В первой главе выполнен обзор термических методов переработки отходов. Рассмотрены принципиальные схемы современных технологических процессов: сжигания, газификации и пиролиза. Отдельно представлены в обзоре плазменные методы. На примере действующих установок, построенных компаниями США, Швеции, Японии и других показаны преимущества плазменных технологий над традиционными. Плазменные процессы обеспечивают высокие и эффективные температуры переработки, которые не могут быть достигнуты другими методами нагрева. Высокотемпературный газовый поток за счет происходящих в нем процессов диссоциации и ионизации обладает высоким энергосодержанием. Греющая способность такого потока при воздействии на поверхность вещества достигает значений на 1-2 порядка выше, чем греющая способность, которая может быть достигнута при использовании топлива. Последнее обстоятельство позволяет ускорять технологические процессы, связанные с переработкой отходов. Так как осуществление физико-химических процессов требует ввода в реактор значительного количества энергии при высокой удельной плотности, то реализация этих процессов стала возможной благодаря успехам в создании надежных и дешевых генераторов плотной плазмы — плазмотронов — как необходимого узла технологического процесса.

Показано, что наиболее продвинутыми являются технологии, которые позволяют не только уничтожить отходы или сократить их объем, но и получить из них продукты для последующего коммерческого использования. Процессы сжигания, газификации и пиролиза позволяют реализовать эти задачи.

В то же время, как показывают оценки, плазменные технологии оказываются экономически более привлекательными, по сравнению с другими методами (Таблица 1).

Таблица 1. Экономические показатели различных способов переработки отходов.

Метод переработки Стоимость переработки, евро/т

Мин. Макс.

Складирование на полигонах 105 160

Традиционное сжигание 100 140

Пиролиз, термолиз 90 150

Плазменный метод без получения синтез-газа 100 120

Плазменный метод с получением синтез-газа 70 80

Во второй главе рассмотрены особенности генераторов плазмы используемых в технологических процессах переработки отходов. Практически во всех плазменных установках, предназначенных для переработки отходов, используются сильноточные дуговые разряды и созданные в результате исследований на их основе электродуговые генераторы плазмы — плазмотроны. Все существующие конструкции плазмотронов можно разделить на две основные группы: плазмотроны, использующие для энергопитания постоянный ток и плазмотроны работающие на переменном токе.

Использование постоянного тока, как правило, требует последовательного с дугой включения балластного сопротивления для обеспечения стабильного горения дуги, при падающей вольтамперной характеристике, и регулирования тока дуги. Это обстоятельство приводит к дополнительным потерям активной мощности. При использовании постоянного тока система энергопитания плазмотрона нуждается в сложном и дорогостоящем источнике. Для увеличения срока службы электродов и увеличения теплопередачи в плазмотрон встраивают магнитные системы для вращения дуги. В настоящее время широко используются для переработки различных отходов плазмотроны постоянного тока с дугой прямого и косвенного действия серий MARC-11 и MARC-3, выпускаемые Westinghouse Plasma Corporation (США). Плазмотроны постоянного тока нашли наибольшее применение в технологических процессах, где предусмотрен быстрый разогрев локальной зоны реактора с постепенным образованием расплава из инертной массы отходов. Продукты переработки взаимодействуют с плазменной струей.

Плазмотроны переменного тока целесообразно использовать в таких технологических процессах, где требуется создание равномерных температурных полей во всем объеме реактора и где требуется обеспечить заданное время пребывания компонентов. Экспериментально установлено существование в однокамерных плазматронах переменного тока двух режимов горения дуг: диффузного и контрагированного. При диффузном режиме дуги занимают значительную часть объема разрядной камеры. Разряд носит ярко выраженный турбулентный характер. Наблюдаются пульсирующие сгустки плазмы, колебания давления и пульсации

напряжения. Характерным для диффузного режима горения дуг является сравнительно низкая температура 5000-6000 К. При такой температуре необходимая концентрация электронов Пе^Ю'МО16 см-3 при значении токов от нескольких сотен до нескольких тысяч ампер и плотностях тока порядка I =102-103 А/см2 не может быть достигнута за счет термической ионизации рабочего газа. Как следует из уравнения Саха:

где:

с?»

потенциал ионизации - отношение статистических весов

Одним из способов достижения необходимой концентрации электронов может быть ионизация паров металла, поступающего с электродов. Этот принцип реализован в однокамерных плазмотронах со стержневыми вольфрамовыми электродами. Другим способом получения необходимой концентрации электронов является использование постороннего предионизатора.

В конструкции однокамерных плазмотронов с рельсовыми медными электродами (Рис.1) необходимая концентрация создается внешним плазменным инжектором. Механизм создания носителей тока обеспечивает концентрацию не только между электродами, но и в значительной части объема разрядной камеры. Это приводит к тому, что дуги не контрагируются, а носят диффузный характер и занимают значительную часть объема камеры.

Рис. 1. Однокамерный плазмотрон переменного тока с рельсовыми электродами: 1- корпус разрядной камеры; 2- электрод; 3- плазменный инжектор.

Рассматривая механизм передачи энергии при диффузном режиме горения дуг, излучением можно пренебречь. Реальное значение для нагрева имеет принудительная конвекция и продув части газа через дугу. Затем энергия этого газа за счет указанных механизмов перераспределяется среди остальной массы рабочего газа, что ведет к нагреванию до средней массовой температуры.

Для увеличения мощности плазмотронов постоянного тока необходимо существенно увеличивать падение напряжения на дуге, что ведет к увеличению длины корпуса плазмотрона, или увеличивать значение тока дуги. Это приводит к контрагированному режиму горения дуги, росту температуры и ведет к дополнительным

потерям за счет более интенсивного излучения. Кроме того, увеличиваются потери на балластном сопротивлении, включенном последовательно с дугой.

В однокамерных плазмотронах переменного тока, при диффузном характере горения дуг, рост значения тока дуги не приводит к значительному росту температуры. В этом случае потери малы, так как практически отсутствуют потери на излучение и отсутствует балластное сопротивление, коэффициент преобразования энергии разряда в энергию газа высок. Кроме того, в плазмотронах переменного тока легче получить пульсирующую струю плазмы, что способствует активации процессов в реакторе. Системы питания плазмотронов постоянного тока дороже и сложнее, чем у плазмотронов переменного тока, за счет использования сильноточных высоковольтных \

тиристоров. Учитывая эти особенности плазмотронов постоянного тока, следует отдать предпочтение плазмотронам переменного тока для решения задач уничтожения отходов.

В третьей главе проведен выбор и обоснование метода переработки отходов. Описан метод высокотемпературной плазменной минерализации, при котором происходит практически полное разложение органической части отходов с образованием минеральных веществ и полное обеззараживание неорганической части. Метод позволяет не только обезвредить, но и сократить объем отходов, подлежащих захоронению в 50-400 раз. В методе высокотемпературной минерализации используются два основных процесса — сжигание и пиролиз. Метод высокотемпературной минерализации, особенностью которого является использование, тепловой энергии, нагретого в плазмотроне воздуха включает множество теплофизических и физико-химических превращений: нагревание, плавление, испарение, крекинг, выделение летучих, гомогенное и гетерогенное горение, закалка.

Вместе с тем, газификация органических составляющих отходов процесс самоподдерживающийся даже при недостатке кислорода, а пиролиз в целом является эндотермическим процессом. Они требуют ввода значительного количества тепла, а следовательно и повышенной электрической мощности, используемых плазмотронов. Рекуперация этой энергии возможна только после сжигания полученного из отходов синтезгаза.

Обычно при однокамерном сжигании бытовых отходов коэффициент избытка воздуха выбирают равным ~2. Это требует значительных дополнительных затрат энергии на подогрев излишнего воздуха. Использование плазменных генераторов, работающих на воздухе, для дополнительного ввода энергии вносит определенную специфику в организацию процесса, который правильнее называть высокотемпературным окислением.

При высоких температурах в воздушной плазме синтезируется значительное количество оксидов азота. Реакция между азотом и кислородом протекает по цепному механизму, включающему следующие основные элементарные стадии:

о2+м<-»о + о+м

0 + К2<-»Ш + К

N + 02 <->N0 + 0

При температурах >2400 °С процесс практически мгновенно достигает равновесия. Равновесная концентрация оксидов азота может быть определена по уравнению:

[т]=^к-[о2 илу

где:

[NO], [02], [N2] - равновесные концентрации оксида азота, кислорода и азота, К - зависящая от температуры константа равновесия реакции:

N2 + 02 <-> 2NO

При температуре 2500 °С концентрация NO в газе на выходе из плазмотрона может достигать 50 г/м . Для того, чтобы предотвратить попадание сверхнормативных количеств оксидов азота с дымовыми газами в атмосферу, необходимо предусматривать технические решения, направленные на подавление их выброса. Одним из таких технических решений является организация процесса сжигания при недостатке воздуха.

При недостатке кислорода и в присутствии паров воды процесс сгорания протекает с образованием значительных количеств СО и Нг. Вследствие значительно более высокой скорости реакции при небольшой остаточной концентрации кислорода в дымовых газах водород сгорает, а диоксид углерода выходит с дымовыми газами. Для дожигания СО, остаточных количеств углеводородов и разрушения оставшихся или синтезированных в органических веществ служит камера дожигания. Водород и диоксид углерода являются хорошими восстановителями оксидов азота. Процесс восстановления протекает при температуре 900-1100 °С. Таким образом, плазменное сжигание отходов с недостатком кислорода приводит к значительному снижению концентрации оксидов азота на выходе.

Сжигание с недостатком кислорода может приводить к образованию сажи. Однако при организации процесса плазменного сжигания количество образовавшейся сажи будет небольшим. Повышенное содержание воды в дымовых газах понижает выход сажи, также можно бороться с образованием сажи путем ввода катализаторов (например, водного раствора Ca(N03)2). Наличие в составе установки камеры дожигания также способствует снижению ее содержания в дымовых газах. При температуре 1150-1200 °С и времени пребывания 1,5-1,7 сек при коэффициенте избытка воздуха 1,15-1,2 степень выгорания сажи составляет 97-99%.

В процессе сжигания отходов нельзя исключить образования небольших количеств элементарного хлора С12, идущего по реакции Дикона:

4НС1 + 02 <-> 2С12 +2Н20,

хлорорганических соединений, органических соединений более сложного состава — диоксинов, а также термически устойчивых газообразных соединений CF4 , C2F6 и H2S. Процессы полного превращения указанных выше соединений до С02, Н20, HCl, HF, S02 протекают в камере дожигания. Важнейшими характеристиками камеры дожигания, определяющими полноту сгорания органических и горючих неорганических веществ, является температура, время пребывания, остаточное содержание кислорода и паров воды. Температура в камере дожигания 1200-1400 °С при времени пребывания дымовых газов -2 сек достаточна для обезвреживания с высокой эффективностью всех токсичных органических продуктов, в том числе и галогенсодержащих.

Процессы, протекающие на каждой стадии плазменной переработки отходов, чрезвычайно сложны и многообразны, большинство из них исследованы недостаточно, поэтому в целом ряде случаев выбор технологических, конструктивных и режимных параметров установки не может быть проведен на основе строго математического расчета. Для проверки правильности теоретических представлений о механизме процесса плазменного сжигания отходов была разработана и создана опытная лабораторная установка.

Цель экспериментов заключалась в определении времени сгорания различных видов отходов, возможности восстановления в реакторе оксидов азота, измерении расходов материальных потоков входящих в реактор, измерении температур в различных зонах, анализ состава твердых и газообразных продуктов переработки, а также в визуальном наблюдении влияния плазменной струи на процессы воспламенения отходов. Установка имеет все признаки законченной системы по переработке отходов: систему подготовки и подачи твердого продукта, реакторный узел, систему газоочистки, плазмотроны и систему питания, систему охлаждения, систему газообеспечения, систему энергоснабжения, систему управления и контроля.

Установка позволила исследовать процессы плазменного сжигания и газификации твердых отходов. Определены режимы плазменного нагрева реакторного узла в начальной, рабочей и завершающей стадии процесса, позволяющие избежать резких изменений тепловых нагрузок на элементы футеровки. Оперативное управление работой генераторов плазмы и входящими технологическими потоками, позволяет создавать внутри реакторного узла различные температурные зоны и управлять температурами в этих зонах. Разработан ряд устройств, позволяющих осуществлять загрузку отходов в реакторный узел. Загрузка отходов существенно изменяет температурный режим (

протекающего процесса, который можно активировать работой плазмотрона.

По результатам экспериментов сделаны выводы: использование плазмотрона для ,

нагрева дутьевого воздуха при обезвреживании твердых отходов позволяет осуществить |

воспламенение отходов независимо от их первоначального состояния. При этом выдерживаются условия воспламенения, определяемые температурой прогрева частиц топлива и выходом необходимого количества летучих. Термическое обезвреживание твердых отходов, проводимое в одну стадию, без дожигания, влечет за собой недопустимо высокий уровень содержания углеводородов и оксида углерода в дымовых газах. Наличие восстановительных стадий или зон в процессе сжигания топлива

Рис. 2. Технологическая схема и общий вид лабораторной установки.

1- реакторный узел; 2- плазмотрон ПТВ; 3- плазмотроны ПТ; 4- шлюзовая загрузочная камера; 5- квенчер; 6- фильтр; 7- комбинированный абсорбционный аппарат; 8- выпускная труба.

приводит к практически полному восстановлению в реакторе оксидов азота, вводимых с плазмообразующим воздухом.

Рис. 3. а- запись температур в реакторе при слоевом сжигание модельных отходов древесины, масса 25 кг, влажность 13%; б- изменение концентраций N0 и СО в газовом потоке на выходе из реактора; в- схема установки термопар.

Реализация процесса прямой газификации твердых отходов с использованием плазмотрона на лабораторной установке возможна. Однако небольшая высота слоя отходов не позволяет получить в реакторе стационарное состояние и организовать процесс с четким разделением зон: горения, восстановления, швелевания и сушки. Реализуемость процесса газификации связана с отношением вводимой мощности (кВт) к вводимому потоку воздуха (м3/ч), которое является технической характеристикой используемых плазмотронов. Для реализации данного процесса требуется поддерживать это соотношение на уровне 1,2:1-1,4:1.

Некоторые виды отходов деревообрабатывающей, пищевой и сельскохозяйственной промышленности, накопленные или образующиеся в больших количествах, имеющие низкую токсичность и высокую теплотворную способность следует подвергать плазменным процессам газификации или пиролиза с получением синтез-газа.

Отходы, подлежащие немедленному уничтожению, имеющие высокую токсичность, низкую теплотворную способность (химические, военные, медицинские), образующиеся в относительно небольших количествах следует подвергать процессу плазменного сжигания.

Полученные результаты и приобретенный опыт позволили перейти к решению конкретных задач уничтожения отходов с целью защиты окружающей среды. Разработке новых, эффективных технологий и созданию надежных установок уничтожения особо токсичных видов отходов.

Четвертая глава посвящена разработке технологии плазменного уничтожения опасных медицинских отходов. Характер этих отходов предполагает соблюдение при обращении с ними норм этики, эпидемиологических и экологических нормативов. Указанные нормы запрещают применение таких общих принципов обращения с отходами как сортировка, предварительная переработка и использование в качестве вторичного сырья. Кроме того, категорически запрещается смешивать их с бытовыми отходами и захоранивать их на городских свалках.

Окончательный химический состав медицинских отходов, принятый для расчета материальных и тепловых балансов, представлен в таблице 2.

Разработана принципиальная технологическая схема установки. Проведен расчет материального и теплового балансов для уточнения технологической схемы. В основу

разработки технологической схемы (Рис. 4) положены основные принципы технически совершенной организации процесса сжигания отходов. На первом этапе отходы Таблица 2. Состав опасных медицинских отходов, принятый для расчетов

Компоненты Химическая формула % масс.

Вода НгО 25,206

политетрафторэтилен (фторопласт) СА 4,046

фенол ело 0,352

белок СииНэзбОга^Бэ 2,526

целлюлоза СбН,о05 23,465

лигнин С9%Нц710ззз318 0,325

полиэтилен С2Н4 12,313

полистирол С8Н„ 4,952

полипропилен С3Нб 6,107

поливинилхлорид С3Н3С1 2,990

резина С ;Н7$0<И 0,798

несгораемый остаток (минеральные инерты) 16,919

направляются в реакторный узел, который состоит из двух аппаратов: барабанного реактора и камеры дожигания. Первая стадия переработки проходит в барабанном реакторе и обеспечивает нагрев, сушку, горение и газификацию отходов. Для разогрева и организации процесса горения используется воздух, нагреваемый в плазмотроне. Температура поддерживается за счет собственной теплоты сгорания отходов и горячего воздуха нагретого в плазмотроне. Вращение реактора позволяет постоянно перемешивать горящие отходы, предотвращая процессы сплавления или спекания и тем самым интенсифицировать процессы тепломассообмена в системе воздух — твердый материал — газ. Выгрузка золы и несгоревших остатков осуществляется на первой стадии из барабанного реактора.

Образовавшиеся дымовые газы направляются в камеру дожигания, где проходит вторая стадия переработки, сжигание содержащихся в дымовых газах оксида углерода, углеводородов, вынесенных несгоревших частиц. Высокая температура в камере дожигания и достаточное время пребывания дымовых газов способствуют разложению устойчивых органических соединений и предотвращают образование высокотоксичных соединений — диоксинов. Температурный режим в камере дожигания также поддерживается за счет теплосодержания дымовых газов и горячего воздуха нагретого в плазмотроне.

На втором этапе технологического процесса происходит охлаждение дымовых газов. Дымовые газы из камеры дожигания поступают в закалочную камеру, где происходит быстрое охлаждение за счет орошения водой и восстановление окислов азота водным раствором карбамида. Далее дымовые газы поступают в квенчер, в этом аппарате происходит дальнейшее закаливание газов с понижением температуры, путем ввода распыленной воды. Использование дополнительного аппарата позволит продлить время пребывания дымовых газов в оптимальном температурном диапазоне. Следующий аппарат технологической схемы теплообменник — рекуператор. Основная задача — утилизировать часть тепла дымовых газов путем подогрева вторичного воздуха, подаваемого в барабанный реактор и камеру дожигания. Рекуператор позволит сократить расход дополнительной энергии от плазмотронов и тем самым снизить стоимость переработки отходов.

Ряс. 4. Принципиальная технологическая схема процесса плазменной переработки опасных медицинских отходов:

1- барабанная печь; 2- загрузочная камера; 3- камера выгрузки; 4- плазмотрон; 5- камера дожигания; 6- Камера закаливания; 7- квенчер; 8- рекуператор; 9- комбинированный аппарат газоочистки; 10- аэрозольный фильтр; 11- адсорбер; 12- дымовая труба; 13- вентилятор; 14- насос.

На третьем этапе технологического процесса происходит многоступенчатая очистка дымовых газов от летучей золы, кислых газов и паров тяжелых металлов. В качестве 1-ой ступени используется комбинированный аппарат мокрой газоочистки, состоящий из трубы Вентури, емкости с орошающим раствором и насадочного скруббера. Аппарат орошается циркулирующим содовым раствором и распыляется форсунками. Следующая, 2-я ступень аэрозольный фильтр, очищает поток газов от тонкодисперсной пыли, аэрозоля и капель нейтрализующего раствора. Далее газы разбавляются подогретым воздухом и поступают на 3-ю ступень очистки — адсорбер. Аппарат заполняется активированным углем и служит для извлечения из дымовых газов остаточных соединений тяжелых металлов и диоксинов. После адсорбера дымовые газы необходимо еще раз разбавить воздухом и через дымовую трубу выбросить в атмосферу.

Определены значения регулирующих параметров процесса сгорания отходов. Обоснован выбор типа плазмотронов, определены характеристики их параметров и количество единиц оборудования. Определен количественный состав твердых, жидких и газообразных вторичных отходов, образующихся при переработке. Определено содержание токсичных примесей в очищенных дымовых газах. Разработана конструкция и изготовлен двух стадийный, плазменный реакторный узел, содержащий загрузочное устройство, реактор барабанного типа и камеру дожигания.

БРАБАННЫЙ РЕАКТОР

Рис. 5. Реактор барабанного тала.

Разработана конструкция футеровки плазменного реакторного узла и аппаратов системы охлаждения дымовых газов для агрессивных сред при температуре 1200-1300°С. Определены параметры аппаратов системы охлаждения и очистки дымовых газов. Разработана общая компоновка и основные принципы работы установки уничтожения опасных медицинских отходов производительностью 150 ^.

Пятая глава посвящена разработке технологии, созданию установки и исследованию процессов плазменной переработки жидких супертоксикантов. При оценке методов обезвреживания отравляющих веществ следует обращать особое внимание на безопасность, охрану окружающей среды и экономическую эффективность. Под безопасностью в случае уничтожения отравляющих веществ понимается как высокая степень конверсии исходных веществ и малая опасность образующихся отходов, так и ничтожно малая вероятность возникновения аварии.

Основополагающим является принцип двустадийной или, в общем случае, многостадийной обработки (двухкамерное сжигание, плазменный пиролиз плюс сжигание, реагентная обработка плюс сжигание или битумирование).

Этот принцип следует из теории химических реакторов. Для проточного химического реактора идеального смешения, в котором протекает реакция первого порядка А—»В, доля не превращенного исходного компонента А описывается выражением:

Л=С0'1+кт '

где:

к - константа скорости реакции;

т - время пребывания в реакторе;

Со - начальная концентрация А;

С, - конечная концентрация А.

Для двух реакторов с одинаковым временем пребывания:

Л (l+fcr)2

Если учесть, что для быстропротекающих процессов т»1, то при увеличении объема одного реактора и, соответственно, т в два раза, доля не прореагировавшего 2кх

компонента уменьшится в -— = 2 раза. При установке второго реактора с таким же

кг

объемом можно получить уменьшение доли не прореагировавшего компонента в (кг)2 раз. Безусловно, в реальных камерах сгорания и плазмохимических реакторах протекают более сложные процессы, но характер зависимости при увеличении числа реакторов сохраняется. Таким образом, для более высоких степеней конверсии необходимо использование двух или более последовательных реакторов.

Как известно, скорость и, соответственно, полнота протекания сложных химико-технологических процессов, каковыми являются процессы сжигания, пиролиза и газификации, определяется суммарной кинетикой, учитывающей скорость и механизмы отдельных элементарных стадий процесса, в том числе физических и физико-химических.

При высоких температурах, которые имеют место в топках и тем более в плазмохимических реакторах, химические процессы протекают с очень большой скоростью и не лимитируют скорость суммарного процесса. Определяющими являются более медленные в данных условиях процессы переноса реагирующих веществ в зону реакции.

Эффективным техническим приемом интенсификации процессов переноса является использование больших скоростей газов (40-100 м/с), закрученных струй и тонкое диспергирование жидкого топлива. Эти приемы реализуются в виде скоростных горелок, тангенциальных смесителей и циклонных топок.

При конструировании плазмохимических реакторов использовались все известные приемы интенсификации процессов переноса. Максимально использовались достоинства плазменного метода, так воспламенение топлива с помощью плазменной струи повышает безопасность плазменного процесса по сравнению с обычным сжиганием, так как момент начала аварийной ситуации фиксируется не по погашению пламени с использованием оптических датчиков, а по прекращению подачи тока на плазмотрон.

Разработана принципиальная технологическая схема плазмохимического обезвреживания супертоксикантов (Рис. 6). Процесс состоит из следующих стадий: сжигание в предтопке, сжигание в реакторе дожигателе, закалка, охлаждение и очистка дымовых газов. Плазменная обработка производится в двух последовательно установленных камерах — тунельном предтопке и циклонном реакторе-дожигателе. Воспламенение отравляющей жидкости в предтопке осуществляется при помощи закрученной плазменной струи, в которую она впрыскивается, предварительно диспергированная с использованием сжатого воздуха.

веществ:

1- реактор-предтопок; 2- однофазный плазмотрон (до 10 кВт); 3- реактор-дожигатель;

4- трехфазный плазмотрон (до 30 кВт); 5- камера закаливания; 6- система газоочистки,

7- система дозирования.

В зависимости от соотношения подаваемых компонентов: топлива, воздуха и воды можно моделировать процессы сжигания или газификации.

Для отработки процесса воспламенения трудно горючих и негорючих жидкостей предусматривается ввод в плазменную струю горючих растворителей. Газы из предтопка подаются в циклонный реактор-дожигатель. Здесь происходит окончательное окисление исходных веществ и продуктов их неполного окисления, для чего в реактор тангенциально вводится поток горячего воздуха из плазмотрона. Значительное время пребывания дымовых газов в камере дожигания (~2 с) обеспечивают полную минерализацию органических веществ.

После выхода из реюгора-дожигателя дымовые газы быстро охлаждаются путем впрыска воды и ввода холодного воздуха. На установке газоочистки дымовые газы подвергаются дальнейшему охлаждению и 3-х ступенчатой очистке от кислых газов и аэрозольных частиц.

В качестве метода газоочистки принят мокрый щелочной метод, а для очистки от аэрозольных частиц используется волокнистый фильтр. Очищенные дымовые газы затем выбрасываются в атмосферу.

Проведены расчеты материального и теплового балансов, разработана и изготовлена установка производительностью 1 "А, состоящая из следующих основных систем и узлов: реакторного узла (Рис. 7), системы дозирования жидких компонентов и системы очистки отходящих газов.

■щ ВОЙЛОКМУЛЛИТО-КОРУНДОВЫЙ ИВ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ЬЬТОН ■■ ОГНЕУПОРНЫЙ БЕТОН

Рис. 7. Реакторный узел:

I- канал-предтопок; 2- циклонный реактор дожигатель; 3- камера закаливания; 4- плазмотрон ПО-12М (10 кВт); 5- плазмотрон ПТВ-14 (30 кВт); б- форсунка для ввода модельной жидкости; 7- форсунка для распыла воды ва стадии сжигания; 8- форсунка для распыла воды на стадии закалки; 9- датчик температуры (термопара); 10- место измерения давления;

II- смотровое окно.

Проведена серия экспериментов по плазмохимической переработке жидких имитаторов отравляющих веществ. В качестве модельного вещества для проведения эксериментов выбран хладон-113 (С2Р3С13). Горючим растворителем этиловый спирт (С2Н5ОН). Проведен непрерывный, 200 часовой пуск технологической установки, во время которого проводилось уничтожение хладона-113 методом высокотемпературного плазменного сжигания. Воспроизведен процесс разложения хладона (Рис.8) при температурах 1000-1600°С с окислением продуктов разложения и выделением дополнительного количества тепла.

Результаты анализа фторид- и хлорид-ионов в отобранных из горячих газов пробах и пересчитанные на концентрацию НС1 и НР в дымовых газах, представлены в таблице (Таблица 3).

Таблица 3.

№ режима Количество в пробе, мг Объем отобранного газа Концентрация, мг/м3 Степень минерализации (%) по

НС1 НР м3 НС1 Ш1 НС1 НИ

1 1161 627 0.162 7164 3872 99.47 98.13

1158 621 0.162 7146 3835 99.23 97.19

2 1219 665 0.15 8129 4437 98.90 98.51

1222 652 0.15 8145 4350 99.10 96.59

3 1212 659 0.15 8085 4395 99.57 98.72

1210 659 0.15 8071 4386 99.34 98.52

10 20 30 40 К> 60 I предтопок

10 20 30 40 60 К 1,1 реактор-дожигатель

Рис. 8. Записи температур при сжигании хладоиа.

Хладон 0,5 юЛ, спирт 0,5 гаЛ, вода 1 юЛ.

Результаты исследований и данные анализов газовых проб подтвердили фактическую деструкцию хладона-113, эффективность аппаратов газоочистки и соответствие требованиям защиты окружающей среды.

В заключении приводятся основные результаты и выводы: 1. Из термических процессов переработки отходов выделяются плазменные методы благодаря появлению надежных в эксплуатации генераторов плазмы, имеющих широкий диапазон мощностей, высокую удельную плотность вводимой энергии, использующих различные плазмообразующие среды и обладающих длительным ресурсом работы электродов. Среди плазменных технологий сформировались основные направления: высокотемпературное окисление, газификация или пиролиз и комбинированные методы. Кроме того, плазменные технологии оказываются экономически более привлекательными, по сравнению с другими методами.

Передовые плазменные технологии переработки отходов, позволяют не только уничтожить или сократить их объем, но и получить из них продукты для последующего коммерческого использования (синтез-газ, топливный газ, керамические силикаты, металлы). Для более эффективного использования твердых отходов необходима их предварительная подготовка, включающая разделение по типу, измельчение или гранулирование, извлечение ценных материалов. Для этого необходима организация системы сбора и превращения отходов, в продукт для термической переработки. Чистый

синтез-газ используется в качестве химического сырья или для выработки электроэнергии. Топливный газ, содержащий смолы и углеводороды служит для производства перегретого пара при сжигании в котле-утилизаторе. Керамические силикаты используются в строительстве.

Особое внимание следует уделить разработке технологий для отходов требующих немедленного уничтожения (химических, промышленных, военных, опасных медицинских), представляющих особую опасность для человека и окружающей среды. Таким образом возникает необходимость в использовании преимуществ, которые дают плазменные технологии, при создании установок для уничтожения таких видов отходов.

2. Основным устройством всех плазменных технологий переработки отходов являются генераторы плазмы (плазмотроны). В настоящее время успешно развиваются и конкурируют между собой два типа плазмотронов: постоянного и переменного тока. Плазмотроны постоянного тока нашли наибольшее применение в технологических процессах где предусмотрен быстрый разогрев локальной зоны реактора с постепенным образованием расплава из инертной массы отходов. В таких процессах происходит взаимодействие струи плазмы и материала отходов.

3. Проведен анализ опытных данных ранее созданных в России и за рубежом установок, выполнены предварительные расчеты и конструкторские проработки. Создана исследовательская установка и проведена серия экспериментов по плазменному окислению и газификации твердых отходов.

В результате экспериментов определены режимы плазменного нагрева реакторного узла, обеспечено оперативное управление работой генераторов плазмы и входящими технологическими потоками, отлажены способы обработки данных, получаемых в ходе эксперимента.

Установлено, что получение восстановительных стадий или зон в процессе высокотемпературного окисления отходов приводит к практически полному восстановлению в реакторе оксидов азота, вводимых с плазмообразующим воздухом.

Процесс плазменной газификации твердых отходов следует проводить при температуре в реакторе свыше 1200°С, что позволяет получить практически полное отсутствие высококипящих углеводородов (смол, масел) в синтез-газе.

Некоторые виды отходов деревообрабатывающей, пищевой, сельскохозяйственной промышленности, а также твердые бытовые отходы накопленные или образующиеся в больших количествах, имеющие низкую токсичность и высокую теплотворную способность следует подвергать плазменным процессам газификации или пиролиза с получением синтез-газа.

Отходы, подлежащие немедленному уничтожению, имеющие высокую токсичность, низкую теплотворную способность (химические, военные, медицинские), образующиеся

в относительно небольших количествах следует подвергать процессу плазменного высокотемпературного окисления.

4. Разработана новая, высокоэффективная плазменная технология уничтожения отходов с целью защиты окружающей среды. Разработана принципиальная технологическая схема установки уничтожения опасных отходов здравоохранения. Определен количественный состав твердых, жидких и газообразных вторичных отходов, образующихся при переработке опасных медицинских отходов. Определено содержание токсичных примесей в очищенных дымовых газах. Разработана и изготовлена установка, работающая на принципе высокотемпературного двух стадийного окисления с последующей детоксикацией дымовых газов в соответствии с нормами защиты окружающей среды. Производительность установки 150^, использованы три плазмотрона переменного тока.

5. Проведены технологические расчеты, разработана конструкция, построена и исследована установка, работающая на принципе высокотемпературной двухстадийной плазменной минерализации с последующей очисткой дымовых газов. Производительность установки 1 "Уч, использованы два плазмотрона. Проведен непрерывный, 200 часовой пуск технологической установки, во время которого проведена серия экспериментов по уничтожению вещества, моделирующего жидкие супертоксичные отходы, хладона-113 (C2F3CI3). Воспроизведен процесс разложения хладона при температурах 1000-1600°С с окислением продуктов разложения и выделением дополнительного количества тепла. Данные анализов газовых проб подтверждают фактическую деструкцию хладона-113, эффективность аппаратов газоочистки и соответствуют требованиям защиты окружающей среды.

Разработанная технология и созданная на ее основе установка соответствует поставленной задаче, является отработанной технической системой готовой к переработке жидких супертоксикантов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Авторское свидетельство № 688092 «Трехфазный электродуговой нагреватель газа», Рутберг Ф.Г., Киселев A.A., Григорьев М.А., Братцев А.Н. 23.05.1977г.

2. Авторское свидетельство № 270907 «Огнеупорная керамика для изоляции плазмотрона», Козелкова И. И., Мархолия Т.П., Братцев А.Н., Чуракова P.C. 01.03.1988г.

3. «Плазмотрон переменного тока с улучшенными характеристиками». Антонов Г.Г., Братцев А.Н., Рутберг Ф.Г. «Приборы и техника эксперимента» 1997 №4, стр.90-93.

4. «Application of Powerful Plasma Generators in Plasma Chemical Technologies of Toxic

Waste Treatment». Rutberg Ph. G., Safronov A.A., Bratsev A.N., Ufimtsev A.A. «Fifth European Conference on Thermal Plasma Processes» 13-16 July 1998 ST. Petersburg, Russia. ISBN 1-56700-126-2 1999 USA by Begell House, inc. p 821-827.

5. «AC High-voltage Plasma Generators Use at Creation of Model Installation for the

Destruction of Chlorine-fluorine Containing Toxic Substances». Safronov A.A., Bratsev A.N., Kusnetsov V.E., Rutberg Ph. G., Surov A.V., Vovchenko V.V. «Fifth European Conference on Thermal Plasma Processes» 13-16 July 1998 ST. Petersburg, Russia, p.293.

6. «Use of Powerful AC Plasmotrons in Plasmochemical Tecnology Processing of Toxic

Agents». Rutberg Ph.G., Safronov A.A., Bratsev A.N. ISTC/ NATO Advanced Research Workshop / Environmental Aspects of Converting CW Facilities to Peaceful Purposes and

Derivative Technologies in Modeling, Medicine and Monitoring. March 7-10, 1999 Spier, Switzerland, p.67-75.

7. «Plasma Installations of the Destruction of High Toxic Medical Waste». Rutberg Ph.G.,

Safronov A.A., Bratsev A.N., Ufimtsev A.A. First international Symposium on Nonthermal Medical/ Biological Treatments Using Electromagnetic Fields and Ionized Gases. April 12-14 1999 Waterside Marriott Norfolk, Virginia, USA.

8. «Plasma Furnace For Treatment of Solid Toxic Wastes». Rutberg Ph.G., Safronov A.A.,

Bratsev A.N., Popov V.E., Popov S. D. , Surov A.V., Caplan M. «Progress in Plasma Processing of Materials 2001». ISBN 1-56700-165-3 2001 USA by Begell House, inc. p 745-750.

9. «Treatment of Cl-F Organic Toxic Compounds». Rutberg Ph.G., Safronov A.A., Bratsev

A.N., Laskin B.M., 1* IAEA Technical Committee Meeting on Applications of Fussion Energy Research to Science and Tecnology. October 30 - November 3,2000 Chendu, P.R. China, p.22-27.

10.«Plasma Tecnologies of Solid and Liquid Toxic Waste Disinfection» Rutberg Ph.G., Safronov A.A., Bratsev A.N., Shiryaev V.N., Popov V.E., Popov S.D., Surov A.V. PPPS-2001/ Pulsed Power Plasma Science 2001 June 17-22, 2001 Las-Vegas, Nevada, USA. ISBN 0-7803-7120-8 p. 1178-1181.

11.«Installation on plasmachemical disinfection of hazardous medical waste». Rutberg Ph. G., Bratsev A.N., Safronov A.A., Popov V.E., Laskin B.M., Caplan M. Progress in Plasma Processing of Materials 2001. ISBN 1-56700-165-3 2001 USA by Begell House, inc. p 751-760.

12. «Scientific-engineering foundation of plasma-chemical technological treatment of toxic agents (TA) and industrial super-toxic agents». P.G. Rutberg, A.A. Safronov, A.N. Bratsev, B.M. Laskin, Environmental Aspects of Converting CW Facilities to Peaceful Purposes / R.R. McGuire and J.C. Compton (eds.). Printed in the Netherlands, 2002 (ISA), p. 211-222.

13. «The Technology and Execution of Plasmachemical Disinfection of Hazardous Medical Waste». Rutberg Ph. G., Bratsev A.N., Safronov A.A., Surov A.V. USA PLASMA SCIENCE august 2002, volume 30, number 4, (ISSN 0093-3813), p.1445-1448.

»16773

(¿77/

Отпечатано в типографии "ЭС-Принт", пл. Победы, д. 2. Зак. № 218, тираж 100 экз.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Братцев, Александр Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ТЕРМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ.

1.1. Область применения.

1.2. Сжигание.

1.3. Газификация.

1.4. Пиролиз.

1.5. Переработка отходов в расплавах.

1.6. Плазменные методы переработки отходов.

1.6.1. Плазменное сжигание.

1.6.2. Плазменный пиролиз с постепенным образованием расплава.

1.6.3. Плазменный пиролиз в реакторе с ванной расплава, образованной Джоулевым теплом, и свободно горящей дугой.

1.6.4. Плазменный пиролиз с выпуском остеклованного шлака.

1.6.5. Комбинированный метод. Газификация и плазменный пиролиз.

1.6.6. Плазменная газификация с добавлением твердого топлива, образованием расплава инертной массы и утилизацией остаточного тепла.л.

1.7. Выводы.

Глава 2. ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ПЛАЗМЫ,

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ.

2.1. Введение.

2.2. Плазмотроны постоянного тока.

2.3. Плазмотроны переменного тока.

2.4. Выводы.

Глава 3. ПЛАЗМЕННАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ: ОБОСНОВАНИЕ

И ПРОВЕРКА ОСНОВНЫХ ПРИНЦИПОВ.

3.1. Выбор и обоснование метода переработки отходов.

3.2. Научные основы процесса плазмохимической переработки отходов.

3.3. Проверка основных принципов процесса плазменного сжигания отходов.

3.3.1. Описание лабораторной установки.

3.3.2. Описание экспериментов на лабораторной установке.

3.4. Выводы.

Глава 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПЛАЗМЕННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

МЕДИЦИНСКИХ ОТХОДОВ.

4.1. Характеристика перерабатываемых отходов.

4.2. Разработка принципиальной технологической схемы.

4.3. Материальный баланс.

4.4. Тепловой баланс.

4.5. Вторичные отходы плазменной переработки.

4.6. Конструирование реакторного узла.

4.7. Конструирование системы охлаждения и очистки газов.

4.8. Принцип работы установки.

4.9. Выводы.

Глава 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И СОЗДАНИЕ УСТАНОВКИ ПЛАЗМЕННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ

СУПЕРТОКСИКАНТОВ.

5.1. Характеристики отравляющих веществ и обоснование выбора имитаторов.

5.2. Разработка принципиальной технологической схемы установки.

5.3. Материальный и тепловой балансы.

5.4. Описание конструкции установки.

5.5. Проведение экспериментов по плазмохимической переработке жидких имитаторов отравляющих веществ.

5.6. Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Разработка, создание, и исследование плазменных технологий и электрофизических установок для уничтожения опасных отходов"

В результате интенсивных исследований и разработок ученых и инженеров в последние десятилетия плазм о химические процессы стали широко использоваться во многих областях науки и промышленности.

Высокоразвитые страны вкладывают большие средства в совершенствование плазменных технологий, что обусловлено рядом их преимуществ перед традиционными. Это происходит за счет использования устройств генерирующих плазму, обладающую высокой температурой и электропроводностью. Оказываемое мощное энергетическое воздействие на обрабатываемые вещества, позволяет значительно интенсифицировать скорости протекания химических реакций. При этом устройства и аппараты плазмохимических процессов становятся значительно проще, что позволяет уменьшить габариты установок.

Воздействуя на обрабатываемые вещества и являясь универсальным теплоносителем и реагентом, плазма обладает электрическим и магнитным полем, а также сильным световым излучением, что позволяет синтезировать ряд новых веществ с уникальными свойствами, которые невозможно получить другими методами.

Плазмохимическими процессами легко управлять, их можно моделировать и автоматизировать, используя один вид энергии — электричество.

Началом истории плазменных технологий можно считать исследования, проведенные в 1781-1784 годах Генри Кавендишем (1731-1810) и Джозефом Пристли (1733-1804) по получению окиси азота из воздуха в электрическом разряде. Основополагающим в области генерации низкотемпературной плазмы было получение в 1802 году профессором Петербургской Медико-хирургической академии В.В. Петровым электрической дуги [1] и первую демонстрацию плазмы сэром Хемфри Деви в 1804 году.

В конце 1800-х годов в Германии компания SIEMENS применила плазменную технологию для производства некоторых видов металла и, позднее, плазменный нагрев использовался для переработки азотных удобрений.

В начале 1900-х годов в Германии сотрудниками компании BASF создается дуговая печь для получения оксида азота путем нагрева воздуха (метод Шерхерра). Примерно в это же время в Норвегии строится установка для получения оксида азота методом, основанным на пропускании воздуха через дугу, создаваемую электрическим разрядом постоянного тока, помещенную в сильное продольное магнитное поле (метод Беркеланда-Эйде). Эти способы просуществовали до конца 20-х годов прошлого века и были вытеснены появлением более экономичных и производительных [2].

Один из первых способов электрокрекинга природного газа, с целью получения ацетилена был осуществлен в Германии в 1940 году.

Первые попытки развития теории плазменных технологий и разработка специального оборудования создали предпосылки для широкого внедрения их в промышленность. С середины 60-х годов прошлого века начала развиваться плазмохимия и смежные области науки — физика плазмы, физика высоких температур, электроника и электротехника. Это позволило разработать первые, сравнительно простые и недорогие устройства для генерирования плазмы (плазмотроны).

Одной из первых плазменных технологий, получивших широкое применение в различных отраслях промышленности, стала плазменная резка и сварка металлов. Это обуславливается возможностью их использования, как для черных, так и цветных металлов и их сплавов, обладающих высокой теплопроводностью, при этом отсутствуют структурные изменения, из-за малой зоны термического воздействия.

В настоящее время разработаны новейшие технологии сварки высокопрочных и хладостойких сталей, титановых и алюминиевых сплавов, а также технологии наплавки медных сплавов на сталь. Процессы отличаются высокой производительностью, точностью и экономичностью. Накоплен большой опыт использования средств технического оснащения в виде стационарных, переносных устройств и поточных линий [3,4].

Успехи, достигнутые в создании промышленных технологий в области плазменной резки и сварки, стимулировали распространение плазменной техники на область металлургии. Существенным моментом явилась необходимость пересмотра энергетической основы промышленности, с постепенным исключением из энергетического баланса дефицитных видов топлива. Термическая плазма, как средство превращения электрической энергии в технологическое тепло, используется в металлургических процессах[5,6].

Низкотемпературная плазма позволяет обеспечить получение материалов с улучшенными или особыми свойствами, интенсифицировать и упростить технологический процесс. Вот лишь некоторые примеры использования плазмотронов в металлургическом производстве: процессы восстановления металлов из их окислов; восстановление железосодержащего сырья; получение металлов и их сплавов; получение порошковых материалов; синтез двуокиси титана; получение моноокиси кремния [7, 8].

Высокие температуры, полученные в зоне генерации электрических разрядов, открыли новые возможности для химической технологии. В условиях низкотемпературной плазмы реализуют такие процессы, как пиролиз % углеводородного сырья, с целью получения окислов углерода, получения тугоплавких соединений нитридов, карбидов, оксидов; (производство кремния и ферросилиция). Разработаны технологии, обеспечивающие получение продуктов высокой чистоты, а также получение дисперсных и ультрадисперсных порошков разнообразных соединений [9].

По многим направлениям ведутся исследования высокотемпературных технологических процессов и создаются опытные и опытно-промышленные установки. Одним из таких направлений является плазменная модификация поверхности материала. Обработка, например, рельсовой головки, в среде азотной плазмы увеличивает ее прочность и износостойкость. Кроме закалки при этом появляется возможность имплантации ионизированного азота непосредственно в поверхность металла, что приводит к повышению твердости рельса. Другим примером является плазменное нанесение покрытия. В плазменную струю подается материал в виде порошка или проволоки, который расплавляется и разгоняется до высокой скорости. Частицы напыляемого материала, взаимодействуя с разогретой поверхностью, создают тугоплавкие покрытия, стойкие к агрессивным средам [10].

Технология переработки горючих ископаемых решает задачи создания новых процессов, опережающих традиционные химические методы. К таким технологиям относятся процессы плазмохимической переработки нефти и угля. Уголь является наиболее перспективным сырьем для получения энергии и химических продуктов. Плазмохимический процесс переработки угля на синтез-газ или ацетилен при использовании минерального остатка для получения ценных, содержащихся в нем, веществ, и с учетом экологической чистоты этих процессов имеют большое будущее [11,12].

Проблема загрязнения окружающей среды, связанная с образованием, накоплением, транспортировкой и хранением отходов, привела к формированию новой отрасли промышленности — переработки отходов. Разрабатываются и исследуются новые технологии, основанные на использовании низкотемпературной плазмы [13]. Их отличие от традиционных термических технологий выражено в существенном повышении температуры процесса, обеспечении глубокой деструкции, уменьшении объема отходящих газов и возможности размещения установок в непосредственной близости к местам образования отходов[14,15].

В настоящее время актуальной задачей является создание и исследование новых методов переработки отходов, а также использование их для воспроизводства электрической и тепловой энергии.

Данная работа посвящена разработке, созданию и исследованию плазменных технологий и установок переработки отходов.

Заключение диссертации по теме "Электрофизика, электрофизические установки"

5.6. Выводы

- Сформулирована задача и разработана технологическая схема процесса плазменного уничтожения жидких супертоксикантов. Проведены технологические расчеты и разработана конструкция установки.

- Изготовлены основные узлы, проведен монтаж установки. Проведены пусконаладочные испытания. Подтверждена работоспособность аппаратов технологической схемы на расчетных параметрах.

- Проведен непрерывный, 200 часовой пуск технологической установки, во время которого проведена серия экспериментов по уничтожению хладона-113 (C2F3CI3) методом высокотемпературного плазменного сжигания. Воспроизведен процесс разложения хладона при температурах 1000-1600°С с окислением продуктов разложения и выделением дополнительного количества тепла.

Результаты исследований и данные анализов газовых проб подтверждают фактическую деструкцию хладона-113, эффективность аппаратов газоочистки и соответствуют требованиям защиты окружающей среды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из всего многообразия термических процессов переработки отходов выделяются плазменные методы благодаря появлению надежных в эксплуатации генераторов плазмы, имеющих широкий диапазон мощностей, высокую удельную плотность вводимой энергии, использующих различные плазмообразующие среды и обладающих длительным ресурсом работы электродов. Среди плазменных технологий сформировались основные направления: высокотемпературное окисление, газификация или пиролиз и комбинированные методы. Кроме того, по оценкам специалистов, плазменные технологии оказываются экономически более привлекательными, по сравнению с другими методами.

Передовые плазменные технологии переработки отходов, позволяют не только уничтожить или сократиь их объем, но и получить из них продукты для последующего коммерческого использования (синтез-газ, топливный газ, керамические силикаты, металлы). Для более эффективного использования твердых отходов необходима их предварительная подготовка, включающая разделение по типу, измельчение или гранулирование, извлечение ценных материалов. Для этого необходима организация системы сбора и превращения отходов, в продукт для термической переработки. Чистый синтез-газ используется в качестве химического сырья или для выработки электроэнергии. Топливный газ, содержащий смолы и углеводороды служит для производства перегретого пара при сжигании в котле-утилизаторе. Керамические силикаты используются в строительстве.

Таким образом возникает необходимость в использовании преимуществ, которые дают плазменные технологии, при создании установок для уничтожения таких видов отходов.

Основным устройством всех плазменных технологий переработки отходов являются генераторы плазмы (плазмотроны). В настоящее время успешно развиваются и конкурируют между собой два типа плазмотронов: постоянного и переменного тока. Плазмотроны постоянного тока нашли наибольшее применение в технологических процессах где предусмотрен быстрый разогрев локальной зоны реактора с постепенным образованием расплава из инертной массы отходов. В таких процессах происходит взаимодействие струи плазмы и материала отходов.

Разработанные и выпускаемые серийно ИПЭФ РАН плазмотроны переменного тока с широким диапазоном мощностей от 5 кВт до 1 МВт, работающие на воздухе и окислительных средах, с возможностью изменения расходов плазмообразующего газа предпочтительны для использования в технологических процессах. Они легко вписываются в различные технологические схемы переработки отходов, устойчиво работают в длительных режимах на заданных параметрах. Проведен анализ опытных данных ранее созданных в России и за рубежом установок, выполнены предварительные расчеты и конструкторские проработки. Создана исследовательская лабораторная установка и проведена серия экспериментов по плазменному окислению и газификации твердых отходов.

В результате определены режимы плазменного нагрева реакторного узла, обеспечено оперативное управление работой генераторов плазмы и входящими технологическими потоками, отлажены способы обработки данных, получаемых в ходе эксперимента.

Получение восстановительных стадий или зон в процессе высокотемпературного окисления отходов приводит к практически полному восстановлению в реакторе оксидов азота, вводимых с плазмообразующим воздухом.

Полученные результаты и приобретенный опыт позволили перейти к разработке новой, высокоэффективной плазменной технологии уничтожения отходов с целью защиты окружающей среды. Разработана принципиальная технологическая схема установки уничтожения опасных отходов здравоохранения. Определен количественный состав твердых, жидких и газообразных вторичных отходов, образующихся при переработке ОРОЗ. Определено содержание токсичных примесей в очищенных дымовых газах. Разработана и изготовлена установка, работающая на принципе высокотемпературного двух стадийного окисления с последующей детоксикацией дымовых газов в соответствии с нормами защиты окружающей среды. Производительность установки 152 кг/к, использованы три плазмотрона переменного тока. Сформулирована задача необходимости плазменного уничтожения жидких супертоксикантов. Проведены технологические расчеты, разработана конструкция и построена установка работающая на принципе высокотемпературной двух стадийной плазменной минерализации с последующей очисткой дымовых газов. Производительность установки 1К1/Ч, использованы два плазмотрона. Проведен непрерывный, 200 часовой пуск технологической установки, во время которого проведена серия экспериментов по уничтожению вещества, моделирующего жидкие супертоксичные отходы, хладона-113 (C2F3CI3). Воспроизведен процесс разложения хладона при температурах 1000-1600°С с окислением продуктов разложения и выделением дополнительного количества тепла. Данные анализов газовых проб подтверждают фактическую деструкцию хладона-113, эффективность аппаратов газоочистки и соответствуют требованиям защиты окружающей среды.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Братцев, Александр Николаевич, Санкт-Петербург

1. А.А. Елисеев «Академик В.В. Петров 1761-1834», сб. под ред. С.И.

2. Вавилова, М.-Л. 1940 г. стр. 193-249.

3. В.Д. Пархоменко, П.Н. Цыбулев, Ю.И. Краснокутский. «Технология плазмо-химических производств», Киев 1991 г, стр. 156-164.

4. И.Г. Ширшов, В.Н. Котиков. «Плазменная резка», Машиностроение, 1987 год, стр. 3,32,119.4. «Прогрессивные материалы и технологии», Научно-технический сборник. №4 2001 год, стр. 117-121.

5. D.Neuschutz «Plasma Application in Process Metallurgy», High Temp. Chem. Processes, 1,1992, p. 511-535.

6. M.K. Mihovsky «Plasma metallurgy-states of the art, problems and future»,Progress in Plasma Processing of Materials 2001, ISBN 1-56700-165-3 2001 by Begell House, inc. p 679-697.

7. Ю.В. Цветков, С.А. Панфилов, «Низкотемпературная плазма в процессах восстановления», Москва, Наука, 1980 год, стр. 4-10.

8. Н.Н. Ры калин, JI.M. Сорокин, «Металлургические ВЧ-плазмотроны. Электро и газодинамика», Москва, Наука, 1987 год, стр. 140-149.

9. С.А. Крапивина «Плазмохимические технологические процессы», « Ленинград, 1981 год, стр. 168-193.

10. Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, Л.М. Анищенко, «Высокотемпературные технологические процессы. Теплофизические основы», Москва, Наука 1986 год, стр. 150-155.

11. И. М.Ф. Жуков, Р.А. Калиненко, А.А. Левицкий, Л.С. Полак «Плазмохимическая переработка угля», Наука, 1990 год, стр.87-111.

12. Л.С. Полак, Р.А. Калиненко «Физико-химические основы плазмохимической переработки твердых топлив», Сб. Плазменная газификация и пиролиз низкосортных углей. Сборник научных трудов, ЭНИН, Москва, 1987г. стр. 21-38.

13. Л.М. Красовская, А.Л. Моссэ «Плазмохимические процессы в трехструйных электродуговых реакторах», Минск, 2000 год. стр. 146-169.

14. Ph. G. Rutberg «Some plasma environmental technologies developed in Russia», Plasma Sources Science and Technology, PII: S0963-0252(02)39431-3,11(2002) pi 59-165.

15. Ph. G. Rutberg «Plasma pyrolysis of toxic waste», Plasma Physics and Controlled Fusion, PII: S0741-3335(03)55956-5, 45 (2003) p 957-969.

16. Д. Вилсон «Утилизация твердых отходов», Стройиздат, 1985г. стр.17.

17. R.E.Hester and R.M.Harrison. «Waste Incineration and the Environment/Eds». Manchester, 1994 (Great Britain), p.31.

18. А.Г. Боровский «Зарубежное оборудование для переработки твердых бытовых отходов», 1991г. стр.9-11.

19. Р.С. Виллевольд «Проектирование и эксплуатация мусоросжигательных заводов», Стройиздат, 1982 г. стр.5-20.

20. В.Н. Семилетов «Эффективность работы топочных устройств для # сжигания твердых бытовых отходов». Москва. 1979г. Автореферат.

21. Н.Г. Альков, А.С. Коротеев «Комплексная технология многостадийной утилизации твердых бытовых отходов с получением электроэнергии». Известия Академии Наук. Энергетика, 2000г, №4, стр. 21-33.

22. А.Ф. Дьяков «Состояние и перспективы развития нетрадиционной энергетики в России». Известия Академии Наук. Энергетика, 2002г, №4, стр. 26-29.

23. ЭКОхроника №4(46) Санкт-Петербург. 2000г. стр. 17-19.

24. Г.Б. Манелис, Е.В. Полианчик, В.П. Фурсов «Энерготехнологии сжигания на основе явления сверхадиабатических разогревов» Химия в интересах устойчивого развития №8 2000г. стр. 537-545.

25. П.П. Пальгунов, М.В. Сумароков. «Утилизация промышленных отходов». Стройиздат. 1990г. Стр.56-80.

26. A. Piel, D. Platiau «Etude des technologies de thermolyse des dechets menagers». Institut Scientifique de Service Public(ISSeP, Liege, Belgique). Rapport final. Juin 1998 p. 2-15.

27. Ю.Н. Туманов, А.Ф. Галкин, В.Б. Соловьев. «Плазменный пиролиз твердых бытовых отходов». Экология и промышленность России. Март 1999г, стр.20-25.

28. В.А. Калитко, Л.А. Моссэ «Плазмотермическая переработка и сжигание отходов в шахтной печи со сгорающим фильтрующим материалом». Инженерно-физический журнал. Том 73, №5. Сентябрь-октябрь 2000г, стр. 964-972.

29. В.А. Калитко, Л.А. Моссэ «Термическая переработка отходов в шахтной печи с плазменным дутьем и сгорающим фильтрующим материалом: анализ энергозатрат и вариантов». Инженерно-физический журнал. Том 74, №1. Январь-февраль 2001 г, стр. 84-91.

30. Л.С. Полак, Ю.А. Лебедев «Низкотемпературная плазма, Том 3, Химия плазмы». Новосибирск 1991г. стр.52-71.

31. К. Coulibaly, F. Genet, D. Morvan, M.F. Renou- Gonnord, J. Amouroux

32. Plasma process for the vitrification of incineration fly ash». Progress in Plasma Processing of Materials 1999г, p 753-758.

33. W.Finkelbur, H.Maecer. «Electrische bogen und termisches plasma». Handbuch der Physik Bd. XXII, 1956, p 254-444.

34. И.А. Глебов, Ф.Г. Рутберг «Мощные генераторы плазмы». Москва Энергоатомиздат 1985г. стр.18-51.36. «Энциклопедия низкотемпературной плазмы» под редакцией В.Е. Фортова, Том IV, Москва, Наука, 2000г. стр.219-229.

35. Mark F. Darr, Howard W. Shaffer, Shyam V. Dighe(Westinghouse Science and Technology Center). «Plasma Systems Commercial and Pilot Plant Scale Operating Experience». Plasma Arc Technology, October 29-30, 1996, USA Alexandria, Virginia, p 214-227.

36. Paul W. Mayne, Susan E. Burns, Lois J. Circeo. «Plasma Magmavication of Soils by Nontransferred Arc». Journal of geoenvironmental engineering. May 2000, p 387-395.

37. Kimberly Link-Wills (Georgia Tech), «Plasma Power. Techs torch vaporizes garbage, traps contaminated soil and produces electricity». Alumni Magazine, Vol.79, No.l, Summer 2002 P 41-44.

38. Kimberly Link-Wills (Georgia Tech), «Revolutionary Technology. Plasma processing plant will vaporize mountains of old tires into oblivion». Alumni Magazine, Vol.79, No.l, Summer 2002 P 45-47.

39. Hitachi Metals Reports. «Plasma Direct Melting Plant» No. E-321, 03 2002 p4-7.

40. Choi Kyung-Soo, Park Dong-Wha «Pyrolysis of waste tires by thermal plasma». 13 th International Symp. on Plasma Chemistry ISPC 13 1997 (Pekin University Press), vol 4, p 2447-2451.

41. Joseph E. Goodwill, Robert J. Schmitt «Plasma arc technology for waste treatment in the metals industry». Plasma Arc Technology, October 29-30, 1996, USA Alexandria, Virginia, p 179-194.

42. Киселев А.А., Рутберг Ф.Г. «Трехфазный плазмотрон большой мощности». Теплофизика высоких температур., 1974г, т. 12 №4, стр. 827-834.

43. Авторское свидетельство №688092, Трехфазный электродуговой нагреватель газа. 1979г.

44. Ф.Г.Рутберг, А.А.Сафронов, В.Н. Ширяев, В.Е. Кузнецов «Мощный плазматрон переменного тока». Материалы конференции по физике низкотемпературной плазмы, 20-26 июня 1995г., Петрозаводск, стр. 422-424.

45. А.С. Коротеев, В.М. Миронов, Ю.С. Свирчук «Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет». М. Машиностроение, 1993г, стр. 6-57.

46. Ф.Г. Рутберг, А.А. Киселев, В.А. Далюк «Трехфазные плазмотроны переменного тока». Известия СО АН СССР, 1966г, № 10.стр.11-13.

47. А.В. Болотов, С.А. Юхимчук «Теоретическое и экспериментальное исследование плазматрона переменного тока на водороде». IV Всесоюзная конференция по генераторам низкотемпературной плазмы. Тезисы докладов, Алма-Ата, 1970г, стр. 382-385.

48. Rutberg Ph.G., Safronov А.А. «Pulse Erosion Plasma Injector for discharge initiaton in electric arc plasma generators». Tenth IEEE International Pulsed Power Conference. Abstract Book. Albuquerque, New-Mexico, July 10-13, 1995г, p 3-15.

49. Rutberg Ph.G., Safronov A.A., Goryachev V.L. «Strong-Current Arc Discharge of Alternating Current», Plasma Science, vol.26,august 1998, p 1297-1306.

50. И.А. Глебов, Ф.Г. Рутберг «Мощные генераторы плазмы». Москва Энергоатомиздат 1985г. стр.111-114.

51. В.А. Рабинович, З.Я. Хавин «Краткий химический справочник». Химия 1977г, стр. 24.

52. И.А. Глебов, Ф.Г. Рутберг «Мощные генераторы плазмы». Москва Энергоатомиздат 1985г. стр.115-119.

53. B.C. Бородин, М.А. Григорьев, А.А. Киселев, Ф.Г. Рутберг «Исследование основных физических процессов в мощных электродуговых генераторах переменного тока». Теплофизика высоких температур, 1978г. т. 16, № 6, стр.1285-1296.

54. А.А. Киселев «Разработка, создание и исследование серии трехфазных плазмотронов возрастающей мощности». Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. 1975 г.

55. А.А. Сафронов «Исследование и создание трехфазных генераторов азотной и воздушной плазмы с электродами стержневого и рельсового типа». Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. 1995 г.

56. Ю.Н. Туманов, А.Ф. Галкин, В.Б. Соловьев «Плазменный пиролиз твердых бытовых отходов». Экология и промышленность России. 1999г. Март стр. 20-25.

57. K.D. Filius, C.G. Whitworth «Emissions characterization and off-gas system development for processing simulates mixed waste in a plasma centrifugal furnase». Hazardous Waste and Hazardous Mater. 1996. Vol. 13, №1, p. 143-152.

58. СНиП 2.01.28-85 «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию». Москва 1985 г. стр. 4-8.

59. СНиП 2.01.28-85 «Пособие по проектированию полигонов по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов». Москва 1990г. стр. 1-14.

60. Ed. D.G.Wilson «Handbook of solid waste management». V.l. Litton Educ. Publ. Inc. 1977. p.76.

61. Я.Б.Зельдович, П.Л. Садовников, Д.В. Франк-Каменецкий «Окисление азота при горении». М.-Л.: АН СССР. 1947. стр.95-97.

62. Ф.А. Андреев, С.И. Каргин, Л.И. Козлов, В.Ф. Приставко «Технология связанного азота». М. Химия. 1974г.стр.89.

63. В.А.Спейшер «Огневое обезвреживание промышленных выбросов». М. Энергия. 1977, стр. 91-97.

64. В.Д. Пархоменко, Ю.Д. Третьяков «Низкотемпературная плазма, Том 4, Плазмохимические технологии». Новосибирск 1991 г, стр. 94-144.

65. М.Ш. Исламов «Печи химической промышленности». 1975г, стр. 246-279.

66. М.Ш. Исламов «Проектирование и эксплуатация промышленных печей». 1986г. стр. 190-217.

67. М.Ш. Исламов «Проектирование топок специального назначения». Энергоиздат 1982г. стр. 45-80.

68. В.Д. Пархоменко, Л.С. Поллак, П.И. Сорока, П.Н. Цыбулев, Б.И. Мельников, А.Ф. Гуськов «Процессы и аппараты плазмохимической технологии», 1979г., стр.110-173.

69. В.Д. Пархоменко, П.И. Сорока «Плазма в химической технологии». 1986 г. стр. 19-26.

70. А.А.Сурис «Плазмохимические процессы и аппараты». Химия 1989г. стр. 43-57.

71. А.Л. Моссэ, И.С. Буров «Обработка дисперсных материалов в плазменных реакторах». Наука и Техника, Минск 1980г. стр. 12-50.

72. М.Б. Гутман «Материалы для электротермических установок». Справочное пособие. Энергоатомиздат. 1987г. стр. 131-275.

73. В.М. Сойфер «Огнеупоры для дуговых сталеплавильных печей малой емкости». Справочник. Москва. Металлургия 1994г. стр. 110-146.

74. А.К. Карклит «Огнеупорные изделия, материалы и сырье». Справочник. Металлургия 1991г. стр. 299-370.

75. П.А. Коузов, А.П. Мальгин, Г.М. Скрябин «Очистка газов и воздуха от пыли в химической промышленности». Химия. 1993 г. стр. 320.

76. М.Э. Аэров, О.М. Тодес, Д.А. Наринский «Аппараты со стационарным зернистым слоем». Химия 1979г. стр.176.

77. В.А. Бушмелев, И.С. Вольман «Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства». Москва 1969 г. стр. 301-327.

78. А.С. Баев, В.Г. Селезнев, А.П. Щербо «Временные рекомендации по правилам обращения с отходами здравоохранения». Региональный санитарный норматив. Санкт-Петербург, 1998г. стр. 9-31.

79. А.С. Баев, В.Г. Селезнев, А.П. Щербо «Опыт Санкт-Петербурга по становлению новых правил обращения с отходами здравоохранения в соответствии с международными стандартами». Материалы конференции:

80. Д.А. Голубев, В.Г.Селезнев, О.В. Мироненко «Практическое пособие по обращению с отходами лечебно-профилактических учреждений». Санкт-Петербург. 2001г. стр. 85.

81. Ю.С. Юсфин, Л.И. Леонтьев, П.И. Черноусов «Промышленность и окружающая среда». Москва 2002г. стр. 124-154.

82. Н.А. Клюев «Диоксины: экологические проблемы и методы анализа». Материалы конференции. 13-17 02 1995г. Уфа. стр. 222-226.

83. В.С.Петросян «Диоксины: пугало или реальная угроза?» Природа №2 2000г. стр. 13-19.

84. Ф.Г. Рутберг, А.А. Уфимцев «Плазменная деструкция токсичных органических веществ», Известия Академии Наук. Энергетика, № 1 1998г. стр.56-63.

85. Н.Н. Лариков «Теплотехника». Москва, 1985г. стр. 330 345.

86. В.В.Померанцев «Основы практической теории горения». Энергоатомиздат, 1986г. стр. 309.

87. В.М. Тымчак «Справочник конструктора печей прокатного производства». Металлургия, 1970г. Т.1 стр. 355-414.

88. Е.И. Казанцев «Промышленные печи». Металлургия, 1975г. стр. 157-202.

89. В.А. Кривандин «Металлургическая теплотехника». Металлургия, 1986г. Т.1, стр. 155-264, Т.2 стр. 358-392.

90. Д.Н. Полубояринов, Р.Я. Попильский «Керамика из высокоогнеупорных окислов». М. Металлургия, 1977г. стр. 5-50.

91. П.П. Будников, Ф.Я. Харитонов «Керамические материалы для агрессивных сред». М. Стройиздат, 1971г. стр. 89-123.

92. Г.Н. Дульнев, Ю.П. Заричняк «Теплопроводность смесей и композиционных материалов». Л. Энергия, 1974г. стр.106-123.

93. Ю.В. Троянкин «Проектирование и эксплуатация промышленных печей». М. МЭИ. 1984г. стр.15-42.

94. С.С. Серебренников, М.Н. Ижорин «Огнеупорная кладка промышленных печей». Высшая школа. 1985г. стр. 87-118.

95. И.И. Чернобыльский «Сушильные установки химической промышленности» Киев, 1969г. 189-207.

96. И.П.Мухленов «Расчеты химико-технологических процессов». Химия, 1982г. стр. 44-71.

97. В.И. Давыдов, М.Н. Гамрекели, П.Г. Добрыгин «Термические процессы и аппараты для получения окислов редких и радиоактивных металлов». Атомиздат, 1977г. стр.97-178.

98. А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский «Конструирование сварных химических аппаратов». Справочник, Машиностроение 1981г. стр.341-368.

99. Б.П. Тебеньков «Рекуператоры для промышленных печей». Металлургия, 1975г. стр.98-122.

100. В.М.Александров, В.И.Емелъянов. «Отравляющие вещества: Учебное ц пособие». Москва. Наука. 1990г. стр.271.108. «Recomendations for the Disposal of chemical Agens and Munitions» National Research Council. 1994.p28.

101. G.W. Carter AV.Tsangaris «Plasma gasification of biomedical waste». Proc. Intern/ Symp. on Environment Technol Plasma Systems and Applications, 8-11 oct. 1995, Atlanta, Georgia, USA. v.l. 239-250.

102. В.В.Померанцев «Основы практической теории горения» Л. Энергия 1973г. стр.264

103. З.Франке, «Химия отравляющих веществ» Т.1. Москва. Химия 1973г. стр. 19-59.

104. Ш.Ш. Ибраев, З.Б. Сакипов «Электродуговые реакторы совмещенного типа и методика их расчета». Алма-Ата. 1991г. стр.11-34.

105. Б.В. Потапкин, В.Д. Русанов «Расчет газодинамических характеристик плазмохимического реактора». Москва. ИАЭ. 1990г. стр.1-16.

106. И.Б. Гавриленко, С.А. Крапивина «Оборудование плазмохимических производств». Ленинград 1981г. стр. 48-76.

107. Г.Ф. Кноре, И.И. Палеев «Теория топочных процессов». М. 1966г. стр.491.

108. А.Б. Резников, Б.П. Устименко «Теплотехнические основы циклонных топочных и технологических процессов». Алма-Ата, Наука, 1974 г. стр. 374.

109. Список научных работ Братцева A.II.

110. Конструкции, некоторые элементы расчета и основные характеристики трехфазных плазмотронов большой мощности. Братцев А.Н., Григорьев М.А., Киселев А.А., Рутберг Ф.Г. Сборник научных трудов ВНИИэлектромаш, 1977 г. стр. 15-26.

111. Авторское свидетельство №688092. «Трехфазный электродуговой нагреватель газа» Рутберг Ф.Г., Киселев А.А., Григорьев М.А., Братцев А.Н. 23.05.1977 г.

112. Сверхзвуковой импульсно-проточный газодинамический стенд на электродуговых подогревателях. Антонов Г.Г., Бородин B.C., Братцев А.Н. и другие. Сборник научных трудов ВНИИэлектромаш, 1979 г. стр. 3-33.

113. Авторское свидетельство №205733. «Высокотемпературный клапан» Рутберг Ф.Г., Киселев А.А., Братцев А.Н., Григорьев М.А., Ширяев В.Н. 26.07.1984 г.

114. Комплексное исследование параметров электрического разряда в трехфазном плазмотроне переменного тока. Братцев А.Н., Григорьев М.А., Сафронов А.А. Сборник научных трудов ВНИИэлектромаш, 1987 г. стр. 24-33.

115. Мультимегаджоульный емкостной накопитель энергии с автоматической системой управления. Антонов Г.Г., Братцев А.Н., Ширяев В.Н., Дмитриева Е.Е. Сборник научных трудов ВНИИэлектромаш, 1988 г. стр.78-85.

116. Авторское свидетельство №270907. «Огнеупорная керамика для изоляции плазмотрона» Козелкова И.И., Мархолия Т.П., Братцев А.Н., Чуракова Р.С. 01.03.1988 г.