СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ЖИДКИХ ОТХОДОВ Российский патент 1995 года по МПК F23G7/04 

Изобретение относится к огневому обезвреживанию отходов и может быть использовано в отраслях народного хозяйства, где образуются жидкие отходы сложного состава, содержащие органические и неорганические примеси, например сточные воды теплоэлектростанций.

Известны способы термического обезвреживания жидких отходов, содержащих летучие и нелетучие органические и неорганические примеси.

В известном способе сточные воды из сборника подают в выпарной аппарат, откуда парогазовая смесь направляется в теплообменник, а затем в термокаталитический реактор. Подогрев парогазовой смеси в теплообменнике осуществляется за счет тепла парогазовой смеси, отходящей из реактора (камеры сгорания). Охлажденная в теплообменнике смесь поступает в конденсатор, где происходит конденсация паров. Конденсат возвращается в оборотный цикл, а несконденсированные газы выбрасываются в атмосферу. Кубовые остатки из выпарного аппарата собираются в сборнике и затем подаются в огневой реактор на обезвреживание. Расплав минеральных веществ из реактора выводится на грануляцию, а отходящие газы в котел-утилизатор.

Известен также способ огневого обезвреживания сточных вод, не образующих при сушке сухого остатка. Сточные воды вводятся в распылительную сушилку, где подвергаются полному испарению за счет перегревания до 500-600^оС. Перегрев паров происходит в поверхностном перегревателе за счет теплоты дымовых газов, получаемых в огневом реакторе (камере сгорания).

Основным недостатком указанных способов является их невысокая эффективность, обусловленная прежде всего значительными энергетическими затратами из-за того, что устойчивый процесс обезвреживания органических примесей обеспечивается при 1000-1200^оС. Необходимость поддержания такого уровня температур требует большого расхода топлива из-за значительных затрат тепла на перегрев паров, образующихся при выпаривании отходов.

Наиболее близким техническим решением является способ термического обезвреживания жидких отходов, содержащих органические и минеральные примеси, включающий нагрев и выпаривание отходов с последующим обезвреживанием органических примесей в высокотемпературной зоне камеры сгорания.

Жидкие негорючие отходы поступают в рубашку камеры сгорания и нагреваются теплом уходящих газов. Пары легколетучих органических соединений, а также упаренный раствор, насыщенный высококипящими органическими примесями, поступают в камеру сгорания, где обезвреживаются. Упаренный раствор, насыщенный минеральными примесями, выводится для дальнейшей обработки.

Таким образом процесс обезвреживания отходов сложного состава проходит как бы две стадии:
I стадия - упаривание раствора и выделение органических соединений, а затем на II стадии - обезвреживание органических соединений в высокотемпературной зоне камеры сгорания.

Недостатком вышеуказанного способа является то обстоятельство, что в камеру сгорания поступают не только пары органических соединений, но и пары упаренного раствора. Тепло, полученное от сжигания дополнительного топлива, неизбежно тратится не только на термическую обработку органических соединений, но и на перегрев водяных паров. Поэтому затраты топлива достаточно велики и составляют ≈ 1 кг на 5,7 кг сточных вод. С учетом возрастающих цен на топливо затраты на обезвреживание отходов становятся еще более высокими, что в конечном счете значительно снижает эффективность процесса обезвреживания.

Цель изобретения - повышение экономичности.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе термического обезвреживания жидких отходов, содержащих органические и минеральные примеси, включающем нагрев и выпаривание отходов с последующим обезвреживанием органических примесей в высокотемпературной зоне камеры сгорания, процесс обезвреживания ведут в три стадии: на первой стадии отходы подергают нагреву до 80-90^оС, при этом выделяемые легколетучие органические соединения направляют в высокотемпературную зону камеры сгорания, на второй стадии проводят выпаривание отходов при 100^оС до концентрации раствора, равной 80%, при этом образующиеся водяные пары конденсируют и направляют в оборотный цикл, минуя зону горения камеры сгорания, на третьей стадии выпаривают нелетучие высококипящие органические соединения и направляют в высокотемпературную зону камеры сгорания.

Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что процесс обезвреживания ведут в три стадии: на первой стадии отходы подвергают нагреву до 80-90^оС, при этом выделяемые легколетучие органические соединения направляют в высокотемпературную зону камеры сгорания, на второй стадии проводят выпаривание отходов при 100^оС до концентрации раствора, равной 80%, при этом образующиеся водяные пары конденсируют и направляют в оборотный цикл минуя зону горения камеры сгорания, на третьей стадии выпаривают нелетучие высококипящие органические соединения и направляют в высокотемпературную зону камеры сгорания.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия".

Сущность предлагаемого способа обезвреживания отходов заключается в следующем.

Как показали результаты исследований и анализа физико-химических характеристик жидких отходов сложного состава, например сточных вод, содержащих легколетучие и нелетучие органические соединения, минеральные примеси, кислоты и т.д., существует несколько температурных интервалов, при которых происходят фазовые превращения составляющих отходов. Так, например, при нагреве сточных вод до 80-90^оС выделяются только легколетучие органические соединения, при 100^оС происходит испарение чистых водяных паров. При этом выпаривание водяных паров происходит до тех пор, пока концентрация стоков не достигнет 80%, после чего начинается выпаривание нелетучих органических соединений и кислот. Минеральные примеси остаются в растворе.

Эти характерные особенности процессов, происходящих при термическом обезвреживании жидких отходов, легли в основу способа. Он осуществляется в три стадии. На первой стадии отходы подвергаются нагреву до 80-90^оС. При этом легколетучие органические соединения направляются непосредственно в высокотемпературную зону камеры сгорания. После завершения процесса выделения легколетучих наступает II стадия, в которой осуществляется выпаривание отходов при 100^оС и происходит испарение водяных паров, которые направляются после их конденсации в оборотный цикл.

Затем при достижении концентрации выпаренных стоков, равной 80%, осуществляется III стадия, при которой все образующиеся пары направляются снова в высокотемпературную зону камеры сгорания. Тепло отходящих дымовых газов и водяных паров во всех 3 стадиях с помощью утилизационного теплообменника может быть использовано с целью получения дополнительной тепловой энергии.

Таким образом, при реализации предлагаемого способа обеспечивается наибольшая эффективность процесса обезвреживания отходов, так как перегрев паров происходит только в III стадии, в которой происходит обезвреживание нелетучих высококипящих органических соединений. Эта особенность способа выгодно отличает его от других способов, при которых затраты тепла значительно выше из-за перегрева водяных паров практически на всех стадиях процесса.

На чертеже представлена установка для реализации предлагаемого способа.

Установка содержит последовательно соединенные камеру сгорания 1, выпарной аппарат 2, теплоутилизатор 3 и конденсатор выпара 4. Выпарной аппарат 2 в верхней части соединен трубопроводом 5 с высокотемпературной зоной камеры сгорания 1 и трубопроводом 6 с теплоутилизатором 3. Для отвода газов из выпарного аппарата 2 на трубопроводе 5 установлен дымосос 7. Для изменения места подачи парогазовой смеси из выпарного аппарата 2 (в камеру сгорания 1 или теплоутилизатор 3) на трубопроводах 5 и 6 и газоходе 8 из выпарного аппарата 2 установлены шибера 9.

Способ термического обезвреживания отходов осуществляют следующим образом.

Дымовые газы из камеры сгорания 1 по газоходу 8 проходят через слой жидких отходов в выпарном аппарате 2 и нагревают их до 80-90^оС. Выделяемые легколетучие органические соединения удаляются из выпарного аппарата 2 и с помощью дымососа 7 направляются в высокотемпературную зону камеры 1. После того как процесс выделения органических соединений закончится (об этом можно судить по данным газового анализа), увеличивают подачу топлива и поднимают температуру отходов в выпарном аппарате 2 до 100^оС. Образующиеся при этом водяные пары направляют в теплоутилизатор 3, а затем в конденсатор 4. Конденсат из конденсатора 4 направляют в оборотный цикл, минуя зону горения камеры 1.

Такой режим работы установки осуществляют до тех пор, пока концентрация отходов не станет равной 80%. После этого выпар снова продолжают до полного упаривания отходов. Кубовые остатки из выпарного аппарата 2 остаются в сборниках. Дымовые газы направляются в теплоутилизатор 3, потом в конденсатор 4, а затем сбрасываются в атмосферу. Таким образом по сравнению с прототипом изобретение, как показывают расчеты, позволяет уменьшить расход топлива на обезвреживание обводненных отходов сложного состава примерно на 12-15%, в результате чего может быть получен значительный экономический эффект.

Изобретение касается огневого обезвреживания отходов и может быть использовано в отраслях народного хозяйства, где образуются жидкие отходы сложного состава, содержащие органические и неорганические примеси, например сточные воды теплоэлектростанций. Цель изобретения - повышение экономичности. Способ обезвреживания ведут в три стадии: на первой стадии отходы подвергают нагреву до 80 - 90°С, при этом выделяемые легколетучие органические соединения направляют в высокотемпературную зону камеры сгорания, на второй стадии проводят выпаривание отходов при 100°С до концентрации раствора, равной 80%, при этом образующиеся водяные пары конденсируют и направляют в оборотный цикл, минуя зону горения камеры сгорания, на третьей стадии выпаривают не летучие высококипящие органические соединения и направляют в высокотемпературную зону камеры сгорания. 1 ил.

СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ЖИДКИХ ОТХОДОВ, содержащих органические и минеральные примеси, путем их выпаривания и сжигания выделяющихся органических продуктов, отличающийся тем, что выпаривание ведут в три стадии: сначала при 80-90^oС с сжиганием выделяющихся легколетучих органических соединений в высокотемпературной зоне камеры сгорания, затем - при 100^oС до достижения концентрации раствора 80% с конденсацией водяных паров и подачей конденсата в оборотный цикл, после чего продолжают выпаривание, а выделяющиеся нелетучие органические соединения сжигают в высокотемпературной зоне камеры сгорания.