УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ЖИДКИХ ГОРЮЧИХ ОТХОДОВ Российский патент 1995 года по МПК F23G7/04 

Изобретение относится к устройствам для обезвреживания жидких технологических отходов методом и может быть использовано в химической, нефтехимической промышленности, в промышленной энергетике и в других отраслях народного хозяйства, в которых образуются жидкие горючие отходы с высококипящими компонентами.

Известно горелочное устройство для огневого обезвреживания жидких горючих отходов, содержащее цилиндрическую форкамеру с ярусом сопел вторичного воздуха и ванну барботажа меньшего диаметра, сообщенную с форкамерой коническим подом. За счет расположенной внутри ванны барботажной решетки, выполненной в виде опрокинутого перфорированного отверстиями стакана при работе устройства в ванне создается слой пенистой пены с благоприятным гидродинамическим режимом. При этом обеспечивается генерация большого количества капель, способствующая высокой удельной производительности брызгоуноса и повышает производительность процесса обезвреживания. Большая доля относительно мелких капель в брызгоуносе, допускающих высокую скорость их испарения, повышает полноту огневой обработки веществ при минимальных габаритах камеры сгорания.

Недостатками отмеченных устройств является коксование горелок в надслоевом пространстве (сепарационная зона, сопла, стены форкамеры возле пода) при сжигании жидких технологических отходов, содержащих высококипящие органические компоненты, что требует периодического останова устройств для соответствующего ремонта. Закоксовывание предпламенного сепарационного пространства при сжигании отходов с высококипящими компонентами обуславливается наличием в первичной топливно-воздушной смеси крупнодисперсных капель отходов, размером более 300 мкм. Эти капли при контакте со стенками пода после испарения легких фракций отхода образуют на них коксовые остатки. При длительной работе устройства коксовые наросты, непрерывно увеличиваясь, постепенно прекращают доступ отхода в зону обезвреживания их и требуют их периодического устранения.

Цель изобретения повышение надежности обезвреживания коксующихся отходов при исключении коксования стен форкамеры ниже сопел вторичного воздуха в условиях бесфорсуночного сжигания отходов с высококипящими компонентами.

Цель обеспечивается созданием в сепарационном пространстве ниже уровня сопел вторичного воздуха аэродинамической обстановки, способствующей эффективности омывания воздушным потоком поверхностей, ограждающих по периметру сепарационную зону. При этом ухудшается контакт капель с поверхностью конического пода, что снижает вероятность его коксования. Кроме того, возможный наброс капель на поверхность конического пода исключается дополнительным воздушным потоком, подаваемым параллельно поверхности слоя ниже уровня ввода основного потока вторичного воздуха. Для снижения потери энергии дополнительного потока воздуха, улучшения захвата и транспорта капель отхода из сепарационной зоны в зону горения при исключении контакта капель со стенами пода ввод этого потока приближен к оси устройства.

Техническим результатом изобретения является то, что в устройстве для сжигания жидких горючих отходов, содержащем цилиндрическую форкамеру с соплами вторичного воздуха и ванну меньшего диаметра, сообщенную с форкамерой коническим подом, устройство оборудовано дополнительным ярусом сопел вторичного воздуха. При этом ярус расположен на уровне среднего поперечного сечения пода.

Цель осуществляется аэродинамической защитой внутренней поверхности наклонного пода от наброса капель при подаче части вторичного воздуха через дополнительные сопла, изменяющей характер циркуляции воздушного потока в прислоевой зоне ванны.

В случае приближения дополнительных сопел к оси устройства расстояние между противоположными соплами дополнительного яруса меньше, чем для основных сопел, и часть вторичного воздуха в прислоевой области внедряется в центральную часть сепарационного пространства, захватывая при этом основную часть генерированных капель и унося их вверх по центру устройства, исключая контакт капель с ограждающими поверхностями, и, как следствие, предотвращая коксование последних.

Такие признаки, как оборудование устройства дополнительным ярусом сопел вторичного воздуха, расположенным на уровне среднего поперечного сечения конического пода с приближением сопел к оси устройства, в известных технических решениях отсутствуют и заявляются впервые.

На чертеже изображено устройство для сжигания жидких горючих отходов.

Устройство включает цилиндрическую форкамеру 1, снабженную в верхней части амбразурой 2 для вывода продуктов сгорания, а в нижней части коническим подом 3. В стенах форкамеры 1 выше пода 3 по всему периметру выполнены сопла вторичного воздуха 4, сообщенные с коробом 5. На уровне среднего поперечного сечения конический под 3 оборудован дополнительными соплами 6 вторичного воздуха, сообщенными с коробом 5. Нижняя граница пода 3 соединена с ванной 7, снабженной патрубком 8 для подачи жидких отходов и барботажной решеткой 9, которая снизу сообщена с коробом 10 первичного воздуха.

Устройство работает следующим образом.

Жидкий горючий отход через патрубок 8 поступает в ванну 7 на поверхность барботажной решетки 9. Через короб 10 под решетку 9 подается барботажный агент (первичный воздух) в количестве, пропорциональном производительности устройства.

В результате прохождения барботажного агента через отверстия решетки 9 в ванну 7 внутри ванны 7 образуется динамичный газожидкий слой, с поверхности которого при разрушении пленок пузырей выносятся капли и пары отхода. Расход жидких отходов через патрубок 8 устанавливают в соответствии с производительностью устройства таким, чтобы при начальной высоте слоя 60-80 мм высота двухфазной пенной системы превышала выступающую в ванну 7 часть барботажной решетки 9. Расход барботажного агента через короб 10 (через отверстие решетки 9), чтобы при скорости барботажа в верхнем сечении ванны 7 порядка 0,9-1,3 м/с обеспечивалась надежная сепарация обратно в ванну 7 крупных капель (диаметром более 600 мкм). Ступенчатый профиль решетки 9 с выступающей частью в центре ванны 7 обеспечивает наибольшую плотность брызгоуноса по оси устройства при минимальном расходе капель по периферии ванны 7 у основания пода 3.

Вторичный воздух из короба 5 в форкамеру 1 поступает через основные сопла 4 (верхний ярус) и дополнительные сопла 6 пода 3 (нижний ярус) со скоростью 30-40 м/с. Поперечное сечение сопел 4 и 6 принимают таким, чтобы расход вторичного воздуха, поступающего в форкамеру 1 через нижний ярус (сопла 6), составлял 30-50% от общего расхода окисления, подаваемого через короб 5.

Рассредоточенная подача вторичного воздуха по ярусам (по соплам 4 и 6) при различном удалении их от оси устройства в условиях конического пода 3 (при смещении сопел в вертикальном и радиальном направлении) создает благоприятную аэродинамическую обстановку между уровнем сопел 4 и ванной 7, когда при эффективной рециркуляции воздушных струй после сопел 6 за счет обратных токов радиально омывается воздухом внутренняя поверхность пода 3. При этом исключается контакт капель с подом 3 при возможном их набросе. Кроме того, сходящиеся к центру струи воздуха, выходящие из сопел 6, отталкивают, смещают брызгоунос отхода от периферии основания пода 3 к оси устройства, препятствуя набросу капель на под 3 и не допуская его коксования. Размещение дополнительных сопел 6 вблизи от оси устройства в отличии от основных сопел 4 приводит к внедрению в прислоевой области части вторичного воздуха в центральную часть сепарационной зоны над подом 3. В этом случае пары и мелкие капли отхода, трансформируемые барботажным агентом из ванны 7 к уровню сопел 6, захватываются нижним потоком вторичного воздуха и преимущественно уносятся вверх к уровню сопел 4 при исключении контакта капель с подом 3.

Оптимальное расположение дополнительного яруса сопел 6 вторичного воздуха соответствует среднему поперечному сечению конического пода 3. В случае приближения яруса сопел 6 к основным соплам 4 ухудшается эффект взаимодействия смежных потоков вторичного воздуха, что ухудшает омывание воздухом поверхности пода 3 и приводит к образованию коксовых наростов в нижней части пода 3. Кроме того, ухудшается отдувание капель отхода от пода 3, что повышает скорость коксования. Приближение яруса сопел 6 к основанию пода 3 способствует возникновению застойной зоны у поверхности конического пода 3 между ярусами сопел 4 и 6 и, как следствие, к образованию коксовых наростов. Кроме того, при приближении сопел 6 к поверхности слоя отходов ванны 7 ухудшается сепарационный эффект с захватом потоком крупных капель и их набросом на под 3 с последующим его коксованием.

Мелкие капли и пары отхода выше уровня сопел 4 и 6 сгорают в объеме форкамеры 1 в потоке вторичного воздуха, подаваемого в количестве, обеспечивающем коэффициент избытка воздуха 1,1-1,15, и подвергаются огневому обезвреживанию. Продукты огневой обработки из форкамеры 1, через амбразуру 2 удаляются за пределы устройства для дальнейшего использования в котле-утилизаторе.

Использование устройства позволяет повысить надежность работы барботажного устройства при огневом обезвреживании жидких коксующихся отходов бесфорсуночным способом.

Изобретение может быть использовано на предприятиях химической промышленности и других отраслях народного хозяйства, где образуются жидкие горючие отходы и необходимо их обезвреживание в теплоиспользующей установке. Устройство снабжено дополнительным ярусом сопел вторичного воздуха расположенным на уровне среднего поперечного сечения пода. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ЖИДКИХ ГОРЮЧИХ ОТХОДОВ, содержащее цилиндрическую форкамеру с соплами вторичного воздуха и ванну меньшего диаметра, сообщенную с форкамерой коническим полом, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным ярусом сопл вторичного воздуха, расположенных на уровне среднего поперечного сечения пода.