УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГНЕВОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ЖИДКИХ ОТХОДОВ Российский патент 1996 года по МПК F23G7/04 

Изобретение относится к устройствам для огневого обезвреживания жидких технологических отходов огневым методом и может быть использовано в химической, нефтехимической, электротехнической промышленностях и других отраслях народного хозяйства, где одновременно образуются жидкие горючие отходы и низкокалорийные производственные стоки и имеются теплоиспользующие установки.

Известны устройства для огневого обезвреживания сточных вод, содержащие горелку для сжигания высококалорийного топлива, форсунки для распыливания стоков и топочную камеру для организации обезвреживания стоков в объеме факела сжигаемого топлива (Беспамятнов Г.П. Термические методы обезвреживания отходов, Л. Химия, 1975).

Недостатком таких устройств являются высокие энергозатраты на распыливание отхода форсунками, невозможность обезвреживания стоков с механическими примесями ввиду засорения выходных каналов форсунок, низкие тепловые напряжения, что требует дополнительных топочных камер для надежного обезвреживания веществ. Кроме того, для организации обезвреживания сточных вод требуется сжигание дорогого энергетического топлива, что повышает эксплуатационные затраты. Сжигание вместо топлива (мазута) высококалорийных жидких отходов при использовании известных форсуночных устройств невозможно из-за засорения последних нерастворимыми примесями отходов, что нарушает надежность работы устройства.

Известно устройство для огневого обезвреживания жидких горючих отходов (авт.св. N 875183, кл. F 23 G 7/04, 1981)
Данное устройство содержит ванну с барботажной решеткой и форкамеру с соплами для подачи окислителя, которая сообщена с камерой обезвреживания. На выходе из форкамеры размещены дополнительные сопла вторичного воздуха, обеспечивающие рассредоточенную подачу окислителя, что снижает температуру газов внутри форкамеры (повышается надежность обмуровки) при увеличении высоты зоны горения и частичном размещении факела над форкамерой. Данное устройство, использующее бесфорсуночный способ распыливания веществ, позволяет для обезвреживания стоков вместо дорогого энергетического топлива (мазута) сжигать дешевые высококалорийные горючие отходы. При этом возможное наличие в отходах нерастворимых включений при значительном поперечном сечении ванны не нарушает надежности работы устройства.

Недостатком устройства является невозможность эффективного совместного обезвреживания горючих жидких отходов и низкокалорийных сточных вод. Подача стоков в камеру обезвреживания данного устройства при помощи форсунок невозможна ввиду их быстрого забивания механическими примесями. Подача стоков непосредственно в ванну горючих отходов для барботирования и последующего сжигания водоотходной смеси при высоком расходе стоков (при высокой влажности смеси) снижает температуры в ядре факела (снижает эффективность обезвреживания) и стабильность горения в целом.

Техническим результатом является обеспечение эффективного совместного обезвреживания горючих жидких отходов и низкокалорийных сточных вод при использовании устройства барботажного типа.

Технический результат достигается использованием для обезвреживания стоков высокотемпературных продуктов сгорания жидких горючих отходов в условиях радиационно-конвективного теплообмена между ними, подачей стоков в кольцевой слой и размещении его над форкамерой в зоне максимальных температур (в ядре факела) с наибольшими лучистыми тепловыми потоками с целью повышения скорости упаривания стоков. Прохождение высокотемпературных продуктов сгорания жидких отходов по оси устройства внутри кольцевого слоя с интенсивным омыванием его по периферии при рециркуляции газов к ядру факела интенсифицирует конвективную составляющую теплообмена (повышает производительность устройства) и способствует внедрению компонентов стоков в высокотемпературную область факела, что повышает время пребывания паров стоков в зоне обезвреживания и повышает полноту огневой обработки веществ.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для огневого обезвреживания жидких отходов, включающем ванну с барбатажной решеткой, форкамеру с соплами вторичного воздуха и камеру обезвреживания, устройство снабжено дополнительной ванной в виде кольцевого желоба. При этом кольцевой желоб установлен на выходном конце форкамеры, выполненном в виде конфузора, а конфузорный участок форкамеры под желобом имеет по периметру перфорацию.

Перфорированный конфузор над форкамерой при возрастании скорости высокотемпературных газов, движущихся по оси устройства, создает внутри него зону пониженного давления, в результате чего через отверстия конфузора устанавливается рециркуляция продуктов сгорания жидких отходов внутрь конфузора при интенсивном омывании желоба по всему периметру в радиальном направлении. При этом, во-первых, улучшается теплопередача от высокотемпературных газов к слою стоков (повышается производительность упаривания стоков). Во-вторых, омывание продуктами сгорания отходов кольцевого желоба по всему его периметру в радиальном направлении улучшает внедрение паров стоков внутрь конфузора (в ядро факела), что повышает время пребывания компонентов стоков в зоне обезвреживания и повышает полноту и надежность их огневой обработки. Кроме того, размещение кольцевого желоба внутри ядра факела способствует максимальному использованию лучистого теплового потока и наиболее эффективно повышает производительность устройства по сточным водам.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство для огневого обезвреживания жидких отходов. Заявляемое устройство включает ванну 1 для жидких горючих отходов и патрубок 2 для их подачи на сжигание. Снизу ванна 1 по всему сечению ограничена барботажной решеткой 3, которая снизу по периметру сообщается с коробом первичного воздуха 4. На ванну 1 установлена цилиндрическая форкамера 5, снабженная по периметру соплами 6 и заключенная в короб вторичного воздуха 7. На форкамеру 5 установлена камера обезвреживания 8, снабженная в верхней части по оси устройства выходным окном 9 с внутренним выступом 10. На выходном конце форкамеры 5 внутри камеры обезвреживания 8 установлен конфузор 11, по периферии снабженный отверстиями 12. Верхняя кромка конфузора 11 окружена ванной 13 в виде кольцевого желоба, снабженной по всему периметру барботажной решеткой 14 и ограниченной снизу кольцевым коробом 15 для подвода барботажного агента.

Устройство работает следующим образом.

В кольцевой короб 15 подается часть первичного воздуха (барботажного агента). В кольцевую ванну 13 на поверхность барботажной решетки 14 поступают низкокалорийные сточные воды. При прохождении барботажного агента из короба 15 через отверстия решетки 14 внутри ванны 13 создается динамический газожидкостный слоя, с поверхности которого в камеру обезвреживания 8 выносятся капли и пары стоков. Высота слоя стоков в ванне 13 поддерживается на уровне 40 60 мм. Расход барботажного агента через короб 15 устанавливают таким образом, чтобы его скорость в поперечном сечении ванны 13 составляла 0,6 0,8 м/c по условию исключения интенсивного брызгоуноса и ограничения доли крупных капель стоков. Поперечное сечение ванны 13 выбирают с учетом производительности устройства по стокам.

Через короб 4 под решетку 3 подается часть барботажного агента (часть первичного воздуха). Через патрубок 2 в ванну 1 на поверхность решетки 3 поступает жидкий горючий отход, начальная (небарботируемая) высота слоя которого поддерживается на уровне 60 70 мм. При прохождении барботажного агента через отверстия решетки 3 в ванне 1 создается динамический газожидкостный слой, с поверхности которого в форкамеру 5 выносятся капли и пары отхода. Поперечное сечение ванны 1 выбирается с учетом производительности устройства по горючим жидким отходам. Расход барботажного агента через короб 4 устанавливают таким, чтобы его скорость в сечении ванны 1 составляла 0,8 1,0 м/с для обеспечения эффективного брызгоуноса отхода в зону горения. Выносимые из ванны 1 пары и мелкие капли жидкого горючего отхода сгорают внутри форкамеры 5 в потоке вторичного воздуха, поступающего со скоростью 30 35 м/с через сопла 6 из короба 7. Завершение сгорания (обезвреживания) жидких горючих отходов происходит за пределами конфузора 11 выше уровня кольцевой ванны 13.

При прохождении продуктов сгорания горючих отходов внутри конфузра 11 повышается их скорость при возникновении области пониженного давления. В этом случае высокотемпературные продукты сгорания горючих отходов проходят внутри кольцевой ванны 13 и рециркулируют через объем камеры обезвреживания 8 и отверстия 12 конфузора 11 в ядро факела к оси устройства, интенсивно омывая в радиальном направлении по всему периметру ванну 13. Размещение ванны 13 в зоне максимальных температур и ее интенсивное омывание высокотемпературными газами максимально повышает удельную производительность слоя стоков в ванне 13. Возврат с продуктами сгорания в ядро факела компонента стоков повышает время их пребывания в зоне обезвреживания и повышает полноту их огневой обработки. Кроме того, рециркуляция продуктов сгорания отходов с парами стоков внутрь конфузора 11 за счет улучшения смесеобразования способствует лучшему контакту органических компонентов с окислителем и дополнительно повышает полноту огневой обработки веществ.

Соотношение размеров ванн 1 и 13 принимают с учетом расходов горючих отходов и сточных вод при условии обеспечения температурного уровня на выходе из камеры обезвреживания 8 не ниже 1100^oC. Общий расход воздуха через короб 4, 7 и 15 устанавливают из условия поддержания внутри камеры обезвреживания 8 коэффициента избытка воздуха 1,1 1,15 для обеспечения полноты огневого обезвреживания компонентов отходов. Для улучшения рециркуляции продуктов сгорания внутри камеры обезвреживания 8 с последующим поступлением в конфузор 11 служат внутренние выступы 10 вокруг отверстия 9 в верхней части камеры обезвреживания 8. Продукты огневой обработки горючих отходов и сточных вод через отверстие 9 удаляются из камеры 8 в теплоиспользующую установку для дальнейшей утилизации.

Изобретение относится к области огневого обезвреживания жидких технологических отходов и может быть использовано в химической, нефтехимической, электротехнической промышленностях и в других отраслях народного хозяйства, устройство снабжено дополнительной ванной, выполненной в виде кольцевого желоба и установленной на выходном конце форкамеры, выполненном в виде конфузора. При этом конфузор под желобом выполнен по периметру с перфорацией. 1 ил.

Устройство для огневого обезвреживания жидких отходов, включающее ванну с барботажной решеткой, форкамеру с выходным концом, перфорированным в нижней части с соплами вторичного воздуха, и камеру обезвреживания, отличающееся тем, что выходной конец форкамеры выполнен в виде конфузора, снабженного в верхней части кольцевым желобом с барботажной решеткой.