КАМЕРА ДОЖИГАНИЯ ОТХОДОВ Российский патент 1997 года по МПК F23G7/06 

Изобретение относится к устройствам для термической переработки, отходов и может использоваться в химической промышленности и коммунальном хозяйстве для снижения токсичности выбросов реакторов термической обработки отходов.

Известно устройство для сжигания газообразных горючих отходов, обеспечивающее касание фронтом пламени стенок камеры сгорания [1]
Устройство содержит реакционную камеру туннельного типа с увеличенным диаметром и длиной: D_т 3D_г, L_т (3 4)D_г. Центральный угол прямоточного факела приблизительно равен 25 град, что обеспечивает касание факела о стенки, исключая при этом подсос в туннель холодных дымовых газов и уменьшая потери тепла излучением. На выходе из туннеля предусмотрена огнеупорная стенка. Однако при этом вследствие теплообмена со стенкой печи сжигания не исключена возможность образования пристеночного слоя газа, в котором происходит сохранение и (или) образование вредных органических соединений, например, полихлорированных диоксинов, из недогоревших сажевых частиц и радикалов, всегда присутствующих в пламени.

Известно устройство для дожигания отходов, выполненное в виде решетки из огнеупорного материала, позволяющее вести процесс при температуре выше 1250 К в агрессивных средах и разрушающий пристеночный холодный слой за счет создания преграды на пути газового потока [2] Однако сразу после решетки пристеночный слой формируется вновь, в результате чего такое решение оказывается непригодным для обработки диоксиногенных отходов, требующих времени пребывания не менее 2 4 с в зоне с температурой 1400 1600 К. Увеличение толщины решетки недостаточно эффективно вследствие охлаждения газа во внешних каналах. Ремонт решетки затруднен в связи с необходимостью ее демонтажа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является дожигатель, содержащий металлический корпус в виде цилиндра диаметром 50 мм из нержавеющей стали Х18Н10Т с торцевыми фланцами, при этом снаружи цилиндра установлен нагреватель из нихромовой проволоки. Корпус и нагреватель теплоизолированы снаружи слоем кварцевой стекловаты. Внутренняя полость корпуса выполняет функцию реакционной камеры. Разогревание реакционной камеры осуществляется до адиабатической температуры горения дожигаемой смеси (1250 К) и имеет целью разрушение холодного пристеночного слоя газа. В процессе эксплуатации на вход камеры подают продукты неполного сгорания керосина с температурой 750 850 К. Полнота дожигания составляет 55% [3]
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в следующем.

Материал зоны дожигания не обеспечивает возможность работы на коррозионноактивных средах, образующихся, например, при сжигании хлорсодержащих отходов. Нагрев при помощи проволоки не представляет возможности работы при температуре выше 1300 К вследствие возможности выхода нагревателя из строя, данная температура недостаточна для догорания полихлорированных диоксинов, которое достаточно эффективно протекает при температуре выше 1400 К. Невысокая степень дожигания также, вероятно, связана с низкой температурой реакционной зоны. Опыт эксплуатации аналогичных устройств показывает, что в случае выхода нагревателя из строя ремонт требует полного снятия теплоизоляции для замены нихромовой проволоки.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в улучшении условий дожигания и упрощении ремонта дожигателя.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в том, что улучшение условий дожигания достигается за счет разрушения ламинарного холодного пристеночного слоя газа, ответственного за образование и сохранение токсичных соединений. При этом причина разрушения ламинарного слоя заключается в газообмене между ядром потока и пристеночной областью и турбулизации пристеночного слоя насадкой.

Технический результат достигается тем, что в камере дожигания отходов, содержащей металлический корпус в виде цилиндра с торцевыми фланцами, внутренняя поверхность камеры снабжена футеровкой из огнеупорного материала с центральным осевым каналом диаметром d не менее 70 мм с отверстиями ввода и вывода газов диаметром (0,3 1,0)d, заполненным насадкой из материала футеровки размером каждого элемента (0,15 0,3)d.

Технический результат, кроме того, достигается тем, что насадка выполнена в виде колец Рашига, цилиндров, шаров или кускового материала, внутренний диаметр D камеры имеет размер не менее 200 мм и длину L (2 10)D, а корпус камеры снабжен рубашкой для охлаждения.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого устройства в продольном сечении; на фиг. 2 элемент насадки.

Устройство содержит металлический цилиндрический корпус 1 с внутренним диаметром D не менее 200 мм и длиной L, равной от двух до десяти D с фланцами 2 на торцах, снабженный внутренней теплоизоляцией футеровкой 3 толщиной до 0,4D из коррозионно- и жаростойкого материала, например, динаса, с центральным внутренним каналом диаметром d не менее 70 мм, в торцах которого находятся входное и выходное отверстия для дожигаемого газа диаметром от 0,3 до 1d. Входным отверстием при помощи фланца дожигатель состыкован с источником высокотемпературного газа, например, с камерой сжигания отходов. Корпус может быть снабжен рубашкой 4 со штуцерами 5 для подачи охлаждающего агента, например, воды или воздуха. Внутренний канал дожигателя заполнен насадкой 6 из того же материала, из которого изготовлена футеровка, размером каждого элемента (0,15 0,30)d. Насадка может быть выполнена в виде шаров, цилиндров, колец Рашига, кускового материала.

Устройство работает следующим образом.

Во входное отверстие подают отходящие газы камеры сжигания отходов со средней температурой 1000 3000 К и со скоростью не ниже 30 м/с. Поток газов разбивается насадкой 6 на отдельные струи, которые под разными углами атаки сталкиваются между собой и со стенкой футеровки 3 по всей длине камеры, не давая стабилизироваться пристеночному слою. Размер насадки 6 в пределах 0,15
0,3d обеспечивает возможность равномерной ее укладки, кроме того, при скорости потока не ниже 30 м/с потоки газа при движении к стенке через насадку сохраняют достаточный напор для дестабилизации процесса формирования холодного пристеночного слоя, что обеспечивает эффективность работы дожигателя. Футеровка снижает потери тепла в окружающую среду и защищает корпус камеры от действия высокой температуры и агрессивной среды. Из камеры газ через выходное отверстие направляют на дальнейшую обработку. Предлагаемое устройство позволяет при правильном выборе толщины и материала футеровки и насадки производить обработку агрессивных газов при температуре выше 1250 К, насадка способствует относительной задержке в камере твердых углеродистых частиц, являющихся основным исходным материалом при ресинтезе диоксинов и тем самым их активному выгоранию, отсутствие холодного пристеночного слоя способствует лучшему выгоранию термоустойчивых органических соединений, необходимое время контакта обеспечивается свободным выбором объема внутреннего канала футеровки. Ремонт сводится к дозаполнению канала насадкой.

Изобретение относится к термической переработке отходов. Камера дожигания отходов содержит металлический цилиндрический корпус с торцевыми фланцами и футеровкой 3 из огнеупорного материала. Корпус снабжен рубашкой со штуцерами для подачи охлаждающего агента. Футеровка имеет центральный осевой канал не менее 70 мм с отверстиями ввода и вывода газов диаметром (0,3 - 1,0)d, который заполнен насадкой из материала футеровки размером каждого элемента футеровки (0,15 - 0,3)d. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Камера дожигания отходов, включающая цилиндрический металлический корпус с отверстиями для ввода и вывода газа, футерованный огнеупорным материалом канал, заполненный газопроницаемой насадкой, отличающаяся тем, что внутренний канал имеет диаметр d не менее 70 мм, размеры отверстий ввода и вывода газа диаметром (0,3 10)d, а размер элемента насадки составляет h (0,15 0,3)d. 2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что насадка выполнена в виде колец Рашига, шаров или кускового материала. 3. Камера по п.1, отличающаяся тем, что корпус камеры с внутренним диаметром не менее 200 мм снабжен рубашкой для охлаждения.