СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ Российский патент 1998 года по МПК F23G7/00 

Изобретение относится к обезвреживанию дымовых газов, полученных при сжигании органических бытовых и промышленных отходов при температуре выше 1000^oC, в частности, к обезвреживанию газов, содержащих ядовитые вещества - диоксины полихлорбензола.

Содержащиеся в органических бытовых и промышленных отходах в результате их гниения диоксины полихлорбензола являются сильно токсичными веществами, ухудшающими экологию окружающей среды. При нагреве отходов при их сжигании эти диоксины разлагаются на отдельные составляющие, являющиеся безвредными. Процесс разложения начинается при температуре менее 400^oC и заканчивается при 1000^oC. При охлаждении протекает обратимый процесс - образование вторичных диоксинов полихлорбензола, таких же ядовитых, как и первичные.

Известны способы обезвреживания дымовых газов, полученных при сжигании органических бытовых и промышленных отходов. Так, например, известен способ, в котором предложено проводить процесс обезвреживания дымовых газов из печи для сжигания отходов за счет их охлаждения в теплообменнике и прохождения через ряд поглотителей. Отмечено значительное повышение степени очистки дымовых газов от вредных примесей [1].

Однако очистить газы от вторичных диоксинов полихлорбензоли известный способ не позволяет, т.к. вторичный процесс их образования протекает очень быстро, а именно за 0,5 - 0,8 с при охлаждении в интервале температур 1000 - 100^oC. Для этого необходимо использовать теплообменники специальной конструкции.

Проблема скоростного охлаждения дымовых газов, полученных в результате сжигания органических отходов, решена и описана в [2]. Согласно изобретению дымовые газы из печи при температуре 900 - 1300^oC поступают в первый теплообменник, где они охлаждаются до температуры 250 - 350^oC за 0,05 - 0,15 с. Этот теплообменник выполнен в виде газотрубного котла, в котором газ проходит по трубам и охлаждается водой со стороны межтрубного пространства. Далее газ направляют во второй теплообменник, где он охлаждается за 1,3 - 2,0 с до температуры 140 - 160^oC, а затем - в третий, где его температура снижается ниже точки росы и происходит дальнейшая переработка с образованием соляной кислоты.

Применение данного способа для очистки дымовых газов от присутствующих в них диоксинов полихлорбензола не представляется возможным вследствие того, что скоростное охлаждение с температуры более 1000^oC за время 0,1 с проходит до более высокой температуры (около 340^oC), при чем требуется для окончательного прекращения образования вторичных диоксинов. При температуре 340^oC идет процесс их образования. Кроме того, полихлориды бензола в парообразном состоянии (выше 25^oC) огнеопасны, а потому небезопасны.

Цель изобретения - создание технологии обезвреживания дымовых газов, полученных в результате сжигания бытовых и промышленных отходов при которой возможно было бы очистить газы от ядовитых диоксинов полихлорбензола.

Цель достигнута тем, что эти диоксины охлаждают в две ступени, на первой из которых охлаждение проводят с температуры 1300 - 1500^oC до 1000 - 800^oC за время контакта с теплообменником 0,05 - 1,0 с, а на второй - с 1000 - 800^oC до температуры не выше 25^oC за время контакта менее 0,5 с.

Технический результат - снижение токсичности дымовых газов, обеспечивающее возможность из выброса в окружающую среду.

Способ осуществляют следующим образом.

Сжигание органических бытовых или промышленных отходов, имеющих признаки гниения, а значит, и содержащих первичные диоксины полихлорбензола, проводят в печи при температуре 1300 - 1500^oC и давлении до 1,5 кгс/мм². В процессе сжигания первичные диоксины разлагаются на оставляющие, например, водяной пар, хлористый водород и др., которые в составе дымового газа из печи поступают в первый теплообменник, где охлаждаются до 1000 - 800^oC за время, равное 0,05 - 0,1 с, т.е. мгновенно. Далее газ поступает во второй теплообменник, где происходит охлаждение диоксинов до 20 - 25^oC за время менее 0,05 с. Оба теплообменника выполнены в виде устройства с набором трубок, по которым протекает горячий газ и которые омываются снаружи водой. Такая конструкция теплообменников позволяет провести охлаждение дымового газа от 1300^oC до 20 - 25^oC за столь короткое время. Первая ступень охлаждения необходима лишь для снижения температуры сильно разгоряченных дымовых газов с 1300 -1500^oC до 1000 - 800^oC. На второй ступени охлаждения соединение составляющих во вторичные диоксины не происходит, поскольку не успевает произойти химическая реакция их образования. Охлажденный обезвреженный дымовой газ при температуре 20 - 25^oC выходит из второго теплообменника и его удаляют в окружающую атмосферу. Загрязнение ее вредными диоксинами полихлорбензола не происходит. Если даже в выхлопном газе и содержится незначительное количество этих веществ, то они находятся в виде распыленных капель, а не паров, потому и неопасны. В случае, если производственное оборудование позволяет утилизировать дымовые газы, они из второго теплообменника направляются на дальнейшую переработку.

Таким образом, использование предложенной технологии обезвреживания дымового газа позволило практически полностью предотвратить образование в нем вторичных диоксинов полихлорбензола за счет резкого их охлаждения ("замораживания") за время менее 0,05 с. Удаленный в атмосферу дымовой газ является неопасным для окружающей среды, живых организмов и растительности.

Пример 1. Для сжигания бытовых отходов, содержащих диоксины полихлорбензола, может быть использована печь цилиндрической формы и объемом 6 м³. Печь соединена с двумя теплообменниками через отводящую трубу, через которую из нее удаляется дымовой газ. Оба теплообменника выполнены в виде устройства, содержащего множество трубок, по которым проходит горячий дымовой газ. В каждом теплообменнике расположено до 200 трубок длиной 1000 мм и внутренним расходным диаметром 20 мм. Эти трубки снаружи омываются водой. Дымовой газ из печи под давлением 1,5 кгс/см² поступает в первый теплообменник. Температура газа - 1500^oC. Воду в теплообменники подают под давлением 4 кгс/см². При соблюдении указанного режима охлаждения обеспечиваются необходимые условия охлаждения газа в первом теплообменнике с температуры 1500^oC до 1000^oC на выходе из него за время 0,05 с. При этой температуре газ поступает во второй теплообменник, где он за время 0,04 с охлаждается до температуры 25^oC. Далее его удаляют в атмосферу. В удаленном газе не содержатся вредные диоксины полихлорбензола, которые могут быть опасными для окружающей среды.

Пример 2. Использованы те же печь и теплообменники, что и в примере 1. Температура отходящего из печи газа - 1300^oC, давление - 1,5 кгс/см². Давление воды в теплообменниках - 4 кгс/см². В первом теплообменнике охлаждение до 800^oC осуществляется за 0,1 , а во втором - до температуры 25^oC происходит за 004 с. Обезвреженный газ, не содержащий токсичных диоксинов, удаляют в атмосферу.

Способ обезвреживания дымовых газов, содержащих диоксины полихлорида бензола, включает ускоренное охлаждение дымового газа в две ступени. На первой - охлаждение проводят до 1000 - 800^oС при времени контакта с теплообменной поверхностью 0,05 - 0,1 с, на второй - до температуры не выше 25^oС при времени контакта менее 0,05 с. Обезвреженный газ, не содержащий вторичных диоксинов полихлорбензола, удаляют в атмосферу.

Способ обезвреживания дымовых газов, полученных при сжигании органических бытовых и промышленных отходов при температуре выше 1000^oС, включающий ступенчатое ускоренное охлаждение дымового газа в теплообменниках, отличающийся тем, что при обезвреживании дымового газа, содержащего диоксины полихлорида бензола, охлаждение его осуществляют в две ступени, на первой из которых охлаждение проводят до 1000 - 800^oС при времени контакта с теплообменной поверхностью 0,05 - 0,1 с, а на второй - до температуры не выше 25^oС при времени контакта менее 0,05 с.