Устройство для огневого обезвреживания минерализованных жидких отходов Советский патент 1983 года по МПК F23G7/00 

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к реакторам для огневого обезвреживания сточных вод, содержащих органические и минеральные примеси. Известны циклонные реакторы для огневого обезвреживания жидких отходов, позволяющие обеспечить надежное выгорание токсичных органических веществ и улавливание значительной части минеральных примесей с выпуском их в виде расплава 1. Недостатком этих циклонных peaj TopOB является повышенный унос минеральных веществ с дымовыми газами. Попытки повыщения сепарационной эффективности этих печей путем углубления распыла сточных вод приводят на практике к снижению са нитарной эффективности процесса обезвреживания. Известны прямоточные камерные печи, состоящие из камеры сгорания с размещенными в ней форсунками для распыла сточных вод и камерой дожигания (камерой обезвреживания) 2. Ндостатками таких печей являются низкие удельные производительности вследствие недостаточно благоприятных условий тепло- и массообмена капель с газами в условиях их прямоточного движения. При выполнении этих печей с гарниссажной футеровкой неизбежны большие потери тепла в окружающую среду и большой перерасход топлива на процесс. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство для огневого обезвреживания минерализованных жидких отходов, содержащее топочную камеру с горелочными устройствами, прямоточную камеру термообработки с форсуночными устройствами и циклонный пылеуловитель 3. Камера тер-мообработки выполнена в виде трубы Вентури с установленными в ее горловине форсунками. Недостатком известного устройства являются неблагоприятные условия для испарения и обезвреживания наиболее крупных капель в прямоточном потоке газов. Это приводит к необходимости работы с повышенными коэффициентами расхода воздуха для обеспечения высокой полноты окисления примесей, что связано с перерасходом топлива на процесс. Кроме того, ввод газов, содержащих частицы минеральных веществ, в циклонный пылеуловитель с помощью диффузора большого сечения приводит к неблагоприятным условиям улавливания этих частиц и к повышенно.му пылеуносу и, следовательно, к повышенным затратам на очистку газов. Сжигание топлива в выносной топочной камере связано с повыщенными температурами в ядре факела, что способствует образованию окислов азота. Кроме того, для чрезмерно вытянутой формы камеры термообработки, выполненной в виде трубы Вентури, характерна высокая удельная поверхность наружного ограждения, повыщенные потери тепла в окружающую среду и связанный с этим повышенный удельный расход топлива на процесс обезвреживания. Цель изобретения - повышение степени улавливания расплавленнь1х минеральных веществ и эффективности окисления токсичных органических веществ. Эта цель достигается тем, что в устройстве для огневого обезвреживания минерализованных жидких отходов, содержащем топочную камеру с горелочными устройствами, прямоточную камеру термообработки с форсуночными устройствами и циклонный пылеуловитель, топочная камера и камера термообработки выполнены в виде цилиндра с расположенными по оси горелочными устройствами и примыкающими к его боковой поверхности прямоточными каналами, соединенными с циклонным пылеуловителем, при этом длина цилиндра составляет 5-8 его внутренних диаметров, а форсуночные устройства размещены на боковой поверхности цилиндра на расстоянии 1,5-2 его диаметров от горелочных устройств. При этом прямоточные каналы выполнены щелевидными с высотой, равной диаметру цилиндра, и щириной, составляющей 0,20,4 диаметра цилиндра. На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, вертикальный разрез; на фиг. 2 - то же, горизонтальный разрез (вариант с двумя Циклонными пылеуловителями); на фиг. 3 - то же, вариант с четырьмя циклонными пылеуловителями. Устройство состоит из горизонтальной цилиндрической камеры 1 с системой прямоточных факелов, одного или нескольких вертикальных циклонных пылеуловителей 2, которые соединяются с цилиндрической камерой щелевидными каналами 3. В обоих торцах цилиндрической камеры размещены аксиально горелочные устройства 4. На расстоянии от торцов цилиндрической камеры, равном 1,5-2 ее диаметрам, установлены по одной или несколько форсунок 5 для распыла сточной воды. Зона 6 горения топлива имеет кирпичную футеровку, зона 7 термообработки отходов - охлаждаемую гарнисажную футеровку. Устройство работает следующим образом. В зону 6 горения топлива через горелки 4 вводится топливо и воздух. В конце зоны горения в продукты сгорания при помощи форсунок 5 вводится распыленная сточная вода. В зоне 7 термообработки капли сточной воды испаряются, органические примеси окисляются, а минеральные примеси образуют расплавленные частицы. Наиболее крупные недоиспарившиеся капли поступают в зону встречи факелов, где совершают возвратно-поступательное движение и полностью испаряются. При высоких скоростях

газовых потоков в зоне их встречи возможно вторичное дробление наиболее крупных капель, что сокращает необходимое время для их испарения и повышает удельную - производительность зоны термообработки и полноту окисления примесей. Продукты горения, содержащие минеральные частицы, из центральной части зоны термообработки по одному или двум щелевидным каналам 3 направляются в циклонные пылеуловители 2, где осуществляется улавливание минеральных частиц. Одновременно через щелевидные каналы в пылеуловители стекает расплав, уловленный в зоне термообработки. Из циклонных пылеуловителей отходящие газы и расплав выводятся через пережим 8. Затем расплав выпускается из устройства через летку 9 на грануляцию, а отходящие газы по газоходу 10 направляются в теплоиспользующие установки и на газоочистку.

Форсунки сточной воды в цилиндрической камере устанавливаются радиально на ее боковой поверхности или аксиально внутри камеры. При аксиальном расположении форсунок впрыск сточной воды осуществляется по потоку или навстречу потоку газов.

Размещение форсуночных устройство для подачи жидких отходов из боковой поверхности цилиндрической камеры- в сечении, отстоящем от среза горелочных устройств на расстоянии 1,5-2 диаметров камеры обеспечивает устойчивое воспламенение и горение топлива и высокую интенсивность процесса испарения распыленных капель отходов.

Выполнение длины цилиндрической камеры, равной 5-8 ее внутренних диаметров (L/dk 5-8), позволяет получить высокую санитарную и экономическую эффективность процесса огневого обезвреживания сточных вод, содержащих органические и минеральные компоненты.

Реализация цилиндрической камеры с длиной менее 5 ее внутренних диаметров (L/dk 5) приводит к проникновению значительной части неиспаривщихся капель в зону горения топлива во встречной струе и к сепарации части капель на торцевых стенках цилиндрической камеры. В результате наблюдается неполное выгорание токсичных примесей, нарушается устойчи&ость процесса воспламенения топлива, образуются настыли и разрушается футеровка торцевых стенок..

Увеличение длины Цилиндрической камеры более 8 диаметров (L/dk 8) приводит к существенному увеличению, удельной поверхности ограждения, росту-потерь тепла.

При установке форсунок в сечении цилиндрической камеры, отстоящем от среза горелок на расстоянии менее 1,5 диаметра камеры, имеет место отрицательное влияние впрыска воды на горение топлива, обусловленное незавершенностью его полного выгорания к указанному сечению. В результате наблюдается пульсация факела и в отходящих газах обнаруживаются продукты химического недожога.

Размещение форсунок в сечении цилиндрической камеры, отстоящем от среза горелок на расстоянии более 2 диаметров камеры, приводит к повышенному температурному уровню в зоне горения топлива, увеличению выхода окислов азота в этой зоне, а,также к сокращению времени пребывания распыленных капель жидких отходов в объеме цилиндрической камеры и неполноте их обезвреживания.

Ширина щелевидного канала, составляющая -0,2-0,4 диаметра цилиндрической камеры, позволяет получить высокий коэффициент улавливания минеральных частиц в циклонном пылеуловителе.

При выполнении щелевидного канала с щириной, меньшей 0,2 диаметра цилиндрической камерь, существенно возрастает аэродинамическое сопротивление устройства и наблюдается срыв пленки расплава на боковой поверхности пылеуловителя.

Установка щелевидного канала с шириной более 0,4 диаметра цилиндрической камеры приводит к снижению сепарационной Эффективности и большому выносу минеральных частиц за пределы устройства.

Непосредственное примыкание зоны горения топлива к более холодной зоне термообработки при относительно небольшой протяженности этих зон обеспечивает лучистый теплообмен между этими зонами и снижение температуры в зоне горения. Еще большее снижение температуры в ядре факела возможно при впрыске сточной воды навстречу потоку газов. Все это способствует меньшему образованию окислов азота за счет окисления атмосферного азота по сравнению с выносной камерой сгорания.

Щелевидные каналы 3 обеспечивают ввод запыленных газов в пристенную зону циклонных пылеуловителей. Высота щелевидного канала равна внутреннему диаметру цилиндрической камеры, а ширина составляет 0,2- 0,4 от внутреннего диаметра этой камеры. Для установок небольшой производительности (до 2 т/ч) применяется один щелевидный канал и один пылеуловитель. При большей производительности применяются два щелевидных канала и два или четьфе пылеуловителя. Варьированием щирина канала в указанных пределах и числом каналов можно обеспечить скорость входа газов в циклонные пылеуловители на уровне 35- 40 м/с. Ввод пыли в пристенную зону пылеуловителя с указанными скоростями в сочетании с наличием пережима 8 и липкими стенками из-за наличия на них расплава обеспечивают глубокое улавливание минеральных частиц. Для облегчения вытекания расплава из цилиндрической камеры щеле

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГНЕВОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ЖИДКИХ ОТХОДОВ, содержаш.ее топочную камеру с горелочными устройствами, прямоточную камеру термообработки с форсуночными устройствами и циклонный пылеуловитель, отличающееся тем, что, с целью повышения степени улавливания минеральных веществ и эффективности окисления токсичных органических веществ, топочная камера и камера термообработки выполнены в виде цилиндра с расположенными по оси горелочными устройствами и примыкающими к его боковой поверхности прямоточными каналами, соединенными с циклонным пылеуловителем, при этом длина цилиндра составляет 5-8 его внутренних диаметров, а форсуночные устройства размещены на боковой поверхности цилиндра на расстоянии 1,5-2 его диаметров от горелочных устройств. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прямоточные каналы выполнены (Л щелевидными с высотой, равной диаметру цилиндра и шириной, составляющей 0,2- 0,4 диаметра цилиндра. Ю оо а