Установка для термического обезвреживания сточных вод Советский патент 1984 года по МПК F27B15/00 F23G7/04 

Изобретение относится к технике термического обезвреживания сточных вод и их осадков и может быть использовано в цементной промышленности, черной и цветной металлургии и химической промышленности при проведении обжига измельченных технологических материалов, а также в энергетике в качестве топочного устройства парогенераторов.

Известна вихревая топка с жидким шлакоудалением, тангенциальным подводом топлива и воздуха и радиальным отводом газов, топочное пространство которой имеет горизонтальную цилиндрическую форму, сопла для сосредоточенного подвода топливовоздушной смеси установлены по касательной к внутренней окружности топки, а со стороны отвода продуктов сгорания установлен отклоняющий газы и частицы топлива к месту подвода воздуха козырек. По оси горизонтальной цилиндрической камеры расположена летка для удаления жидкого шлак. h 1 топки 1.

Недостатком известной топки является невозможность работы в режиме твердого шлакоудаления.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для плавления тонкоизмельченной сырьевой смеси, представляющее собой две вихревые горизонтальные цилиндрические камеры, размещенные над ванной для сбора расплава и соединенные по всей длине образующих с ванной и вертикальным каналом прямоугольного сечения с верхней подачей сырьевой и топливовоздушной смеси. В центре ванны по вертикальной оси канала расположено отверстие для вывода жидкого шлака со стен вихревых камер в ванну для сбора расплава. Для вывода газов в вихревых камерах размещены аксиальные вставки 2.

Недостатком данного устройства является невозможность его работы в режиме твердого шлакоудаления. Необходимость организации процесса термического обезвреживания сточных вод при умеренных температурах, т.е. в режиме шлакоудаления, обусловлена более высокой экономичностью процесса обезвреживания по сравнению с режимом жидкого шлакоудаления за счет повышения эффективности использования топлива, так как уменьшение температуры уходящих газов повышает КПД топочного устройства, а при снижении температуры золы уменьшаются теплопотери шлака и экономится тепло на расплавление золы. При работе устройства в режиме твердого шлакоудаления (в случае применения его для термического обезвреживания сточных вод) резко увеличивается пылеунос, что недопустимо из-за загрязнения окружающей среды золовыми выбросами.

Цель изобретения - повышение эффективности работы установки при сухом золоудалении.

Поставленная цель достигается тем, что установка для термического обезвреживания сточных вод, водержащая горизонтальные вихревые цилиндрические камеры, соединенные по всей длине образующих с вертикальным каналом прямоугольного сечения с верхней подачей сточных вод и топливовоздушной смеси, щелевое отверстие для удаления золы и аксиальные вставки для вывода газов, выполнена с дополнительным щелевым отверстием для удаления золы, при этом отверстия расположены на боковых поверхностях цилиндрических камер у торцов со стороны аксиальных вставок для вывода газов, причем передние кромки щелевых отверстий расположены под углом 3060°, а задние - 90° к вертикальной оси камер.

Расположение щелевых отверстий для удаления золы в месте ее максимального скопления позволяет снизить пылеунос и организовать работу предлагаемой установки для термического обезвреживания сточных вод при умеренных и низких температурах (в режиме твердого шлакоудаления), что является по сравнению с процессом термического обезвреживания сточных вод при жидком шлакоудалении в устройстве-прототипе) более экономичным.

На фиг. 1 представлена установка для термического обезвреживания сточных вод; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Установка для термического обезвреживания сточных вод содержит вихревые цилиндрические камеры 1. Камеры соединены по всей длине образующих с вертикальным каналом 2 прямоугольного сечения. К верхней части канала присоединена встречноструйная головка 3 с соплами 4 для подачи топливовоздушной смеси и соплами 5 для подачи сточных вод. Для вывода дымовых газов, на торцовых поверхностях цилиндрических камер 1 расположены аксиальные вставки 6, а на боковых поверхностях камер (у торцов со стороны аксиальных вставок) в секторе 30-60° от вертикальных осей камер расположены щелевые отверстия 7 и бункера 8 для удаления золы из камер.

Установка для термического обезвреживания сточных вод работает следующим образом.

Сточные воды через сопла 5 и топливовоздушная смесь через сопла 4 попадают во встречно-струйную голхэвку 3 и далее в вертикальный канал 2. В канале происходит основное горение топлива и термообезвреживание сточных вод с образованием твердых золовых частиц. В вихревых цилиндрических камерах 1 происходит дожигание топлива и сточных вод и сепарация золы на боковых поверхностях камер в секторе 3060° от вертикальных осей камер. Отжатая к боковым поверхностям обечаек зола просыпается через щелевые отверстия 7 в бункера 8 для сбора и удаления ее из камер.

Как показали экспериментальные исследования, при переводе вихревых топок на режим сухого золоудаления наибольшая концентрация золовых частиц на стенках цилиндрических камер наблюдается у торцов камер со стороны вставок для выхода газов. Зола скапливается на узком участке боковых поверхностей камер. При расположении на этом участке обечаек щелевых отверстий и бункеров для удаления золы из камер зола не подхватывается газовым потоком и не выносится из камер, а отжатая центробежной силой к месту расположения щели, просыпается через нее и осаждается в бункер. Таким образом, предлагаемое расположение щелевого отверстия и золового бункера позволяет резко снизить пылеунос в топочных устройствах, печах и т.д. вихревого типа, в частности, в предлагаемой установке для термического обезвреживания сточных вод, при работе их в режиме сухого золоудаления.

Размеры щелевого отверстия на боковой поверхности цилиндрической обечайки определяются местом минимального скопления твердых частиц. Отклонение от предлагаемых размеров щели приведет к снижению степени сепарации в установке для термического обезвреживания сточных вод.

Экспериментально выявлено, что угол между вертикальной осью цилиндрической камеры и прямой, проведенной к передней кромке щелевого отверстия, составляет 06 30-60°. Минимальная величина углао(. 30 максимальная - 60 ° (по условиям минимального пылеуноса). Оптимальная величина угла « при котором достигается наиболее высокий коэффициент .сепарации материала ( 99,7%), составляет 45°. Угол между вертикальной осью цилиндрической камеры и прямой, проведенной к задней кромке щелевого отверстия, равен ;з 90°.

и соответственном уменьщении (сектор, в котором расположена щель, остается постоянным и равным Д -3060°), щелевое отверстие полностью или частично располагается за зоной максимальной концентрации твердых частиц. Часть твердых частиц, отжатых центробежной силой к стенке в зоне максимальной концентрации частиц, не успевает просыпаться через щель и газовым потоком срывается со стенок и выносится из камер.

При 60° и соответственном увеличении (сектор, в котором расположена щель остается постоянным и равным АЗО60°) щелевое отверстие полностью или частично расположено перед зоной максимальной концентрации твердых частиц. Нарущается аэродинамическая структура потока, что приводит к снижению степени сепарации (твердые частицы не отжимаются к стенкам цилиндрических обечаек).

Та часть твердых частиц, которая сепарируется на стенке за щелью, газовУм потоком срывается со стенки и выносится из камеры, так как щель расположена выще места сепарации частиц.

При увеличении сектора расположения щели за счет увеличения 90° и уменьщенияо. 30° (. ио«30°) нарущается аэродинамика газового потока в вихревой камере.

При уменьшении сектора расположения Щели А 30° за счет уменьшения S 90° и увеличения ( ) твердые частицы срываются со стенок газовым потоком.

Применение предлагаемой установки позволит (за счет повышения эффективности) снизить затраты на золоулавливание.

УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД, содержащая горизонтальные вихревые цилиндрические камеры, соединенные по всей длине образующих с вертикальным каналом прямоугольного сечения с верхней подачей сточных вод и топливовоздущной смеси, щелевое отверстие для удаления золы и аксиальные вставки для вывода газов, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы установки при сухом золоудалении, она выполнена с дополнительным щелевым отверстием для удаления золы, при этом отверстия расположены на боковых поверхностях цилиндрических камер у торцов со стороны аксиальных вставок для вывода газов, причем передние кромки щелевых отверстий расположены под углом 3060°, а задние - 90° к вертикальной оси камер.