Циклонная печь для огневого обезвреживания отходов Советский патент 1984 года по МПК F23G7/04 

со ю

1. ЦИКЛОННАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОГНЕВОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОТХОДОВ, содержащая вертикальный цилиндрический корпус с расположенными в верхней части тангенциальными горелками, установленный по оси корпуса патрубок-горловину для вывода продуктов сгорания, днище с леткой и воздушные сопла, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения высокой степени регенерации находящихся в отходах ценных отработанных продуктов и их эффективной сепарации, воздущные сопла размещены ниже входного сечения горловины на расг стоянии 0,2-0,8 ее диаметра, причем оси воздущных сопл направлены по касательной к мнимой окружности, диаметр которой составляет 0,8-1,2 диаметра горловины. i , 2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что воздущные сопла выдвинуты в объем печи ел на 0,5-2 диаметра сопла.

возЗух гпоричныи

Изобретение относится к технике огневого обезвреживания жидких и твердых производственных отходов химической, нефтехимической и других отраслей промышленности и предназначено, в первую очередь, для обезвреживания отходов и регенерации содержащихся в них ценных твердых продуктов.

Известны устройства циклонного типа (для сжигания твердого или жидкого топлива (горючих отходов) с улавливанием получаемого продукта, среди которых циклонная камера с верхним выходным патрубком-горловиной для отходящих газов обладает (за счет организации вращающегося потока в кольцевом пространстве (канале) и раздельного вывода получаемого продукта с отходящими газами) не только наибольшим коэффициентом улавливания, но и высокой степенью обезвреживания (минимальным химическим недожегом) за счет встречного движения вращающихся газовых потоков в объеме печи, интенсифицирующих тепло- и массообмен 1.

Существенным недостатком данных устройств является отсутствие разделения процесса на восстановительную (регенерация твердого продукта) и окислительную (обезвреживание токсичных органических примесей) зоны.

Известны устройства с верхним выводом газов, в которых осуществляется глубокая регенерация ценного материала и обезвреживание (сжигание органических составляющих) отходов в пределах одного аппарата в разных технологических камерах.

Известные циклонные печи для регенерации отработанных материалов состоят из двух камер: внутренней цилиндрической полой вставки с верхним патрубком для выхода дымовых газов и кольцевой полости, образованной ограждающей поверхностью корпуса и внутренней цилиндрической вставкой, с газоперепускными окнами для вывода отходящих газов твердого продукта во внутреннюю цилиндрическую полость 2.

Существенными недостатками известных устройств являются наличие газоперепускных окон и установка вторичных воздушных сопл внутрь цилиндрической полой вставки выше газоперепускных окон или выше сопл, подающих первичный воздух, топливо и отходы. Газоперепускные окна быстро забиваются твердыми продуктами регенерации и обезвреживания, что приводит к нарушению аэродинамического режима работы печи и выходу ее из строя.

При установке сопл вторичного воздуха в горловину выше газоперепускных окон или сопл ввода топлива, вторичный воздух Б дымовых газах минует область интенсивного перемещивания, часть объема печи исключается из. процесса дожигания, а припересечении высокотемпературного кольцевого пространства воздущными патрубками ухудшается аэродинамика печи. Таким образом, установка сопл вторичного воздуха выше выхода дымовых газов во внутреннюю

полую вставку не обеспечивает эффективного дожигания продуктов неполного окисления и уменьшает надежность работы печи. Коэффициент улавливания твердого продукта в аппарате при совместном выводе дымовых газов и твердого продукта через газоперепускные окна невелик из-за потери сепарационного эффекта в газоперепускных окнах.

Наиболее близкой к предлагаемой является энерготехнологическая циклонная

печь, содержащая вертикальный цилиндрический корпус с расположенными в верхней части тангенциальными горелками, установленный по оси корпуса патрубок-горловину для вывода продуктов сгорания, днище с леткой и воздушные сопла 3.

0 Недостатком данного устройства является установка всех топливных и воздушных сопл в зоне горения, что затягивает процесс горения и ухудшает регенерацию денного продукта, находящегося в отходах, интен5 сифицируя его окисление.

Цель изобретения - обеспечение высокой степени регенерации находящихся в отходах ценных отработанных продуктов и ихЭ ффективной сепарации.

Поставленная цель достигается тем, что

0 в циклонной печи для огневого обезвреживания отходов, содержащей вертикальный цилиндрический корпус с расположенными в верхней части тангенциальными горелками установленный по оси корпуса патрубокгорловину для вывода продуктов сгорания,

5 днище с леткой и воздушные сопла, последние размещены ниже входного сечения горловины на расстоянии 0,2-0,8 ее диаметра, причем оси воздущных сопл направлены по касательной к мнимой окружности, диа0 метр которой составляет 0,8-1,2 диаметра горловины. Воздушные сопла выдвинуты в объем печи на 0,5-2 диаметра сопла.

Такое размещение сопл уменьшает контакт воздушной струи с сепарирующимся на стенке циклонной печи регенерируемым

продуктом и его окисление. Установка сопл по касательной к мнимой окружности, диаметр которой равен 0,8-1,2 диаметра горловины и подача воздуха в зону максимальных тангенциальных скоростей обеспечивает

Q интенсификацию тепло- и массообмена и позволяет избежать повышения концентрации кислорода в пристенной области, а также образования настылей вокруг сопла. При увеличении диаметра мнимой окружности более 1,2 диаметра горловины, струя

5 воздуха попадает в периферийную пристенную область, что резко увеличивает концентрацию кислорода в ней и, следовательно, содержание окислов в расплаве, а при

уменьшении диаметра мнимой окружности вторичный воздух сосредоточивается в приосевой области низкого давления и в процессе горения не участвует.

Воздушные сопла целесообразно размещать на расстоянии от среза горловины, равном 0,2-0,8 диаметра горловины.

При размещении сопл на расстоянии менее 0,2 диаметра горловины вторичный воздух захватывается обратным вихревым потоком и вносится в кольцевое пространство, нарушая расчетный режим восстановительной зоны. При увеличении расстояния более 0,8 диаметра горловины дымовые газы поворачиваются и входят в горловину, в основном, выще струи вторичного воздуха. В результате пропадает эффект подкручивания газового вихря и смешение воздуха с газов{з1м потоком происходит вяло. Кроме того увеличивается контакт воздушного потока с регенерируемым продуктом и его окисление.

Нецелесообразно выдвигать воздушные сопла в объем более чем на два диаметра сопла, так как это заметно ухудшает аэродинамику камеры и усложняет конструкцию сопл, не давая заметного эффекта. При выдвижении сопл менее чем на 0,5 диаметра сопла, происходит контакт струи воздуха со стенкой камеры и, следовательно, с сепарирующимся на ней продуктом.

На фиг. 1 изображена циклонная печь для огневого обезвреживания отходов, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез.

Циклонная печь для огневого обезвреживания отходов содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, тангенциально расположенные горелки 2, концентрически установленный полый цилиндрический патрубок-горловину 3 для вывода продуктов сгорания и воздушные сопла 4. В днище камеры устроена летка 5 для выгрузки продукта.

Печь работает следующим образом.

Отходы и топливо непрерывно подают в тангенциально расположенные горелки 2. Соотношение воздуха, топлива и отходов поддерживают таким, чтобы в кольцевом объеме создавалась восстановительная ереда, в которой твердые продукты практически не окисляются, а органические вещества

газифицируются. Закрученный поток горячих продуктов сгорания, содержащих продукты газификации отходов органических компонентов, выходит из кольцевого объема образованного цилиндрическим корпусом и патрубком-горловиной, поворачивается на 180° и образует выходной вихрь в периферийной области горловины. В выходной вихрь через воздущные сопла 4 подают вторичный воздух. Подача вторичного воздуха в зону максимальных тангенциальных скоростей выходного вихря ниже входного сечения горловины интенсифицирует процесс обезвреживания, поставляя кислород для окисления продуктов химического недожога и поддерживая вращение газового вихря.

Находящийся в отходах ценный продукт в виде пыли или расплава сепарируется на стенках корпуса 1, стекает вниз и удаляется через летку 5.

Пример. Плав дикарбоновых кислот НДК, содержащий медь и ванадий в виде мелких чешуек обезвреживали в циклонной печи с верхним выводом газов. Геометрические параметры печи: диаметр печи Оцтг1400, диаметр водоохлаждаемой горловины Df. .Т7Г 320, высота печи Нц- 1200, расстояние от входного сечения горловины до оси ЬБ ,.г- 100 (0,32 Dr).; вылет воздущных сопл Ъс - 40 мм (0,7 dc).,

Воздушные сопла установлены по касательной к мнимой окружности с диаметром 350 мм (1,1 Dp.),, Состав плава, %: адипиновая кислота - 41, глутаровая кислота - 38, янтарная кислота - 19, медь - 1,2, ванадий - 0,8, теплота сгорания, ккал/кг - 4230, расход кг - 470.

Плав НДК подавали в тангенциально установленные горелки и вдували воздухом в кольцевой объем. Кольцевой объем образован футерованным корпусом печи и водоохлаждаемой горловиной. Плав НДК сгорал в пределах кольцевой камеры. Коэффициент избытка воздуха составлял ct 0,9- 0,98, благодаря чему в кольцевом объеме создавалась восстановительная атмосфера. Медь и ванадий в расплавленном виде сепарировались на стенках и через летку удалялись в бункер. Меди и ванадия получено 68% от исходного количества. При прокалке плава без ввода воздуха через сопла металлы окислялись.

Физ.г