Способ огневого обезвреживания жидких отходов Советский патент 1989 года по МПК F23G7/04 

Изобретение относится к способам обезвреживания жидких производственных отходов и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях цромьщшенности при обезвреживании сточных вод с различной концентрацией органических примесей, а также содержащих минеральные примеси, в частности в производстве капролактама.

Цель изобретения - обеспечение . высокой экономической эффективности и надежности процесса обезвреживания жидких отходов с различной концентрацией горючих примесей.

Способ огневого обезвреживания жидких отходов осуществляется следующим образом.

Способ огневого обезвреживания жидких отходов, содержащих органи3f5

ческие и минеральные вещества, включает подачу топлива с воздухом для горения топлива, подачу жидких отходов с их диспергированием и подачу воздуха для окисления горючих органических веществ с образаванием закрученного потока продуктов сгорания и отвод п родуктов огневого обезвреживания.

Способ осуществляется путем подачи в голо1зную зону .циклонной, печи ., таигендиапьно топливовоздушнои смеси а также части воздуха, необходимого для окисления ЖРЩКИХ отходов. Смесь высокотемпературных продуктов сгорания топлива с воздухом, характеризующуюся уровнем температур 1200- 1600 GS направляют в рабочую зону

. циклонной печи, куда впрыскивают группой форсунок лшдкие отходы сов- местпо с частью воздуха, необходимог для окисления примесей. Капельки жидких отходов движутся в газовой среде по различным траекториям, испаряются, а летучие, высококипящие и нелетучие органические примеси подвергаются- окислению до конечных продуктов полного горения СО, , N2. Газообразные продукты обезвреживания

отводят из циклонной печи на тепло- использование. Образующиеся в рабоче объеме частицы минеральных веществ нагреваются, расплавляются и отбрасываются за счет цептробежного эффекта на боковую поверхность печи. Сформированная пленка-расплава минеральных веществ течет к выходу из печи и собирается в газоходе-копиль- нике, откуда расплав направляется на грануляцию и дальнейшее использование.

При обезвреживании отходов с кон центрацией горючих органических веществ до 15% воздух в сопла подают в количестве 10-25% от необходимого, для окисления указанных веществ, в случае обезвреживания отходов с концентрацией горючих органических веществ 15 - 35% количества воздуха, вводимого совместно с отходами, составляет 25-60% и 60-95% в случае обезвреживания отходов с концентрацией горючих органических веществ свыше 35%. Остальной воздух подают в головную зону циклонной печи, -например, в продукты сгорания допол- ните.льного топлива или совместно с воздухом для горения топлива.

.4

Способ проверен на стендовой установке, оборудованной циклонной печью с тангенциально установленной го- релочными устройствами в головной футерованной зоне и распылителями жидких отходов, размещенными в соплах для подачи воздуха, направленных тангенциально- к внутренней ок- ружности, составляющей 0,6 диаметра печи.

Эксперименты проводились на модельных водных растворах и реальных жидких отходах с различной концент- рацией горючих веществ:

раствор муравьиной кислоты с концентрацией 47%;

раствор ацетона с концентрацией 12,20 и 35%;

раствор глицерина с концентрацией 5,13 и 55%; .

сточная вода, содержащая этилен- диамин, высшие полиамины, жирные кислоты, спирты, глицерин, окис.пенные полимеры масел, с концентрацией примесей 19%;

сточная вода, содержащая метанол, формалин, смолы, щелочь, натриевые соли, с концентрацией примесей 55%; щелочный сток производства капро- лактама из толуола, содержащий натриевые соли органических кислот, ка- пролактам, минеральные соли, с концентрацией примесей 16, 20, 25 и 30%;

раствор адипината натрия с кон- центрацией 15,35%;

щелочный сток производства капро- лактама из бензола, содержащий 18% натриевых солей органических кислот;

щелочньм сток производства капро- лактама из бензола с концентрацией примесей 25,40% ;;

Пример 1. Обезвреживанию подвергали водный раствор глицерина

с концентрацией 13% и NaCl-5%. Расход раствора в печь составлял 150 кг/ч, расход природного газа - 34,5 нм /v, общий расход воздуха - 400 нм /ч. (для горения природного газа 340 нм/ч,

а для горения глицерина - 60 ). Через сопла для подачи воздуха сов- местро с раствором подавали 15% (9 ) воздуха, а остальное количество - 85% (51 ) вводили совместно с воздухом для горения топли

ва через горелки.

Температура отходящих газов 950 С. Продукты химического недожога в отходящих газах не обнаружены.

Пример 2, Обезвреживанию подвергался тот же раствор, что и в примере 1, но совместно с раствором вводили 10% (6 м /ч) воздуха, необходимого для окисления органических веществ. Надежность обезвреживания не нарушалась.

В то же время при прекращении ввода воздуха с раствором, когда расход его составил- 8% (5 м /ч) и ниже /отмечены перегрев головок центробежных форсунок и ухудшение качества распыливания (вскипание жидкости в камере закручивания, закупорка головок форсунок).

Пример 3. Количество воздуха, вводимого совместно с раствором, увеличили до 25% (15 ). При температуре отходящих газов 950°С сохранялась высокая эффективность огневого обезвреживания.

Дальнейшее увеличение расхода воздуха через сопла до 30% (18 м /ч) и выше не отразилось на качестве рас- пьшивания, но привело к нарастанию части солей на отдельных участках боковой поверхности и нарушению процесса обезвреживания.

Пример 4. Обезвреживанию подвергали раствор адипината натрия с концентрацией 15%. Расход раствора 120 кг/ч, расход природного газа 43 , общий расход воздуха - 525 (для горения природного газа 410 нм /ч, для горения раствора - 115 ).

Совместно с жидкими отходами подавали 25% (29 м /ч) воздуха для окисления горючих органических веществ, а остальное количество - 75% (86 нм /ч) вводили совместно с воздухом для горения топлива через го релки (496 нм /ч),

I

Пример 5. Обезвреживанию подвергали щелочный сток производства капролактама с концентрацией воды 75%. Расход стока составил 220 кг/ч, расход природного газа 33,5 нм /ч, общий расход воздуха 530 нм /ч-(для горения природного газа 300 Нм /ч. для горения щелочного стока /ч Через сопла подавали

воздуха, а остальное

30% (70 м /ч) количество

(70%) вводили совместно с воздухом для горения топлива через работающие горелки (460 нм /ч).

Температура отходящих газов 1000 С. Продукты химического и механического

10

15

20

115326

недожога в отходяи1их газах не обнаружены, наблюдался устойчивьй выход расплава карбоната натрия из летки циклонной печи.

Пример 6.Обезвреживанию подвергался тот же сток, что и в примере 5. Расход воздуха -через сопла совместно с отходами уменьшили до 25%. Устойчивость и надежность процесса обезвреживания сохранялись.

Дальнейшее снижение расхода воздуха через сопла до 17% и соответствующая переброска воздуха в головную зону привели к отрыву .пламени в горелках и нарушешпо устойчивости процесса обезвреживания.

Пример 7. Увеличение подачи воздуха совместно с отходами больше 60% привело к захолаживанию зоны и настьшеобразованию на боковой по- -верхности печи. Резко сократился выход расплава. Для исключения настьше- образования и обеспечения равномерности выхода расплава увеличили рас- ход топлива, что привело к возрастанию запыленности дымовых газов.

Пример 8. Обезвреживанию подвергали раствор адипината натрия с концентрацией 35%. Расход раствора составил 80 кг/ч, расход природного газа 15 нм /ч, общий расход воздуха 200 нм /ч (для горения природного газа 145 , для горения адипината натрия 55 ).

Совместно с жидкими отходами подавали 60% (33 м /ч) воздуха для окисления горючих органических веществ, а остальное количество воздуха - 40% (22 нм /ч) вводили через крьш1ку циклонной печи по оси, т.е.

L

25

30

35

40

в зону сгорания топлива подавали всего 167 воздуха. Температура отходящих газов 1100°С.-Продукты недожога не обнаружены.

Пример 9. Обезвреживанию подвергали щелочный сток производства капролактама с концентрацией воды 60%. Расход жидкого отхода 60 кг/ч, расход природного газа 8 нм /ч, общий расход воздуха 185 (для горения природного газа 75 , для горения

.щелочного стока 110 ). Через сопла совместно с отходами подавали 90% (100 ) воздуха, а остальное количество вводили через крышку циклонной печи по оси, т.е. в зону сгорания топлива подавали всего 85 нм /ч воздуха.

Температура отходящих газов 1080°С. Продукты химического и механического недожога в дымовых газах не обнаружены.

Пример 10. При обезвреживании того же стока увеличили расход воздуха через сопла до 95% (105нм ч) Сохранилась высокая устойчивость процесса обезвреживания. Подача все- го количества воздуха, необходимого для окисления примесей отхода, через сопла совместно с отходами, т.е. более 95%, неизменно приводила к необходимости увеличения расхода дО - полпительного топлива до 13-15 нм /ч подъему температуры отходящих газов до 1130°С и увеличению вьшоса с ними минеральных солей.

Пример 11. При обезврежива- НИИ этого же стока подача совместно с ним менее 60% воздуха, необходимого для окисления горючих примесей, неизменно приводила к отрыву пламени горелок и нарушению устойчивого вое- пламенения топлива. Увеличение расхода топлива для повышения температурного уровня в зоне горения топлива обеспечило санитарную эффективность, до при этом, помимо перерасхода топ- лива, увеличился пыдеунос..

Подача.с отходами лишь части воздуха, необходимого для окисления го- (рючих примесей, позволяет повысить TeMnepaTypHjbm уровень в зоне впрыска жидких отходов и добиться устойчивог

воспламенения высококипящих и не- ;летучих органических компонентов. Другая часть воздуха, необходимого для окисления горючих примесей отходов, подается в головную зону циклонной печи - зону сжигания до-- полнительного топлива, и интенсивное перемешивание этой части воздуха с высокотемпературными продуктами сгорания топлива приводит к равномерному полю температур по высоте печи и стабилизирует процесс выжига нелетучих и высококипящих органических веществ.

Организация процесса огневого 1 обезвреживания с дифференцированной по концентрации примесей подачей воздуха, необходимого для оки гления горючих примесей, приводит к поддержанию минимального расхода топлива из условий оптимальной температуры полного окисления токсичных орга

Q j

П 5 „

5

0

5

нических примесей и надежного вытекания расплава минеральных веществ.

Для низкоконцентрированных жидких отходов количество воздуха, вводимого совместно с отходами, составляет 10-25%, что соответствует условиям надежного охлаждения распьшителей жидких отходов и практически не отражается на тепловом балансе зоны обезвреживания. Подача воздуха совместно с отходами при огневом обезвреживании концентрированных жидких отходов 25-60%, а при огневом обезвреживании высококонцентрированных жидких отходов - 60-95%, что удовлетворяет условиям ведения процесса огневого обезвреживания при минимальном удельном расходе дополнительного топлива.

Таким образом, поддержание расхода воздуха, подаваемого совместно с отходами, ниже необходимого количества из условий полного окисления горючих примесей, дифференцированно (по содержанию горючих органических веществ) позволяет осуществить процесс огневого обезвреживания отходов с различной концентрацией горючих примесей с минимальным удельным расходом топлива и высокими надежностью и стабильностью.

Формула изобретения

1.Способ огневого обезвреживания жидких отходов, содержащих органические и минеральные вещества, включающий подачу топлива с воздухом для горения топлива, подачу жидких отходов с их диспергированием и подачу воздуха для окисления горючих органических веществ с образованием закрученного потока продуктов сгорания и отвод продуктов огневого врэживания, отличающийся тем, что, с целью обеспечения высокой экономической эффективности и надежности процесса обезвреживания жидких отходов с различной концентрацией горючих органических веществ,

10-95% воздуха для окисления горючих органических веществ подают совместно с жидкими отходами, а остальное количество этого воздуха подают в зону сгорания топлива.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что для жидких отхо91511532. 10

дов с концентра1щей горючих органи- ,25-60% воздуха для окисления горючих

ческих веществ до 15% подают 10-25%органических веществ, воздуха для окисления горючих органи- 4. Способ поп.1, отличаюческих веществ.щ и и с я тем, что для жидких отхо3. Способ по П.1, о т л и ч а .ю-дов с концентрацией горючих органищ и и с я тем, что для жидких от-ческих веществ свьппе 35% подают 60ходов с концентрацией горючих орга-95% воздуха для окисления горючих

:нических веществ 15 - 35% подаюторганических веществ.

Изобретение относится к технике переработки и обезвреживания промышленных отходов и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, выделяющих отходы, содержащие органические и минеральные вещества. Целью изобретения является повышение экономической эффективности и надежности процесса обезвреживания жидких отходов с различной концентрацией горючих примесей. Способ включает тангенциальную подачу топливо-воздушной смеси, подачу диспергированных жидких отходов и подачу совместно с отходами воздуха в количестве, меньшем необходимого по условиям окисления горючих примесей (10-25% при обезвреживании отходов с концентрацией примесей до 15%, 25-60% при концентрации примесей 15-35% и 60-95% - при обезвреживании отходов с концентрацией свыше 35%), термическую обработку отходов в закрученном потоке газов и отвод газообразных продуктов обезвреживания и расплава минеральных веществ.