Способ термообезвреживания высоковлажных газообразных отходов Советский патент 1992 года по МПК F23G7/06 

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано при подготовке сушильного агента в вихревых топках, в частности в системах термического обезвреживания газовых выбросов.

Цель изобретения - сокращение вредных выбросов в атмосферу путем оптимизации состава окислительной среды.

Нафиг,1 представлена двухступенчатая вихревая камера, в которой производится термообезвреживание сушильного агента; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1,

Сущность способа состоит в том, что топливо сжигают с недостатком воздуха

(а 0,5-0,95), а остатки несгоревшего топлива и загрязненный сушильный агент (отходы) с высоким (0,3-1,0 кг/кг) влагосо- держанием дожигают за счет окислителя, содержащегося в сушильном агенте во взаимодействующих закрученных потоках, при соотношении расходов воздуха и отходов и их скоростей на входе и выходе зоны в пределах 0,59-0,24, а интенсивность крутки устанавливают в пределах 1-25.

Двухступенчатое сжигание топлива и дожигание на второй ступени при высоком влагосодержании обеспечивают минимальное образование оксидов азота и других

вредных компонентов продуктов сгорания от неполноты горения.

При подаче воздуха на стадию подготовки топлива, близкой к теоретически н еобходимому количеству (0,95), и удовлет- верительной плотности газоходов, влагосо- держание сушильного агента имеет меньшее значение (0,5 кг/кг). В процессе эксплуатации состояние газоходов, находящихся под разрежением, постоянно ухуд- шается, поступление воздуха в систему возрастает, а влагосодержание сушильного агента падает. При влагосодержании сушильного агента 0,3 кг/кг эффективность по предлагаемому способу равноценна эффек- тивности известного, а при дальнейшем увеличении присосов (снижении влагосо- держания) исключаются преимущества способа вследствие возрастания абсолютной величины выбросов и уносов, в них содер- жащихся. Необходимо уплотнение газового тракта.

Использование кислорода присосов на горение снижает вредный выброс в атмосферу как в количественном, так и в качест- венном отношении.

При подаче на горение отработанного воздуха из системы пневмотранспорта вместо свежего воздуха, подаваемого специальным вентилятором, также сокращается выброс в атмосферу.

Взаимодействие закрученного потока отработанного сушильного агента с горящим топливным факелом наиболее эффективно при организации соответствующей аэродинамической структуры потоков. Такая структута обеспечивается, когда граница зоны взаимодействия располагается на максимальном уровне окружной составляющей скорости закрученного потока отрабо- тайного сушильного агента. Факел вписывается внутрь этой зоны и активно взаимодействует на мере продвижения от начала зоны (на фиг.1 из горелки) до ее конца (на выходе из камеры дожита).

Оптимальная аэродинамическая структура в зоне взаимодействия обеспечивается соотношением расходов воздуха и отходов и их скоростей на входе и выходе зоны, а также интенсивность крутки потока отходов.

Максимальные значения параметров

GVV

Vac

,,х - 0,59 и Vt /Va 25 соответствуют

максимальному в закрученном потоке твердых крупных ( 30 мкм) частиц высо- кой ( 1500 кг/м концентрации при соотношении расходов отходов и воздуха ( ), близком к единице. При CVC7 1 резко

возрастает аэродинамическое сопротивление проточной части устройства, которое не удается преодолеть тягодутьевыми машинами среднего давления (до 4000 Па).

Минимальные значения параметров f t i

К« ТГ Г0 24 и v /v 1 соответствуют

(j Vac

удержанию в закрученном потоке на порядок меньших ( 120 мг/м2) по концентрации твердых частиц, меньших ( 10 мкм) по размерам, но по условию преодоления аэродинамического сопротивления обеспечивают соотношение расходов 10...15.

Дальнейшее уменьшение значений указанных параметров нецелесообразно ввиду невозможности прогрева общей массы отходов до необходимых температур.

Отношение расходов воздуха и отходов (G /G ) при осуществлении способа термообезвреживания определяют исходя из необходимого нагрева смеси (достижения температуры обезвреживания отходов).

Двухступенчатая вихревая камера содержит горелку 1 с подводом топлива и подводом воздуха G , камеру 2 дожита с подводом отработанного сушильного агента G. Горелка 1 и камера 2 дожита имеют выходные сопла 3 и 4 соответственно. Поток из сопла 3 выходит со среднерасходной скоростью Vac , которая является для воздуха входной в зону- взаимодействия. Поток из Сопла 4 выходит и со среднерасходной скоростью Vac, которая является для отработанного сушильного агента выходной из зоны взаимодействия. Зона взаимодействия отработанного сушильного агента с топливным факелом находится на диаметре 5 максимума окружной составляющей скорости камеры 2 дожита.

Вихревое сжигание топлива и термообезвреживание сушильного агента во взаимодействующих закрученных потоках ограничиваются по числу Рейнольдса с одной стороны (по минимуму) из условия авто- модельности процесса (Re Ю4), при котором стабилизируются рабочие характеристики, а с другой стороны (по максимуму) эффективностью увеличения располагаемого давления по дутью (Re 5-Ю5). Например, при сжигании топлива с подачей воздуха до 400°С () необходимо обеспечить его давление Па. При температуре воздуха ±50°С те же условия () обеспечиваются при давлении воздуха 500 Л а. Увеличение давления воздуха более 2000 Па целесообразно исходя из условия понижения удельной стоимости агрегата при единичной мощности менее 20 МВТ. Подача воздуха на горение при

давлении до 6000 Па ограничивается числом ,5 105, а подача отработанного сушильного агента на термообезвреживание при давлении до 4000 Па ограничивается при температуре 100-120°С и влагосодер- жании до 1 кг/кг числом -105.

Проведена экспериментальная проверка способа. Результаты представлены в таблице.

Оптимальное значение относительной характеристики потоков H),52 установлено при VacVva/ 1, обеспечивающем минимальное сопротивление выходу и VaVVt 0,167, обеспечивающем устойчивое самовоспламенение отходов в зоне их взаимодействия с факелом (в объеме камеры дожига).

При G Vac /G Vac 0,52 для устойчивого горения отходов необходимо наличие постоянного источника зажигания -факела

горящего топлива.

При 0,52

для устойчивого горения отходов достаточно поступления в зону взаимодействия продуктов полного сгорания топлива.

Предельные значения G Vac 0,24...0,59 соответствуют с одной стороны (0,24) минимальному уровню поддержания горения отходов, а с другой (0,59) соответствуют уровню максимальной подачи топлй ва, горящего в среде отходов. В последнем случае агрегат горелка - камера дожига представляет собой двухступенчатую камеру сгорания, где горелка выполняет роль узла подготовки и подачи топлива (газифи- катор), а камера Дожига - основного устройства для сжигания.

Использование изобретения позволяет сократить потребление воздуха и объем выброса в атмосферу на 25-33%, содержа- ние оксидов азота на 65% (до 22 мг/м, специфического белка в 10 раз (до 0,05 мг/м3), механическую неполноту сгорания на 50% (до 50 мг/м3).

Повышение влагосодержания сушильного агента улучшает также тепломассооб- менные характеристики процесса сушки, когда с возрастанием паросодержания сушильного агента резко интенсифицируется отвод влаги из тела частицы к ее поверхности и от поверхности в среду. Появляется также возможность регулирования остаточной влажности продукта.

Кроме того, снижаются пожаро- и взры- воопасность систем сушильных установок.

Формула изобретения Способ термообезвреживания высоковлажных газообразных отходов, включающий подачу и закрутку воздуха для горения топливного факела, подачу и закрутку отходов при взаимодействии в кольцевой зоне, окружающей факел, отличающийся тем, что, с целью сокращения вредных выбросов в атмосферу путем оптимизации состава окислительной среды, воздух подают в количестве 0,5...0,95 от теоретически необходимого, а отходы,содержащие окислитель, отбирают из системы рециркуляции с влагосодержанием 0,3...1,0 кг/кг и направляют в зону взаимодействия при соотношении расходов воздуха и отходов и их скоростей на входе и выходе зоны в пределах

§; 0,59... 0,24,

а интенсивность крутки устанавливают

в пределах Vt /Va 1 ...25,

где расходы воздуха и отходов. м3/с;

Vac - среднерасходная скорость потока воздуха на входе в зону взаимодействия отходов с топливным факелом, м/с;

Vac - среднерасходная скорость потока отходов на выходе из зоны взаимодействия их с топливным факелом, м/с;

Vt - среднерасходная скорость потока отходов на радиусе закрутки, м/с;

Vav - среднерасходная скорость потока отходов в поперечном сечении закрутки, м/с.

Располагаемое давление отходов

Изобретение относится к промышленной энергетике и может быть использовано при подготовке сушильного агента в вихревых топках, в частности в системах термического обезвреживания газовых выбросов. Целью изобретения является сокращение вредных выбросов в атмосферу путем оптимизации состава окислительной среды. Сущность способа заключается в том, что топливо сжигают в среде с недостатком воздуха (а 0,5...0,95), а остатки недогоревшего топлива и загрязненный сушильный агент (отходы) с высоким (0,3...1,0 кг/кг) влагосо- держанием дожигают за счет окислителя, содержащегося в сушильном агенте во взаимодействующих закрученных потоках, причем объемные расходы воздуха и отходов выбирают в зависимости от соотношения скоростей в зоне взаимодействия. Способ позволяет сократить потребление воздуха из атмосферы, сократить величину выброса в атмосферу и содержание вредных компонентов в нем. Снижается пожа- ро- и взрывоопасность систем сушильных установок. Улучшаются тепломассообмен- ные характеристики процесса сушки: ускоряется сушка, появляется возможность регулирования остаточной влаги продукта. 2 ил., 1 табл.

.кпа

Температура на выходе из агре- гатэ термообезвреживания, С

При избытке первичного воздуха oi 0,5 и влагосодержании d 1,0 кг/кг в продуктах сгорания

0,89

влагосодержании

1,63

При избытке первичного воздуха об 0,95 и влагосодержании отходов d 0,5 кг/кг/ в продуктах сгорания

№)„, мг/м3

СО, %

Белок, мг/м3

Мех.недожог, мг/м3

При избытке первичного воздуха об 0,95 и влагосодержании отходов d 0,3 кг/кг в продуктах сгорания

NO, мг/м3

СОД

Белок, мг/м3

Мехо недожог , мг/м3

Примечание.

S - геометрическая характеристика;

АР

Ре;

у5 - число Эйлера;

Ч

экспериментальная зависимость.

/)

Топливо

А

Продолжение таблицы

5

18 О

о

20

22 О

О 10

5

30

О

О

20

36

о о

10

Фиг1

2

dl

Фиг.2