Способ огневого обезвреживания механически и химически загрязненных сточных вод Советский патент 1993 года по МПК F23C1/00 

Изобретение касается эксплуатации паровых котлов, конкретнее - процессов подачи и сжигания загрязненных сточных вод в паровых котлах.

Целью изобретения является повышение качества обезвреживания механически и химически загрязненных сточных вод, а также снижение выброса в атмосферу экологически вредных продуктов сгорания углеводородных жидких топлив в паровых котлах и уменьшение потребления кислорода воздуха, необходимого для горения.

Указанная цель достигается тем, что в способе огневого обезвреживания механически и химически загрязненных вод, включающем смешивание топлива и воды и подачу смеси в топку, смешивание топлива и воды проводят методом непрерывного диспергирования топлива водой, используя пресную или морскую механически и химически загрязненную, предварительно неподогретую воду путем эжектирования последней, а подачу смеси на горение в топку осуществляют в виде, высококонцентри- рованой мелкодисперсной водотопливной эмульсии.с размерами глобул 5-10 мкм.

Рассмотрим физические аспекты эффективности заявляемого решения. Смешивание топлива и воды не байбатированием, а методом непрерывного диспергирования топлива водой путем ее эжектирования (всасывания в область разрежения) в дисперга- торе технологически обеспечивает образование высококонцентрированной мелкодисперсной водотопливной эмульсии с размерами глобул 5-10 мкм. (Глинка Н.Л. Общая химия. - Л.: Химия, 1984, с.295-300). Подача эмульсии с такими размерами глобул (5-10 мкм) в топку котла и ее сжигание с физической точки зрения обеспечивает интенсификацию процесса горения собственно топлива за счет использования кислорода и водорода, повышения устойчивости процесса горения и снижения детонации водотопливной смеси благодаря ее мелкодисперсное™. При этом происходит

00

го о

Ј о

более полное, чем в прототипе, сгорание топлива,.что обуславливает большую экологическую чистоту продуктов сгорания и возможность использования для образования Смеси морской воды и воды с химическими и взвешенными мелкодисперсными механическими включениями. Последнее позволяет использовать разработанный способ для утилизации загрязненных вод, например, нефтепродуктами в результате аварий нефтеналивных танкеров с выбросом нефти в море, Как показали экспериментальные исследования, диспергйрование с размерами глобул больше 10 мкм не позволяет реализовать все преимущества заявляемого способа по его эффективности. Получение глобул, размером менее 5 мкм технически трудно реализуемо. ОЦенка размеров глобул проводилась по стандартной методике.

Экспериментальные исследования показали, что заявляемый способ позволяет по сравнению с прототипом в 3-5 раз CHW зить выброс в окружающую среду окислов азота, в 4-6 раз - окислов углерода, в 1,2-2 раза -углеводородов, довести коэффициент избытка воздуха до l.f-5 (у прототипа - 1,5), применять для.образования водотопливной эмульсии не фтесодержащую воду без подогрева и воду с механическими примесями, сэкономить топливо на 7-10% при одинаковой производительности котла.

Прим е р 1. По заявляемому способу производилось сжигание флотского мазута Ф-5 (ГОСТ 10585-75). Мазут нагревался до 40-60°С и под давлением 6,28 МПа (и более) непрерывно подавался в дисперга- тор, где производилось непрерывное эжек- тирование морской воды, загрязненной нефтепродуктами, без ее предварительного подогрева. Из диспергатора через форсунки в топку котла поступала водомазутная эмульсия с диаметром тлобул 6-8 мкм и осуществлялось ее сжигание. Концентрация воды в эмульсии составляла 53%.

Исследования выбросов показали, что относительная концентраций окислов азота по сравнению со способом-прототипом сни- зилась от 0,5 до 0,1; относительная концентрация окиси углерода от 0,6 до 0,1; углеводороды от 0,1 до 6,06; сажа и метан- отсутствуют (прототип: метан 0,2-0,3; сажа С,2Т-р,25), затраты чистого топлива снизились на.9 %; коэффициент: и бытка воздуха с 1,5 до 1,15; жидких выбросов нет.

П рим е р 2. В полном соответствии с заявляемым способом проводилось сжигание высоковйзкрго товарного мазута М40 (ГОСТ 10585-75). Мазут подавался на дис- пергатор подогретым до 80-95°С, где производилось его смешивание методом

непрерывного диспергирвания пресной во- дой,( загрязненной до 15% по массе щелочью и содержащей взвешенные частицы мела диаметром до 100 мкм. Диспергирование осуществлялось путем эжектирова- ния воды с указанными выше включениями. Получаемая в результате 50%-ная эмульсия с размером глобул воды 5-10 мкм подавалась в топку котла и сжигалась.

Результаты реализации способа: потребление мазута (по сравнению со способом-прототипом) сократилось на 10-11%, коэффициент избытка воздуха снизился до , метан в выбросах отсутствует полностью, содержание окиси азота составило 0,12, жидких выбросов нет.

Прим е р 3. Моторное топливо ДТ (ГОСТ 1667-68) сжигалось после дисперги- рования сточной водой, содержащей органические соединения (мыло, моча, жиры) путем эжектирования последнего. Размеры глобул воды в эмульсии 8-10 мкм. После сжигания эмульсии в продуктах сгорания полностью отсутствовала сажа и углеводороды, отсутствовали продукты сжигания сточной воды, потребление моторного топлива сократилось на 10%.

Техническая эффективность заявляемого способа проявляется в огневом обезвреживании загрязненных сточных вод, в снижении содержания экологически вредных примесей в газообразных и жидких продуктах сгорания, в возможностях использования для обводнения топлив не

только чистой, но и загрязненной воды, в возможности использования способа огневого обезвреживания, например, одновременно для утилизации загрязненных вод и очистки поверхности моря от нефтепродуктов, в возможности экологически чистой утилизации химически и механически загрязненных вод.

Экономическая эффективность предлагаемого способа обусловлена в снижении

затрат на сборку, перевозку, хранение и переработку загрязненных сточных вод и улучшение экологической обстановки промышленных зон и мест базирования флота.

- .; . ; ; -. , .:. . . Формула изобретения

Способ огневого обезвреживания механически и химически загрязненных сточных

вод путем их смешения с топливом с последующим сжиганием в паровых котлах, о т - л. и. ч.а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества обезвреживания, количество обезвреживаемых вод в смеси с топливом

доводят до 50-55%, а подачу смеси на горе51820149 6

ние осуществляют в виде высококонцент- ливной эмульсии с размерами глобул 5-10 рированной мелкодисперсной водотоп- мкм.

Использование: при эксплуатации судовых и стационарных котельных установок. Сущность изобретения: смешивание топлива и воды проводят методом непрерывного диспергирования топлива водой, используя пресную или морскую загрязненную, предварительно неподогретую воду, а подачу смеси на горение в топку осуществляют в виде высококонцентрированной 50-55%- ной мелкодисперсной водотопливной эмульсии с размером глобул 5-10 мкм.