СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД Советский патент 1973 года по МПК G01N25/22 

1

Изобретение относится к огневому обезвреживанию нроизводственных сточных вод, содержащих горючие (органические и минеральные) примеси, в частности к анализу сточных вод.

Тенлота сгорания сточной воды является важнейшей характеристикой, определяющей организацию и конструктивное оформление процесса обезвреживания. Например, при теплоте сгорания сточной воды QH 2000 ккал/л возможно надежное обезвреживание без подачи в топку дополнительного энергетического

топлива. Для сточных вод с QH 800 -ккал/л надежное обезвреживание достигают пр.и совместной подаче сточной воды со вторичным воздухом, необходимым для окисления горючих примесей.

Известен способ определения теплоты сгорания сточных вод, по которому экспериментально определяют окисляемость (хим-ическое потребление кислорода - ХПК) сточной воды бихроматным способом в присутствии катализатора Ag2SO4.

Теплоту сгорания сточной .воды рассчитывают по формуле

QH 3,2-XnK,

где QH - теплота сгорания низшая, ккал/л, ХПК - хим.ическое потребление кислорода сточной водой, г/л.

Однако известный способ имеет недостаточную точность измерения, что обусловлено неполным окислением в жидкой фазе органических веществ. Например, ХПК для бензола 5 составляет лишь 24% от теоретического потребления кислорода из условия образования СО2 и НаО, для циклогексанола - 86%, а для толуола - 27 %.

Кроме того, бихроматным способом невозможно определить теплоту сгорания сточных вод, содержащих элементно-органические и горючие минеральные примеси. Например, при определении ХПК сточной воды, содержащей натриевые соли органических кислот, фактически анализируется окисляемость органических кислот, так как Na переходит в сульфат натрия. В то же время в процессе огневого обезвреживания сточных вод натриевые соли органических кислот превращаются в топочной камере в карбонат натрия.

По другому способу пробу сточной воды

предварительно упаривают или высушивают и

затем определяют экспериментально высшую

теплоту сгорания при помощи калориметриче5 ской бомбы (например, по ГОСТ 147-64).

Низщую теплоту сгорания QH получают, вычитая из высщей теплоту парообразования воды, содержавшейся в навеске и образовавшей0 ся в результате сжигания.

Однако при реализации этого способа определения теплоты Сгорания сточных вод часть горючих примесей в процессе упариваеия или сушки переходит в газовую фазу, что увеличивает погрешность определения. Определение в бомбе теплоты сгорания исходной сточной воды практически неосуш,ествимо вследствие малой калор.ийности пробы. Для осупдествления данного способа на практике необходимо сложное и дорогое оборудование.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Для этого в печи сжигают топливо с избытком воздуха, а не менее 1,2, в отходящие газы вводят в распыленном состоянии анализируемую сточную воду, измеряют содержапие кислорода и азота в сухих отходящих газах до и после подачи сточиой воды и искомую величину определяют по формуле

Q 3500..

(1) Сгст.в Nf N J

где Ol и H -содержание кислорода и азота в сухих отходящих газах до ввода сточной воды, %,

КК

О2 И N2 -содержание кислорода и азота в сухих отходящих газах при сжигании топлива и полном обезвреживании сточной воды, %, УВ - общий расход воздуха на процесс, км час,

GCT-E-расход сточной воды, л/час. Поскольку полное сжигание топлива проводят с избытком воздуха, ,1 -1,3, содержание остаточного кислорода в отходящих сухих газах составляет 2-5%. После распыливания сточной воды в продукты сгорания топлива капельки воды полностью испаряются, а горючие пр.имеси за счет кислорода окисляются, образуя продукты полного сгорания - COj, Н2О. В зависимости от расхода сточной воды, а также состава и концентрации горючих примесей в ней, переход на подачу сточной воды сопровождается падением концентрации кислорода в сухих отходящих газах на 1-4 %. Теплоту сгорания определяют по формуле

ок

Щ NK -г

(2)

100

где УСГ-выход сухих отходящих газов до

впрыска сточной воды, , 4400 -расчетный коэффициент, характеризующий отношение количества тепла, приходящегося на 1 нм расходуемого кислорода воздуха пр.и полном сжигании различных органических соединений. Например, для ацетона (СНз)2СО:

I/O, : 1,54 нм/кг, QH : 6800 ккал/кг.

О

.

к

Преобразуя формулу (2) с учетом того, что

79

получим формулу (1).

Таким образом, для определения теплоты сгорания сточной воды необходимо замерить содержапие О2 и Ng до ее подачи и в процессе обезвреживания общий расход воздуха и расход сточной воды. Содержание кислорода и азота можно определить при помощи газоанализаторов типа ГХП-3 ,и ВТИ-2.

С целью исключить присутствие в отходящих газах продуктов неполного сгорания примесей сточной воды, температуру на выходе из камеры поддерл ивают на уровне 1000 - 1100°С.

Предложенный способ определения теплоты сгорания сточных вод опробован для ряда отходов химической промышленности.

П р и м е р. Определение теплоты сгорания сточной воды производства канролактама, содержащей различные натриевые соли карбоновых и дикарбоновых кислот, циклогексанол, циклогексанон, едкий натр.

Прл работе камеры сгорания на природном

газе устанавливают температуру отходящих

газов - 1300°С. При этом расход воздуха

равен 30 нм. Анализ сухих отходящих газов:

СОг 9,6 %; 02 3,9 %; N2 86,5 %.

В продукты сгорания топлива вп{)ыскивают сточную воду и, увеличивая расход воды через форсунку, доводят температуру отходящих газов до 1100°С. Расход сточной воды составляет 10 л/.час. Анализ сухих дымовых газов в процессе обезвреживания;

СО2 11,2; О 1,0%; N2 87,8%.

сточной воды QH

Теилота сгорания - 350 ккал/л.

Предмет изобретения

Способ определения теплоты сгорапия сточных вод путем их сжигания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в печи сжигают топливо с избытком воздуха а не менее 1, 2, в отходящие газы вводят в распыленном состоянии анализируемую сточную воду, измеряют содержание кислорода и азота в сухих отходящих газах до и после подачи сточной воды и искомую величину определяют но формуле

KB 02 02 1

QH 3500 GC.B Nl- N, J

trLJ

где O2, N2 - содержание кислорода и азота в сухих отходящих газах до ввода сточной воды,. %,

О2, N2 -содержание кислорода и азота в сухих отходящих газах при ежи5гании топлива и полном обезвреживании сточной воды, %, 404906 б VB - общий расход воздуха па про,цесс, GCT-B - расход сточной воды, л/час.