Способ сжигания горючих и негорючих отходов Советский патент 1980 года по МПК F23G7/00 

I

Изобретение относится к области сжигания токсичных производственных отходов и может быть использовано при обезвреживании горючих и негорючих отходов химических производств.

В химической промышленности наряду с негорючими отходами (сточными водами), представляющими собой малоконцентрированные водные растворы, эмульсии и суспензии, имеется большое количество горючих отходов с высокой теплотой сгорания.

Такие отходы целесообразно использовать в качестве топлива наряду с основным топливом при огневом обезвреживании негорючих сточных вод.

Горючие отходы содержат компоненты, являющиеся ингибиторами процесса горения топлива: хлор, бром, серусодержащие вещества, щелочи, минеральные соли, азот, воду, углекислый газ и т.д., что предъявляет особые требования к организации сжигания горючих высококалорийных отходов в качестве дополнительного топлива к основному топливу при обезвреживании отходов различных химических производств.

Известен способ огневого обезвреживания органических отходов некоторых производств, заключающийся в распыливании и вдувании этих отходов в пламя мазутной или газовой горелки под острым углом оси факела 1. При такой организации процесса огневого обезвреживания органических отходов неизбежны отрицательное воздействие ряда компонентов отходов на процесс горения топлива и появление продуктов хи.мического недожога в отходящих дымовых газах.

Известен также способ огневого обезвреживания только негорючих жидких от.ходов

10 в соосных потоках с основным топливом, согласно которому негорючие отходы, топливо и воздух вводят тремя параллельными концентрическими соосными потоками в вихревую камеру 2.

15

Известен другой способ с тангенциальным подведением жидких негорючих отходов к оболочке пламени центральной поточной горелки, работающей на основном топливе 3. Негорючие отходы вводятся в оболочку пламени, где имеет место устойчивое

20 воспламенение топлива.

Недостатком способов организации процесса огневого обезвреживания является внедрение потока отходов в топливный факел, что приводит к затягиванию процесса горения и не позволяет сжигать горючие отходы вместе с основным топливом (природный газ, мазут, газовые сдувки, сбросной газ и т.д.) при обезвреживании негорючих отходов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ сжигания жидких производственных отходов, например кислых и щелочных стоков (негорючие отходы) и Х-масел (горючие высококалорийные отходы) в закрученном газовом потоке 4. Топливо и горючие отходы в смеси с воздухом вводят в топочный объем, тангенциально в одну зону, и в сгорающие при интенсивном перемещивании и взаимном внедрении факелы различных видов горючего ( природный газ и Х-масла) в едином закрученном потокевихре. Негорючие отходы распыливаются и вводятся в закрученный поток продуктов сгорания основного топлива и Х-масел. Недостатком такого способа является появление недожога из-за наложения и перемещивания факелов топлива и Х-масел. Кроме того, неизбежно их взаимное флегматизирующее влияние на процесс горения за счет ингибирующего воздействия галоидопроизводных, щелочей, минеральных солей и т.п., содержащихся в Х-маслах, и балластирования ядра факела Х-масел продуктами горения природного газа, что ухудщает выгорание как основного топлива - природного газа, так и горючих отходов - Х-масел, и приводят к появлению продуктов химического недожога в дымовых газах, т.е. в конечном счете повыщает удельный расход основного топлива и снижает санитарно-гигиеническую эффективность процесса огневого обезвреживания отходов. Цель изобретения - повыщение эффективности и надежности процесса путем улучщения условий горения основного топлива и горючих отходов, а также окисления органических составляющих негорючих отхоЭто достигается тем, что способ сжигания горючих и негорючих отходов, включающий сжигание топлива с первичным воздухом и горючих отходов с вторичным воздухом в соосных концентрических факелах путем создания периферийного закрученного факела топлива и центрального приосевого факела горючих отходов, смещение факелов и распыливание негЪрючих отходов в закрученный поток продуктов сгорания основного топлива и горючих отходов, корень факела горючих отходов с вторичнымвоздухом рас полагают перед зоной закрученного факела топлива, а вторичный воздух делят на два потока: внутренний приосевой и наружный, причем в последний до заверщения смещения факелов распыливают негорючие отходы, Факел горючих отходов располагают в приосевой области с низким уровнем тангенциальных скоростей вращающегося газового потока продуктов сгорания топлива, что практически исключает отрицательное влияние центрального факела горючих отходов на коэффициент сохранения крутки закрученного газового потока в топочном объеме. При такой организации совместного сжигания горючих отходов и основного топлива можно выделить четыре зоны: вспомогательная зона подготовки к воспламенению горючил отходов; две основные зоны (периферийная - зона горения основного топлива и пристенной области и центральная - зона воспламенения и горения потока горючих отходов) и промежуточная зона - пограничный слой, разделяющий потоки продуктов сгорания основного топлива и горючих отходов. Такая организация самостоятельных потоков двух видов топлива полностью исключает флегматизирующее воздействие горючих отходов на горение основного топлива. В то же время тепловое воздействие периферийного факела интенсифицирует процессы подготовки и горения горючих отходов. Разделение воздуха, вводимого с горючими отходами, на два потока: внутренний приосевой (для горения горючих отходов) и наружный (в промежуточную зону) способствует более четкому разделению периферийной и центральной зон и обеспечивает интенсивное окисление органических компонентов при вводе в промежуточную зону негорючих отходов до завершения смешения продуктов сгорания центрального и периферийного факелов за счет повышенной концентрации кислорода в зоне окисления органических веществ. Реализация способа, предусматривающего самостоятельное развитие двух соосных факелов топлива различного типа и исключающего их взаимное влияние одного на другого, позволяет использовать в качестве основного топлива различные технологичес-. кие газы (газовые сдувки, отходящие и основные газы и т.п.), содержащие флегматизирующие и ингибирующие процесс горения вещества. Пример. В вертикальной цилиндрической циклонной печи с нижним выходом дымовых газов, отапливаемой природным газом и сбросным газом производства аммиака, обезвреживают жидкие отходы производства капролактама. Сбросной газ содержит следующие компоненты:СНд87,20/0 СзНв1,23% СгНб7«/о NZДо 5% СераДо Юг/нм Сточные воды содержат следующие компоненты:Дикарбоновые кислоты 12 + 18% ЛактамДо Циклогексанон0,5 + 1,0°/о

Трихлорэтилен0,5

ВодаОстальное.

Кубовые остатки представляют собой смесь Х-масел спиртовой фракции и циклогексеновой фракции, характеризующейся теплотой сгорания до 8500 ккал/кг и содержанием натрия до 2%.

Топливовоздушная смесь (природный и сбросной газ- 1400+ 1700нм /ч с коэффициентом избытка воздуха 1,2 + 1,25) вводится через тангенциальные горелки в футерованную головную часть печи и образует периферийный факел.

Кубовые остатки вводятся с помощью пневматической центробежной форсунки через крыщку циклонной печи. Форсунка установлена по оси воздушного сопла, состоящего из двух концентрических труб. По внутренней трубе подают внутренний центральный поток вторичного воздуха, обеспечивающего горение кубовых остатков. По наружной трубе подают наружный центральный .поток воздуха, обеспечивающего разделение центрального и периферийного факелов. Кубовые остатки распыливаются в струе воздуха, в приосевой области, диаметр которой меньще диаметра выходного отверстия (пережима) печи, т.е. в зоне наименьших тангенциальных скоростей, и полностью сгорают в пределах футерованной головной части печи. Расход кубовых остатков 0.5- 0,6 т/ч. Коэффициент избытка воздуха 1,05- 1,1. Центральный наружный поток воздуха от вводимого через крыщку циклонной печи. Ниже футурованной головной части циклонной печи,в водоохлаждаемом кессоне, установлены форсунки для ввода стоков в объем печи в распыленном состоянии.

Расход сточных вод 9-Ют/ч. Форсунки стоков установлены так, что жидкостный факел охвачен периферийным факелом и расположен в основном в промежуточной зоне с повышенной концентрацией кислорода до смешения центрального и периферийного факелов (расстояние от оси горелок природного газа 1,2 диаметра печи). Под воздействием высоких температур вода стоков испаряется, а органические составляющие газифицируются и окисляются кислородом до Н гО и СОг.

Реализация предлагаемого способа огневого обезвреживания отходов при параллельном одновременном сжигании основного топлива и горючих отходов в соосных концентрических потоках обеспечивает высокую эффективность процесса обезвреживания за счет значительного уменьшения химического недожоГа и уменьшения эрозии футеровки.

Химический недожог снижается в 3- 4 раза, а срок работы футеровки циклонной печи возрастает с 4-6 месяцев до 1 -2 лет. Способ позволяет применить в качестве основного топлива различные виды технологических высококалорийных газов, загрязненных вредными веществами (серой, хлором, азотом, аммиаком, хлористым водородом и т.д), благодаря организации независимого горения различных видов топлива, что дает дополнительный экономический эффект.

Формула изобретения

Способ сжигания горючих и негорючих отходов, включающий сжигание топлива с первичным воздухом и горючих отходов с вторичным воздухом в соосных концентрических факелах путем создания периферийного закрученного факела топлива и центрального приосевого факела горючих отходов, смешение факелов и распыливание негорючих отходов в продукты сгорания, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности процесса, корень факела горючих отходов с вторичным воздухом располагают перед зоной закрученного факела топлива, а вторичный воздух делят на два потока: внутренний приосевой и наружный, причем в последний до заверщения смешения факелов распыливают негорючие отходы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ № 2529936, кл. 24 d 2, опублик. 1977.

2.Патент ФРГ № 1811702, кл. 24 d 2, опублик. 1970.

3.Патент ФРГ № 1751001, кл. 24 d 2, опублик. 1968.

4. Авторское свидетельство СССР

№ 545828, кл. F 23 G 7/04, 1974 (прототип).