Способ сжигания пылеобразных отхо-дОВ и уСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК F23Q5/00 

Изобретение относится к сжиганию пьшеобразных производственных отходов, например, графитированных отходов, которые образуются при производ стве графита и изделий на его основе Известен способ огневого обезвреживания диспергированных отходов, за ключающийся в распыливании отходов прямолинейными потоками навстречу друг другу, подаче топлива и воздуха тангенциально к окружности печи и отводе продуктов сгорания в зонах подачи отходов l J. Недостатком известного способа яв ляется то, что распиливаемые отходы начинают непосредственно контактировать с отходящими продуктами сгорания в низкотемпературной зоне, что приводит к появлению химического и механического недожога в дымовых газах, так как наиболее мелкие частицы обладающие кинетической энергией, не достигают зоны столкновения отходов, захватываются низкотемпературнвлм потоком продуктов сгорания и выводятся из циклонной печи. Наиболее крупные частицы, кинетическая энергия которы недостаточна, чтобы пройти зону стол новения диспергированных отходов, также попадают в низкотемпературную область встречного потока и выносятся из камеры сгорания. Недостатком конструктивного оформления огнетехнического устройства является сложность выполнения его в связи с необходимостью удаления продуктов сгорания двумя потоками, а расположение устройств для ввода отходов в местах выхода продуктов, сгорания приводит к захвату мелких частиц отходов потоком отходящих дымовых газов и выносу их за пределы камеры сгорания. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому, эффекту является способ сжигания отходов в циклонной печи, включающий тангенциальную подачу топ/;ива и воздуха в него, подачу отходов по оси печи в зону подачи топлива в направлении, противоположном поступательному движению продуктов сгорания, термообработку отходов и отвод продуктов сгорания. Устройство для осуществления известного способа содержит цилиндрическую камеру сгорания с тангенциально установленными горелочными механизмами, воздушными соплами и пережимом, аксиально расположенное устройство для подачи диспергированных .отходов и газоход для отвода продуктов сгорания 2 .

Недостатком известного способа является то, что подача отхода в виде суспензии требует увеличения расхода топлива вследствие большого содержания воды в суспензии. Кроме того, в центральной зоне камеры сгорания, обедненной по окислителю, необходимому для горения отхода, затрудняется процесс зажигания малореакционного отхода, что снижает интенсивность его горения и вызывает неполное сгорание твердых частиц отхода. Устройство для подачи диспергированного отхода вводится через боковую стенку камеры сгорания и отход не успевает прогреться, что также требует увеличения расхода топлива на прогрев отхода перед его сжиганием.

Цель изобретения - интенсификация процесса и повышение полноты сгорания малореакционных отходов.

Указанная цель достигается тем, что в способе сжигания отходов в циклонной печи, включающем тангенциальную подачу топлива и воздуха в него, подачу отходов по оси печи в зону подачи топлива в направлении, противоположном поступательному движению прдуктов сгорания, термообработку отходов и отвод продуктов сгорания, пере подачей в печь пылеобразные отходы смешивают с воздухом в соотношении (3-15):1, полученную пылевоздушную смесь нагревают продуктами сгорания, подачу в печь осуществляют со скоростью, равной или превышающей поступательную скорость движения продуктов сгорания и термообработку ведут в присутствии воды (водяных паров), причем количество подаваемого в печь топлива составляет 0,5-10%, а воды - 0,5-5% от веса подаваемых пьшеобразных отходов.

В устройстве для осуществления способа, содержащем цилиндрическую камеру сгорания с тангенциально устанозленными горелочными устройствами, воздушными соплами и пережимом, аксигшьно расположенным устройством для подачи диспергированных отходов и газоходом для отвода продуктов сгорания, устройство для подачи отходов выполнено в виде радиационного тепло обменника с соплом на конце и размещено в камере сгорания с образованием в пережиме кольцевого зазора. Углеводородное топливо подают в количестве 0,5-10%, а воду (пар) - 0,5-5% от веса сжигаемых отходов. Сжигание углеводородного топлива улучшает процесс.воспламенения малореакционных отходов и стабилизирует их горение. Кроме того, при сжигании углеводородного топлива образуются пары воды, окаэыванядие каталитическое воздействие на горение углерода, при этом в зависимости от состава отходов расход углеводородного топлива (природного газа, мазута и т.п..) составляет не более 10%. При удовлетворительном (стабильном) воспламенении отходов углеводородное е ТОПЛИВО не сжигается. Повышение расхода дополнительного топлива свыше 10% при сжигании высококалорийных малореакционных отходов экономически нецелесообразно. При сжигании углеводородного топлива в количестве менее 3% для интенсификации процесса горения добавляется вода (пар) в количестве не более 5% от веса сжигаемых отходов. Введение воды в количестве более 5% не приводит к дгшьнейшему

5 увеличению скорости горения отходов, а лишь снижает температуру процесса. На сжигание подают пылевоздушную смесь в весовом соотношении отходов и воздуха от 3:1 до 15:1, с размерами

0 частиц 1-100 мкм. Меньшая концентрация твердых частиц в пылевоздушной смеси приводит к ухудшению условий радиационного теплообмена, что приводит к ухудшению воспламенения пыле5 воздушной смеси. Большее содержание твердой фазы в пылевоздушной смеси усложняет условия ее транспортировки и подачи. Увеличение размера частиц отхода свыше 100 мкм приводит к

п повышенному содержанию механического недожога в дымовых газах, а уменьшение размера частиц менее 1,0 мкм приводит к повышению энергозатрат на измельчение отходов.

Скорость выхода пылевоздушной смеси из сопла равна или превышает поступательную составляющую скорости закрученного газового потока. При скорости подачи пьшевоздушной смеси меньшей, чем скорость поступательного движения закрученного газового потока, зона горения пылевоздушной смеси смещается в направлении кольцевого зазора для удаления продуктов сгорания, что приводит к повышенному содерf жанию продуктов неполного сгорания в дымовых газах.

На фиг. 1 схематически изображено устройство, вертикальный разрез; на

Q фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство для сжигания пылеобразных отходов содержит цилиндрическую KciMepy 1 сгорания, пережим 2 и газоход 3. В камере сгорания тангенциально к ее внутренней поверхности установлены горелочные устройства 4 и сопла 5 вторичного воздуха, расположенные в два яруса по длине камеры сгорания. Расстояние между ярусом

0 горелочных устройств и ближайшим ярусом сопел вторичного воздуха составляет не более 1/4 длины камеры сгорания. В ярусе горелочных устройств р 1диально установлены приспособления б для подачи воды (пара). Устройство для подачи отходов вы полнено в виде радиационного теплообменника 7, проходящего-через газо ход и введенного в камеру сгорания не более, чем на 3/4 ее длины через пережим, образуя с последним кольце вой зазор 8 для удаления продуктов сгорания. Радиационный теплообменни заканчивается соплом 9, через которое в камеру сгорания вводят пылево душную смесь. Способ осуществляется следующим образом. Углеводородное топливо и воздух подают в камеру сгорания через горе лочные устройства 4, а воду (пар) - через приспособления 6. В зону расп лизания топлива и воды через сопло вводят пылевоздушную смесь, предвар тельно нагретую в радиационном тепл обменнике 7 отходящими продуктами с рания. Чтобы исключить непосредстве ный контакт отходов с отводимыми про дуктами сгорания в низкотемпературн зоне, пылевоздушная смесь вводится в камеру сгорания через радиационны теплообменник. Процесс горения графитированных отходов интенсифицируе ся за счет каталитического влияния паров воды, образующихся за счет сж гания углеводородного топлива и (ил распыливания воды (пара), содержание которых в зоне горения составляет 1-10% от веса сжигаемых отходов. Пример. На сжигание подают графитированные отходы в количестве 1000 кг/ч, основную массу которых составляет графит (99%) с теплотой сгорания 8100 ккал/кг и выходом летучих менее 1%. Отходы измельчают в шаровой мельнице, классифицируют и из фракции менее 50 мкм готовят пылевоздушную смесь в весовом соотношении графитированных отходов и воздуха 5:1. Топливо (в количестве 5% от веса отходов) подают и сжигают в горелках верхнего яруса, расположенных тангенциально к внутренней поверхности камеры сгорания. Воду подают через приспособление 6 в количестве 3% от веса сжигаемых отходов Пылевоздушную смесь нагревают в радиационном теплообменнике 7 и через сопло 9 подают в камеру сжигания со скоростью выхода пылевоздушной смеси из сопла 30 м/с. Дополнительный воздух подают через сопла 5. Температуру поддерживают . В отходящих дымовых газах отсутствуют химический и механический недожоги. Совместное сжигание малореакиионных отходов, углеводородного топлива и воды, а также предварительный нагрев пылевоздушной смеси улучшают воспламенение и стабилизируют процес горения. Расположение сопел вторичного воз д1гха в два яруса позволяет расширить зону горения, что приводит к снижению локальных температур и следовательно к снижению содержания окислов азота в продуктах горения и увеличению срока службы футеровки. Увеличение расстояния между ярусом горелочных устройств и ближайшим ярусом сопел вторичного воздуха, а также между ярусами сопел вторичного воздуха более чем на 1/4 длины камеры сгорания, могло бы привести к затягиванию процесса горения и увеличению содержания недожога в дымовых газах. Расположение радиационного теплообменника 7 по оси камеры сгорания с кольцевым зазором 8 в пережиме 3 смещает зону горения в пристенную область, что приводит к интенсификации процесса горения и препятствует выносу несгоревших частиц через приосевую область. Расположение сопла 9 в камере сгорания обусловлено скоростью вылета пылевоздушной смеси, максимальное расстояние сопла от пережима не должно превышать 3/4 длины камеры сгорания с целью исключения заброса частиц отходов на торцовую стенку. Формула изобретения 1.Способ сжигания пылеобразных отходов в циклонной печи, включающий тангенциальную подачу топлива и воздуха в него, подачу отходов по оси печи в зону подачи топлива в направлении, противоположном поступательному движению продуктов сгорания, термообработку отходов и отвод продуктов сгорания, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и повышения полноты сгорания малореакционных отходов,перед подачей в печь пылеобразные отходы смешивают с воздухом в соотношении (3-15) :1, полученную пылевоздушную смесь нагревают продуктами сгорания, подачу в печь осуществляют со скоростью, равной или превышающей поступательную скорость движения продуктов сгорания и термообработку ведут в присутствии воды (водяных паров), причем количество подаваемого в печь топлива составляет 0,5-10%, а воды - 0,5-5% от веса пылеобразных отходов. 2.Устройство для осуществления способа, содержащее цилиндрическую камеру сгорания с тангенцигшьио установленными горелочными устройствами, воздушными соплами и пережимом, аксиально расположенное устройство для подачи диспергированных отходов и газоход для отвода продуктов сгорания, отличающееся тем, что устройство-для подачи отходов выполнено в виде радиационного теплообменни