Устройство для огневого обезвреживанияжидКиХ гОРючиХ ОТХОдОВ Советский патент 1981 года по МПК F23G7/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГНЕВОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ЖИДКИХ ГОРЮЧИХ ОТХОДОВ

1

Изобретение относится к огневому i обезвреживанию жидких,вязких,коксующихся отходов и может быть использовано на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабзтывакицей промышленности, а также в отраслях народного хозяйства, где образуются такие отходы нефтепродуктов.

Известны устройства для огневого обезвреживания жидких отходов такие, как камерные,циклонные,барабанные, этажерочные печи и печи с кипящим .слоем,.теплоносителя 1 .

Однако известные устройства, включаюшие элементы подачи отхода на сжигание, сопла вторичного воздуха, камеру сгорания дороги, сложны и не-надежные из-за возможности закоксовывания элементов горелочных устройств, средств подачи отхода в зону обезвреживания и камеры сгорания при сжигании тяжелых,вязких и пастообразных отходов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство дляогневого обезвреживания жидких отходов, содержащее ванну с барботажной решеткой, сопла вторичного воздуха и камеру сгорания. Известное устройство работает по принципу барботирования

слоя жидкости восходящим потоком газа, поступающим в слой через отверстия барботажной решетки. В результате этого в ванне барботажа образуется динамичный газо-жидкостный слой, с поверхности которого в надслоевую зону поступают капли жидкого. бгхода широкого фракционного состава (dK 0-4000 мкм). Диспергируемый барtoботажным агентом отход подвергается . огневой обработке в камере сгорания в потоке вторичного воздуха 2.

Недостатком существующего устройства является то, что барботажная

15 ванна и сепарационнре пространство выполнены цилиндрическими, с постоянНЕл«1И по высоте устройства поперечными сечениями. По этой причине невозможно непрерывное, надежное и эконо20мичное огневое обезвреживание жидких коксующихся отходов из-за периодического закоксовывания устройства в области сепарационного пространства и сопел вторичного воздуха (предпла25менной зоны). Закоксовывание предпламенной зоны при скоростях барботажного агента в нижней части слоя от.ходов ,0-l,5 м/с обусловлено наяичием в первичной топливно-вбздушной смеси крупнодисперсных капель

30

отхода размером более мкм. Крупнодисперсные капли отхода при соприкосновении с поверхностями, ограничивающими сепарационную зону, после частичного испарения легких фракций о6раз.уют коксовые наросты. rienpepbiBHo увеличиваясь, коксовые наросты постепенно перекрывают поперечйое сечение надслоевого пространства Зарботажной ванны, прекращают доступ этхода в зону обезвреживания, что нарушает работоспособность устройства и требует периодического устранения коксовых наростое.

Увеличение размеров сепарационного пространства с целью улучшения сепарации крупнодисперсных капель снижает экономичность работы устройства и интенсивность прЬцесса. Уменьшение начальной скорости барботажного агента в нижней части слоя менее м/с, с целью уменьшения цоли генерируемых слоев крупнодис-: персных капель (d, мкм) и ухудшения транспорта их барботажным агентом в зону горения снижает надежность работы устройства из-за неравномерного распределения барботажного агента в пределах поперечного сечения ванны и утечки отхода через отверстия барботажной решетки в восходящий поток барботажного агента. Кроме того,уменьшается производительность процесса подачи отхода в зону горения.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности обезвреживания коксующихся отходов,

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для огневого обезвреживания жидких горючих отходов, содержащем ванну с барботажной решет кой, сепарационную зону, сопла вторичного воздуха и камеру сгорания, ванна и сепарацирнная зона выполнены в виде усеченных конусов и совмещены меньшими сечениями, причем диё1метр основания ванны в 2-3 раза больше диёшетра в ее верхней части и составляет 0,9-1,0 высоты ванны, выходной диаметр сепарационной зоны в 8-10 раз больше ее высоты,а сопла вторичного воздуха размещены над сепарационной зоной.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для огневого обезвреживания жидких горючих отходов.

Устройство состоят J13 барботажной эанны 1,которая ограничена барботажкой решеткой 2 и стенками, выполнен- ными в виде усеченного конуса 3. Барботажная ванна снабжена патрубками 4 и 5 для подачи в устройство соответственно отхода и барботажного агента. Устройство включает сепарационную зо ну 6, которая ограничена стенками в йиде усеченного конуса 7 и соплами 8 вторичного воздуха, соединенными с воздуховодом 9, камеру 10 сгорания, снабженную отверстием 11 для вывода

газообразных продуктов огневой обработки отхода.

Устройство работает следующим образом.

Через патрубок 4 в барботажную ванну 1 подают жидкий горючий отход. Через патрубок 5 в устройство подаю барботажный агент (первичный воздух) в результате прохождения которого через отверстия барботажной решетки в ванне 1 образуется динамичный газожидкостный слой. Расход барботажного агента через патрубок 5 выбирают таким образом, чтобы скорость барботажного агента в сечении ванны 1 на поверхности барбо ажной решетки 2 составляла 0,25-0,3 м/с. В результате этого в нижней части двухфазного газо-жидкостного слоя образуется барботажный режим взаимодействия газа с .жидким отходом, отличающийся самостоятельньам, отдельным существованием пузырей барботажного агента в сло жидкости. Так как стенки барботажной ванны 1 выполнены в виде усеченного конуса 3, то поперечное сечение газо-жидкостного слоя по высоте барботажной ванны 1 непрерывно уменьшается, что постепенно увеличивает по высоте слоя CKOfracTb барботажного агента. При непрерывном повышении по высоте ванны 1 скорости барботажного агента от 0,25-0,3 м/с (на поверхности решетки 2) до ,0-1,5 м/с (на поверхности слоя) происходит постепенный переход по высоте слоя от барботажного режима (в нижней части ванны 1) к режиму структурированной ячеистой пены (в верхней части слоя) , при этом пена на поверХности слоя состоит из пузырей барботажного агента размером 0,005-0,01 м разделенных пленками жидкого отхода толщиной менее 100 мкм.В результате разрушения поверхностных пузырей в сепарационную зону 6, ограниченную стенками в виде усеченного конуса 7 и соплами 8 вторичного воздуха, поступают мелкодисперсные капли жидкого горючего отхода размером менее 200 мкм. Так поперечное сечение по высоте сепарационной зоны б непрерывно увеличивается от поверхности газо-жидкостного слоя до уровня ввода вторичного воздуха, то увеличиваетея расстояние от границы слоя до сопел 8 вторичного воздуха (0,10,2 м). Это. делает возможным для капель отхода, движущихся в район сопел вторичного воздуха,проходить удовлетворительную предпламенную тепловую подготовку ри полном испарении летучих компонеигтов и образовании сухого коксового остатка в виде твердых частиц. Таким образом, исключается возможность попадания частично испарившихся капель отхода на относительно; холодные участки устройства в рационе сопел 8 вторичного воздуха н устраняется опасность закоксовывания ванны. После предварительной тепловой подго товки жидкий отход из сепарационной зоны 6 барботажным агентом подается в камеру 10 сгорания и подвергается огневому обезвреживанию в потоке воз духа, поступающего в зону горения из воздуховода 9 через сопла 8 вторичного воздуха. Газообразные продук ты огневого обезвреживания отхода из камеры 10 сгорания удаляются через отверстие 11. Оптимальное значение отношения ди аметра основания барботажной ванны к диаметру ее верхней части составляет 2-3. Уменьшение этого отношения (мен ше 2,0) делает невозможным устойчивый переход по высоте газо-жидкостного слоя от барботажного режима (вблизи барботажной решетки) к режиму структурированной ячеистой пены (на поверхности слоя), что не позволяет получить требуемый по условию устранения коксования устройства дис персный состав капель отхода (d 200 мкм). Увеличение этого отношения (больше 3,0) при нормальных скоростях барботажного агента на уровне решетки (,24-0,3 м/с) вызывает повышение скорости ба:рботажного аген та на поверхности слоя (выше 2,0 м/с В результате этого увеличивается средний размер генерированных слоем капель ( мкм), что приводит к образованию в устройстве коксовых на ростов , снижает надежность и непрерывность процесса, ухудшает качество обезвреживания веществ. Оптимальное значение отношения диаметра основания барботажной ванны к ее высоте составляет О,95-1,0.Увеличение этого отношения (больше 1,0) увеличивает затраты наизготовление барботажной решетки. Кроме того, при заданном расходе барботажного агента имеет место неравномерное рас пределение газа по отверстиям решетки и провал через уих части отхода, что снижает нсшежиость работы уст-. рЬйства,а увеличение расхода барбсЗ тажиого агента с целью повышения скорости газа в отверстиях решетки ведет к повьниению энергозатрат (снижению экономичности) и замене в слое режима структурированной ячеистой пены на реж(ш турбулизированной пены и пеноуноса. Увеличение указанного отношения (больше 1,0) при оптимальных параметрах барботажной решетки и уменьшении высоты ванны способствует переходу к струйному режиму работы слоя. В этих случаях в результате генерации слоем крупных капель отхода (до 2000 мкм) начинается закоксовывание устройства, наруш кицее его работоспособность . Уменьшение отношения (меньше 1,0) при низких начальных скоростях барботажного агента (,25-0,3 м/с)Щелает невозможным постепенный пере Ьсод по высоте газо-жидкостного слоя от барботажного режима (на дне ванны) к режиму структурированной, ячеистой пены (в верхней части слоя) и не способствует генерации мелкодисперсных капель отхода ( мкм), требуемых по условию-устранения коксования и при нормальных скоростях барботажа на поверхности слоя (,3-l,5 м/с), приводит к увеличению скорости газа в отверстиях решетки и заметно повышает энергозатраты на организацию обезвреживания,что снижает экономичность устройства. Оптимальное значение отношения большего диаметра сепарационной зоны к ее высоте составляет 8-10. Увеличение этого отношения (больше10) увеличивает поперечные размеры камеры сгорания и повышает капитальные затраты, при этом увеличение расстояния от границы газо-жидкостного слоя -до сопел вторичного воздуха при оптимальной высоте сепарационной зоны ухудшает аэродинамическое влияние воздушного потока на поток диспергированного отхода, что снижает интенсивность и полноту обезвреживания веществ. Уменьшение указанного отношения (меньше 8,0) требует нерационального увеличения высоты камеры сгорания при постоянстве удельного теплового напряжения топочного объема, снижает надежность устройства по причине закоксовывания ванны в результате сокращения времени движения капель отхода от слоя в район сопел вторичного воздуха. Предлагаемое устройство позволяет непрерывно, надежно и экономично подвергать огневойу обезвреживанию жидкие горючие коксующиеся отходы. Формула изобретения Устройство для огневого обезвреживания жидких горючих отходов, содержащее ванну с барботажной решеткой, сепарационную зону, сопла вторичного воздуха и камеру сгорания, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и экономичностиобезвреживания коксунлцихся отходов,, ванна и сепарационная зона выполнены в виде усеченных конусов и совмещены меньшими основаниями, причем диаметр основания ванны в 2-3 раза больше иаметра в ее верхней части и составяет 0,9-1,0 высоты ванны, выходной иаметр сепарационной зоны в 8-10 раз ольше ее высоты, а сопла вторичного оздуха размещены над сепарационной оной. ; Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.ТеЕмические методы обезврежиания отходов. Под ред. Богушевс-ОЙ К.К. Л., Химия , 1975, с.176. 2.Авторское свидетельство СССР 330304, кл. F 23 D 5/02, 1972.

И

.

2