Способ сжигания жидких отходов Советский патент 1982 года по МПК F23G7/04 

(54) СПОСОБ СЖИГАНИЯ ЖИДКИХ ОТХОДОВ

1

Из1обретение относится к способам огневого обезвреживания жидких отходов и может быть использовано на предприятиях химической, нефтеперерабатывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства, где образуются жидкие горючие технологические и топливные отходы.

Известны способы сжигания жидких отходов в топочных камерах с использованием форсуночных распыливающих устройств, включающие распыливание отхода в зону горения, подачу воздуха в количестве, необходимом для полного сжигания, собственно обезвреживание веществ, утилизацию тепла продуктов сгорания и их удаление из зоны огневой обработки 1.

Недостатком способов является невоз-. можность эффективного сжигания отходов ввиду низких удельн.ых тепловых нагрузок и нерационального заполнения факелом топочного объема. Использование в известных способах распыливающих средств не обеспечивает надежности процесса сжигания ввиду засорения форсунок механическими примесями. Кроме того, сжигание обводненных отходов может приводить к срыву факела из-за возможного их расслоения в тракте топливоподачи.

Наиболее близким к предлагаемому технической сущности и достигаемому эффекту является способ сжигания жидких отходов, включающий подачу отходов в слой, продувание его барботажным агентом, сжигание в топке вторичного воздуха, удаление продуктов сгорания 2.

Недостатком барботажного способа сжигания веществ- является невозможность эффективного, надежного и непрерывного сжигания жидких коксующих отходов ввиду образования коксовых наростов в предпламенной зоне и зоне горения, что нарушает непрерывность процесса и требует его остано15ва для удаления коксовых наростов механическим способом.

Периодическое закоксование предпламенной зоны при номинальных скоростях барботажного агента (0,8-1,3 м/с) обусловлено 20 высокой долей массы (80%) крупнод исперсных капель (200 мкм) в общем брызгоуносе при барботировании жидкости газом. Крупнодисперсные капли при соприкосновении с ограждающими предпламенную зону поверхностями прилипают к ним и за счет теплового излучения факела разгоняются на испаряющиеся легкие фракции и коксовый остаток на поверхностях. Непрерывно увеличиваясь, коксовые наросты постепенно перекрывают поперечное сечение нредпламенной зоны, прекращают доступ отхода в зону обезвреживания, что нарущает непрерывность процесса и требует его прекращения для удаления коксовых наростов механическим способом. При этом значительно сокращается полезный период обезвреживания отходов и повышаются энергозатраты на его- всуществление. Кроме того, коксующие отходы, в основном, являются высококалорийными веществами, в зоне сжигания которых имеют место высокие температуры. При этом температуры стенок камеры сгорания превышают допустимые значения, что вызывает их постепенное разрущение. y.vieHbuieHHe скорости барботажного агента, с целью снижения доли крупных капель в брызгоуносе из слоя для сокращения скорости коксования предпламенной зоны, значительно снижает производительность процесса н уровень температур, требуемый по условию полноты обезвреживания веществ. Кроме того, ухудшается надежность процесса в результате провала части отхода через отверстия барботажной решетки. Увеличение высоты сепарационного пространства (нредпламенной зоны) при номинальных скоростях барботажного агента (0,8-1,3 м/с) с целью снижения доли крупнодисперскых канель значительно повышает капита;1ьные затраты на осуществление способа. Цель изобретения - повышение эффективности и надежности сжигания жиДких коксующих отходов. Цель достигается тем, что в способе сжигания жидких отходов, включающем подачу отходов в слой, продувание его барботажным агентом и сжигание в потоке вторичного воздуха, в слой, содержащий коксующиеся отходы, подают низкокалорийные сточные воды, концентрацию которых в слое полученной смеси отходов поддерживают на уровне 0,2-0,4 кг/кг. Расход подаваемых в слой сточных вод по отношению к общему расходу поступающей смеси отхода и стоков в зависимости от скорости барботажа (производительности процесса) принимают 0,15-0,3 кг/кг. Способ реализуется следующим образом. Жидкий коксующийся отход самотеком или под небольшим давлением ( 1000 кг/м) подают в барботажную ванну на поверхность барботажной решетки. Самостоятельно в слой подают сточные воды в количестее, обеспечивающем концентрацию их в поступающей в слой смеси на уровне 0,15- 0,3 кг/кг. Через отверстия решетки в слой отводов подают барботажный агент. За счет вертикального прохождения барботажного агента через слой пузыри газовой фазы увлекают со дна слоя к его поверхности компоненты жидкого отхода и стоков. Вокруг осей барботажной решетки образуется множество подъемно-опускных циркуляционных контуров жидкой фазы, способствующих интенсивному перемешиванию стоков и отхода в слое и получению стойкой эмульсии с концентрацией стоков в слое эмульсии в пределах 0,2-0,4 кг/кг. В результате разрушения поверхностных пузырей в надслоевое пространство барботажным агентом выносятся капли эмульсии широкого фракционного состава. Крупные капли сепарируются обратно в слой. Капли размером менее 500 мкм поступают в зону горения. При этом кап.ти представляют собой объемы сточных вод, покрытые сферической пленкой жидких компонентов коксующихся отходов. В надслоевой зоне (между поверхностью барботажного слоя и уровнем ввода вторичного воздуха) поступающие в зону горения капли эмульсии нагреваются до температур (250-350°С), превыщающих температуру кипения воды. Вследствие кипения стоков внутри капель водяные пары разрывают оболочки капель, что приводит к вторичному дроблению отходов с образованием мельчайщих капель отходов (менее 150 мкм). При этом компоненты последних интенсивно испаряются, в результате чего в зону горения и к стенам, ограничивающим предпламенную зону (сепарационное пространство), по мере полного испарения жидкой фазы поступают пары отхода и «сухие твердые .коксовые частицы. Таким образом в ходе предпламенной подготовки образуются продукты газификации отходов в паровой и твердой фазах, не представляющие опасности для элементов барботажного устройства с точки зрения его коксования высококипящими компонентами отходов. Присутствие в предпламенной зоне паров отходов, паров стоков, .барботажного агента (первичного воздуха) и их перемещивание по ходу движения газовой смеси способствует окислительному крекингу, улучшает предпламенную подготовку веществ, интенсифицирует процессы горения и повышает полноту огневого.обезвреживания токсичных компонентов отхода-. Продукты огневой обработки непрерывно удаляют из зоны горения. Пример. В устройстве барботажного типа производительностью 30 кг/ч подвергают огневому обезвреживанию два вида жидких коксующих отходов соответственно с плотностями, равными 800 и 959 кг/м. Отдельное сжигание указанных отходов приводит к постепенному выкоксовыванию барботажного устройства. При сжигании отходов по условию устранения коксования в обоих случаях в слой

подают сточные воды с концентрацией органических компонентов 0,05 кг/кг. По условию полноты обезвреживания веществ начальная высота слоя отходов поддерживается на уровне 0,07-0,09 м, а скорость барботажного агента устанавливается в пределах 0,8-1,2 м/с. Слоевая концентрация сточных вод в зависимости от плотности отходов по условию исключения расслоения эмульсии поддерживается в пределах 0,2- 0,4 кг/кг (большее значение для отхода с плотностью 959 кг/м). Уменьшение слоевой концентрации стоков меньше значения 0,2 кг/кг, как показывает опыт, приводит к образованию в ванне коксовых наростов. Увеличение слоевой концентрации стоков выше 0,4 кг/кг вызывает расслоение сточных вод и отходов в ванне, нарушает стабильность горения и приводит к срыву факела.

Для поддержания концентрации сточных вод в слое в пределах 0,2-0,4 кг/кг, в зависимости от производительности процесса (расхода барботажного агента), требуется устанавливать различный расход сточных вод в слой, чтобы концентрация стоков в поступаюш,ей в слой смеси стоков и отхода находилась в пределах 0,,3 кг/кг. При низкой производительности барботажного устройства 25 кг/ч (при скорости барботажного агента 0,8 м/с) начальная концентрация стоков в смеси должна составлять 0,15 кг/кг. Уменьшение этого значения ниже 0,15 кг/кг не устраняет коксования предпламенной зоны. При высокой производительности барботажного устройства 35 кг/ч за счет лучшего выноса первичной смеси в зону горения начальная концентрация стоков в смеси составляет 0,3 кг/кг. Превышение этого значения приводит к расслоению эмульсии в слое и нарушает непрерывность процесса.

Реализация способа позволяет надежно и эффективно подвергать огневому обезвреживанию жидкие коксующие отходы, включающие высококипящие компоненты.

Формула изобретения

Способ сжигания жидких отходов, включающий подачу отходов в слой, продувание его барботажным агентом и сжигание в потоке вторичного воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности процесса сжигания коксующихся отходов, в слой, содержащий коксующиеся отходы, подают низкокалорийные сточные воды, концентрацию которых в слое полученной смеси отходов поддерживают на уровне 0,2-0,4 кг/кг.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 189503, кл. F 23 D 5/02, 1965.