Устройство для термического разложения вредных жидких веществ

 

Использование для охраны окружающей среду при обезвреживании диоксинов и фуранов Сущность изобретения устройство содержит цилиндрическую топочную камеру 1, в которой предусмотрены по меньшей мере одно впускное отверстие 8 для подачи содержащего вредное вещество газа , Ё частности 6тр аботавшего газа, и по меньшей одна го релка 9 Впускное отверстие 8 и/или горелка 9 для образования завихрения расположены наискось по отношению к соответствую1щей касател1ьной плоскости стен ки топо чЧнЪ к амерГыГ Для достижения более длительного времени нахождения газов в топочной камере 1 над горелкой 9 размещено задерживающее устройство 10, имеющее направленные наискось вниз сопла 17 а и 17 b для подачи вторичного воздуха 5 з п ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

;",- -,- " . (sl)s F 23 G 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1/а я

1 (21) 4613303/33 (22) 18,01;89 (31) А 1032/88 (32) 22.64,88 (33) AT (46) 15.08.92, Бюл, ¹ 30 (75) Франц Ховорка (AT) (56) Заявка ФРГ

¹ 2357804, кл. Г 23 G 7/04, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО

РАЗЛОЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ЖИДКИХ ВЕЩЕСТВ (57) Использование: для охраны окружающей среду при обезвреживании диоксинов и фуранов. Сущность изобретения: устрой„„5U„„ 1755715 АЗ ство содержит цилиндрическую топочную камеру 1, в которой предусмотрены по меньшей мере одно впускное отверстие 8 для . подачи содержащего вредное вещество газа,-в -частйостй"отработавшего газа, и по мейьшей мере одна горелка 9. Вйускйое отверстие 8 и/или горелка 9 для образования завихренйя расположены наискось по отношению к соответствующей касательной плоскости стенки тойочнои камеры. Для достижения более длительного времени нахождения газов в топочной камере 1 над горелкой 9 размещено задерживающее устройство 10, имеющее направленные наискось вниз сопла 17 а и 17 b.äëÿ подачи вторичного воздуха. 5 з.п.ф-лы, 4 ил.

4 (л (л

1755715

Изобретение относится к устройству длятермйческого разложения жидких вредных веществ, в частности диоксйнов и фура- нов, Известно устройство для термического 5 разложения токсичных веществ, содержащее цилиндрическую топочную камеру и камеру дожига, при этом в топочной камере имеется впуСкное отверстие, горелка и задерживающее устройство, выполненное в 10 виде кольца с центральным отверстием и оборудеванное направленными вниз под углом соплами.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность разложения 15 вследствие недостаточного времени нахождения вредных веществ в зоне высоких температур, Чтобы обеспечить достаточное время. нахождения вредных веществ в зоне высо- 20 кой температуры, необходимы топочные камеры большого объема. Это -приводит к дорогостоящим конструкциям печей, в которых, кроме того, не просто обеспечить достаточное смешивание газов в топочной 25 камере. Если выбираются менее крупные топочные камеры, то время нахождения вредных веществ в зоне высокой температуры слишком мало, чтобы обеспечить удовлетворительный обмен реакций 30 разложения в степени соединения установки, Цель изобретения — повышение эффективности.

На фиг, 1 представлено устройство для 35 термического разложения жидких вредных веществ; на фиг. 2 — разрез A-A на фиг, 1; на фиг. 3, 4 — детали перегородки задерживающего устройства.

Устройство состоит из цилиндрической 40 топочной камеры 1, окруженной сегментами 2 печи из огнеупорных кирпичей. Отдельные сегменты 2 печи имеют в основном форму кольца, Они состоят из, одного слоя огнеупорных кирпичей 3 и двух слоев тепло- 45 изоляционных кирпичей 4 и 5. Снаружи сегменть1 могут быть дополнительно окружены изоляцией из минеральной ваты и стальным кожухом. Соединительные поверхности 6, с . которыми вплотную сты куются отдел ьн ые 50 сегменты 2 печи, снабжены одним или несколькими проходящими кольцеобразно по окружности выступами 7, чтобы обеспечить герметичность, Соединительные поверхности 6 у всех сегментов 2 печи и по возмож- 55 ности также у различных печей одинакового диаметра выполнены одинаковыми, так что отдельные сегменты 2 печи являются заменяемыми и комбинируеMûMè любым образом.

Топочная камера 1 имеет впускное отверстие 8 для подачи содержащего вредное вещество газа в топочную камеру, йапример дымового газа из установки для сжигания, например мусоросжитательной, Так как эти . установки работают с избытком воздуха, то дымовые газы содержат кислород, Если этого не должно быть, дымовой газ может смешиваться с окружающим воздухом.

Оси 8а впускного отверстия 8 не должны быть направлены к оси 1а топочной камеры

1.

Сжигание происходит с помощью горелок 9, например, традиционного типа, оси

9а которых направлены слегка вверх, Горелки 9 расположены над впускным отверстием

8 для обеспечения того, чтобы всему газу. текущему через впускное отверстие 8 в топочную камеру 1, пришлось проходить мимо фронта пламени 9Ь горелок 9. Предусмотрены три горелки 9, которые равномерно распределены по периметру топочной камеры, оси 9э которых направлены не к оси 1а топочной камеры, Существующее за счет входящего газа в топочной камере завихрение еще более усиливается посредством расположения горелок 9 наискось.

Задерживающее устройство 10 размещено над горелками 9 и отделяет топочную камеру 1 от камеры догорания 11. Задерживающее устройство 10 выполнено в виде кольцевой детали, расположенной в сегменте печи 12, Внутренняя часть задерживающего устройства 10 состоит из перегородок .

13, которые все вместе образуют кольцевую деталь, и которые в середине топочной камеры 1 оставляют свободным центральное проходное отверстие 14 и вместе со стенкой

15 топочной камеры образуют ограничения прорывов 16. В перегородках 13 расположены направленные внутрь сопла 17а вторичного воздуха и направленные наружу сопла

17Ь вторичного воздуха, Сопла 17а и 17Ь вторичного воздуха наклонены к горизонтали под углом 15 и тем самым направлены наискось вниз. Кроме того, они ориентированы не на ось 1а топочной камеры 1, а соответствейно вихревому потоку в топочной камере 1 наискось, Таким образом предотвращается слишком быстрый отвод газов из топочной камеры 1, так как за счет выходящего из сопел 17а и 17Ь вторичйого воздуха как в зоне центрального проходного отверстия 14, так и в зоне прорывов 16 вызывается направленное вниз завихрение . воздуха.

Сопла 17а и 17b вторичного воздуха питаются от каналов 18 в перегородках 13.

Каналы 18 в свою очередь питаются от питающих каналов 19 в удерживающих переговредных веществ в топочной камере в ней 50 оптимальным временем нахождения газоразмещено задерживающее устройство t0. образных продуктов сгорания в топочной которое, направляя вторичный воздух вниз, камередостигается хорошее завихрение гавдувает его в топочную камеру. Таким обра- зов. зом, газообразные продукты сгорания даль- Предусмотрено, чтобы сопла вторичноше удерживаются в топочной камере. При

ro воздуха были наклонены вниз и заключаподаче вторичного воздуха образуется су- ли с горизонталью угол приблизительно щественныйизбыток воздуха,чтоспособст- 15". За счет направленных наискось вниз вует полному сгоранию всех горючих компонентов и тем самым чреэвычайн0 йизкой эмиссии углеводорода и СО. В ходе иссопел вторичного воздуха предотвращается быстрый отвод газообразных продуктов сгорания в дымовую трубу. Направленные народках 20, расположенных между прорыва- пытаний оказалось целесообразным выполми 16.. нять отверстия (прорывы) не 7олько в зоне

Перегородки 13 имеют трапециевйдное оси топочной камеры, но и в зоне стенки . поперечное сечение, причем боковые по- топочной камеры, через которые может улеверхности 21а и 21 b сужаются вниз . 5 тучиваться в направлении дымовой трубы .:Над задерживающим устройством 10 образовавшийся при сгорании отходящий расположена камера 11 догорания, в кото- газ. 3а счет вихревого движения более тярой может происходить последующее.пол- желые компонейтьГ сФфейФ ся "задержаться ное сжигание. Для повышения избытка в зоне стенки топочной камеры, а более воздуха и охлаждения топочных газов пре- 10 легкие компоненты концентрируются вокдусмотрены сопла 22 третичного воздуха, руг оси топочной камеры, Таким образом, Они направлены слегка вниз, чтобы также и прорывы 16, размещенные вокругцентральв камере 11 догорания обеспечить макси- ного проходного отверстия 14 в зоне стенки мально продолжительное время- йахОжде- топочной камеры, препятствуют нежелания газов. В стенке камеры 11 догорания 15 тельному избирательному отводу легких находится люк 23. Через отводящее колено компонентов. Перегородки 13 между цент24 устройство соединено с дымовой трубой ральным переходным отверстием 14 и про(не показано). Может быть предусмотрен рывами 16 выполнены в форме кругового зксгаустер, но в общем он не обязателен, кольца концентрично относительно оси тоСодержащий вредное вещество гаэ, на- 20 почной камеры и соединены с наружной чапримердымовой, из подключенной установ- стью кольцевой детали двумя и более ки лля сжигания входит через впускное . удерживающими перегородкамй, Таким оботверстие в топочную камеру. В этой топо- разом, образующиеся прорывы 16 имеют чной камере газ течет по спирали вверх и форму сектора кругового кольца,, пересекает фронт пламени горелок.. 25 Горелка (или горелки) 9 для образования

За счет вторичного воздуха, выхОдяще- завихрения расположена подуглом йо отного. вниз из задерживающего устройства, шению к соответствующей касательной плодвижение газа вверхтормозится, После до- скости стенки топочной камеры, Так как статочно длительного времени нахождения горелки 9 направлены не на среднюю ось в топочной камере гаэ проходит через цен- 30 топочнойкамеры,арасположены подуглом, .. тральное проходное отверстие и через ripo- то в топочной камере образуется завихрерывы; B камере догорания может: ..ние. происходить дополнение химических реак- Впускное отверстие 8 для образования

- ций разложения, Газы покидают камеру до- завихрения располагается наискось по отгорания через отводящее колено. - "., . 35 ношению к соответствующей касательной

Неочищенный газ, содержащий разла- плоскости стенкй топочной камеры. 3а счет гаемое вредное вещество, через впускные соответствующего "вйполненйя=впускных отверстия 8 попадает в нижний участок то-, отверстий для неочищенного газа также обпочной камеры 1 и служит вторичным возду- . разуется сильный вихревой поток, Вихрь хахом для функционирования горелки или 40 роша смешивает находящиеся в топочной горелок. При этом первая фаза сжигания камере газы, что необходимо для оптимальпроводится стехйометрически или едва"суб- ного КПД установки. стехиометрически. Возникающие при этом Сопла 17а и 17Ь вторичного воздуха для . высокие температуры (800 — 1400 С) способ- усиления завихрения в топочной камере наствуют термическому разложению более 45 правлены KGK наискось внутрь, так и по касложных органических молекул. (диоксиды сательной наружу, причем сопла вторичного илифураны),Для предотвращениябыстрого .воздуха ориентированы в основном в наотвода отработавших газов и тем самым не- правлении вихревого потока в топочной капродолжительного времени нахождения мере. Таким образом, наряду с

1755715

15 вающего устройства необходимо принимать во внимание дости>кение воз20

35 лей, и наружная часть задерживающего

50 алы. ружу сопла 17b вторичного воздуха, расположенные в основном по касательной к центральному кругу перегородки, замедляют истечение через прорывы 16, Направленные наискось. внутрь сопла 17а вторичного воздуха замедляют проход газов через центральное проходное отверстие 14, Все сойла вторичноro воздуха имеют по отношению к оси топочной камеры ту же ориентацию в направлении часовой стрелки или против часовой стрелки; что и горелки

9, Вследствие этого завихрение газов в топочной камере"дополнительно усйМивается, что способствует смешиванию и повышает эффективность сгорания, Перегородки 13 между центральным отверстием и прорывами имеют в основном трапециевидное пойеречное сечение, причем боковые поверхности 21а и 21Ь суживаются вниз, При этом варианте выполнения йолучаются наилучшие условия"установки для сопел втОричного воздуха,"так как"угол . прохода сопел через стенку перегородки становится не слишком плоским.

Внутри перегородок 13 между цент- 2 ральным проходным отверстием 14 и прорывами 16 расположены каналы 18 для вторичного воздуха; которые соединены с питающими каналами 20 в перегородках между отдельными прорывами, Это необходимо для распределения сопел вторичного воздуха вдоль всего периметра перегородок, В верхней зоне камеры 11 догорания может быть предусмотрено йо меньшей мере одно сопло 22 третичного воздуха.Во многих случаях желательно и далее охлаждать дымовые газы перед входом в дымовую трубу и повышать избыток воздуха, чтобы получить лучше значения топочного газа, В камере догорания, в частности, с помощью сопел третичного воздуха может оказываться дальнейшее влияние на параметры дымового газа.

Вторичный воздух может содержать другое вредное вещество, которое может существовать в жидком виде или в виде твердых частиц, Область применения устройства может значительно расШиряться за счет предусмотрения другой возможности для введения вредных веществ. В частности, для введения сред, в которых вредные вещества имеют более высокую концентрацию, чем, например, в дымовом газе, этот вариант выполнения предпочтителен. Вме- 5 сте с вторичным воздухом в топочную камеру может вдуваться зола, которая при прохождении топочной камеры может остекловываться и в нижней зоне топочной камеры отводиться как инертная среда. Обработанная таким образом остеклованная зола складируется без проблем, так как не содержит водорастворимых веществ, Благодаря этому наряду с дымовыми газами может обезвреживаться также и эола установок для сжигания, Целесообразно, чтобы посредством задерживающего устройства происходило сужение поперечного сечение потока на

20 — 50% предпочтительно на 30 — 35, . Остающееся поперечное сечение потока разделяется на центральное проходное отверстие и боковые прорывы, При определении параметров и конструкции задержиможно более длительного времени нахождения вредного вещества в топочной камере, Задерживающее устройство должно представлять собой максимальное препятствие потоку в топочной камере. Кроме того, существует требование незначительной потери давления в топочной камере, чтобы было достаточно или естественной тяги, или, по меньшей мере, вентиляционной установки малых размеров, В различных опытах оказалось, что имеется приемлемый компромисс между этими требованиями за счет задерживающего устройства на 20 — 50%, причем особенно предпочтительным представляется значение приблизительно одной трети.

Устройство смонтировано из кольцеобразных сегментов, собранных в виде модуустройства выполнена в виде сегмента печи.

Благодаря этому конструкция такого устройства может значительно упрощаться. В частности, за счет использования заранее изготовленных модулей может существенно сокращаться время возведения на строительной площадке. С целью герметизации отдельные элементы снабжены пазами для пружинных соединений, Преимущество такой конструкции состоит в том, что при наличии одинакового набора модулей получается множество различных размеров топочных камер, благодаря чему может изготовляться при необходимости устройство, идеально пригодное для условий эксплуатации, Отдельные сегменты выполнены многослойными, причем внутри предусмотрен слой огнеупорных кирпичей, а снаружи — по меньшей мере один слой теплоизоляционных кирпичей, За счет многослойной конструкции во всех участках стенки топочной камеры применяются оптимальные матери10

1755715

Сгементы окружены изоляцией йз ми- на подуглом и направлена в сторону камеры неральной ваты и стальным кожухом. ",: - - .. дожига, а камера дожига оборудована соСтальной кожух может прийимать"на - плом для ввода воздуха, размещенным в пряжения, создаваемые при тепловых рас-" " верхней зоне камеры; ширениях кирпичей, так что напряжейие 5 2. Устройство по и; 1, о т л и ч а ю щ е есжатия, под которым находятся эти кйрпИ- с я тем, что задерживаЮщее устройство вычи, вызывает первое уплотнение топочной полнено в виде кольца с удерживающими .

: камеры. Стальной кожух представляет со- перегородками, имеющего трапециевидное . бой следующее уплотнение, так что работа - поперечное сечение, сужающееся внутрь, при разрежении становится излишней, Бла- 10 при этом внутри кольца и удерживающих годаря этому можно отказаться от дорого- перегородок выполнен канал для ввода воз- стоящего эксгаустера. духа, Конструкция устройства проста, легко 3, Устройство по пп, 1 и 2, о т л и ч а юизготавливается и при всех допустимых ре- щ е е с я тем, что сопла задерживающего жимных параметрах позволяет произво- 15 устройство выполнены направленными дить полное уничтожение вредных веществ., внутрь и наружу кольца и ориентированы в

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я .: направлении вихревого потока топочной ка1. Устройство для термического разло- меры. жения вредных жидких веществ, содержа- 4. Устройство по пп, 1-3, отл и ч а ю щещее цилиндрическую топочную камеру с 20 е с я тем, что впускное отверстие выполнено впускным отверстием, горелкой и задержи- под углом и направлено в сторону камеры вающим устройством, выполненным в виде дожига, кольца с центральным отверстием, диаметр 5. Устройство по пп. 1 — 4, о т л и ч а ю щ екоторого меньше диаметра топочной каме- е с я тем, что оно смонтировано из кольцеобры, и оборудованным направленными вниз 25 разных сегментов, собранных в виде модупод углом соплами, а также расположенную лей. над топочной камеру дожига, о т л и ч а ю щ"ее с я тем, что, с целью повышения эффектив- 6. Устройство по пп. 1 — 5, о т л и ч а юности, впускное Отверстие расположено над щ е е с я тем, что сегменты выполнены горелкой, задерживающее устройство выпол- 30 многослойными из огнеупорных и теплонено с прорывами, расположенными вокруг изоляционных кирпичей, размещенных в центрального отверстия, горелка установле- теплоизолированном стальном кОжухе, 2Э

1755715

1а

Составитель T.Ëåïàõèíý

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С.Лисина

Редактор Л,Веселовская

Заказ 2901 Тираж — Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101