Установка для термического обезвреживания жидких отходов

 

Использование: для обезвреживания жидких отходов огневым методом. Сущность: установка для термического обезвреживания жидких отходов содержит вертикальную огневую камеру с горелочным устройством, форсунками для подачи жидких отходов, леткой для вывода плава, выходными отверстиями для выхода газов, кольцевой испаритель барботажного типа, установленный соосно огневой камере, разделенный перегородкой на секции, соединенные с выходными отверстиями огневой камеры, теплообменник с входной и выходной камерой. Входная камера теплообменника соединена трубопроводом с воздуходувкой и источником подачи озона. Выходные торцы труб теплообменника размещены ниже патрубка аварийного слива. В выходном газоходе парогазовой смеси установлен смеситель, который соединен трубопроводом с воздуходувкой и источником подачи озона. Входная камера теплообменника соединена трубопроводом с воздуходувкой и источником подачи озона. Выходные торцы труб теплообменника размещены ниже патрубка аварийного слива. В выходном газоходе парогазовой смеси за кольцевым барботажным испарителем установлен смеситель, соединенный трубопроводом с воздуходувкой и источником подачи озона. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для термического обезвреживания жидких отходов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где образуются жидкие отходы, которые необходимо подвергнуть обезвреживанию огневым методом.

Известна установка для термического обезвреживания жидких отходов, содержащая вертикальную огневую камеру с горелочным устройством, форсунками для подачи стоков, леткой для вывода плава, кольцевой испаритель, установленный соосно огневой камере и разделенный перегородками на секции, каждая из которых соединена газоходом с огневой камерой. Топливо и воздух подаются в огневую камеру через горелочное устройство. Туда же насосом через форсунки впрыскиваются концентрированные минерализованные стоки из кольцевого испарителя. Горячие продукты сгорания топлива в огневой камере разделяются на два потока: один поток, проходя зону обработки минерализованных концентрированных стоков, обеспечивает оптимальные условия для их обработки, второй поток поступает в зону обработки выпара с органикой. Продукты обработки минерализованных стоков поступают в секции испарителя. При их барботировании через слой стоков происходят отгонка легкокипящей органики, упаривание стоков и очистка от минеральных примесей. Выпар по газоходу поступает в огневую камеру, которая соединена с теплообменником. Выпар, не содержащий органики, через клапан выводится из процесса. Распределение потоков горячих продуктов сгорания топлива осуществляется изменением потоков в испарителе.

Недостаток известной установки повышенный расход топлива на процесс обезвреживания, связанный с повторным нагревом продуктов сгорания, которым производится выпарка, до реакционной температуры.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению является установка для обезвреживания промстоков, содержащая вертикальную огневую камеру с горелочным устройством, форсунками для подачи стоков, леткой вывода плава и выходными отверстиями для газов, кольцевой испаритель барботажного типа, установленный соосно огневой камере, разделенный перегородками на секции, соединенными с выходными отверстиями огневой камеры газоходами, теплообменник, расположенный над барботажным испарителем и соединенный с огневой камерой дополнительным газоходом в месте расположения газогорелочного устройства. Топливо и воздух подаются в огневую камеру через горелочное устройство, затем насосом через форсунки сточной воды подаются концентрированные минерализованные стоки из секции испарителя. Горячие продукты сгорания топлива в огневой камере разделяются на два потока. Один поток, проходя зону обработки минерализованных концентрированных стоков, обеспечивает оптимальные условия для их обработки, поступает в секцию испарителя, второй поток через отверстие поступает в газоход, где отдает тепло через поверхность труб воздуху или газовым выбросам и выбрасывается в атмосферу. Воздух или газовые выбросы поступают во входную камеру, откуда по трубам, концы которых заглублены под уровень исходных стоков, барботируются через слой стоков и по трубам поступают в выходную камеру, откуда по дополнительному газоходу подаются в верхнюю часть огневой камеры через газогорелочное устройство. Проходя по трубам, воздух получает тепло от горячих продуктов сгорания в газоходе. Это тепло частично используется для подогрева исходных стоков, удаления легкокипящей органики и частично для подогрева воздуха и органики перед поступлением в зону горения. Исходные стоки поступают в барботажный испаритель, проходят секции, в которых барботируется воздух, нагретый в теплообменнике. При этом исходные стоки нагреваются, легкокипящая органика отгоняется. Смесь воздуха и легкокипящей органики проходит по трубам и поступает в выходной короб теплообменника, откуда по дополнительному газоходу поступает в огневую камеру через горелочное устройство. Первично обработанные стоки поступают в секцию испарителя. При барботировании через слой стоков происходит упаривание стоков и очистка газов от минерального уноса. Выходное отверстие для газов размещено между горелочным устройством и форсунками сточной воды. Распределение горячих продуктов сгорания топлива осуществляется изменением уровня в секции испарителя.

Недостаток данной установки повышенный расход топлива на процесс обезвреживания, связанный с затратами тепла горячих продуктов сгорания на нагрев воздуха в теплообменнике, выполняющем роль воздухоподогревателя. Учитывая незначительный коэффициент теплопередачи воздухоподогревателя и необходимость максимального использования тепла продуктов сгорания, последнее приведет к росту теплообменных поверхностей и, как следствие, к значительному расходу металла и габаритов установки.

Таким образом, существенным недостатком приведенных выше установок является то, что при обезвреживании сточных вод, содержащих органические примеси, которые с водой образуют азеотропные или нераздельнокипящие смеси, которые в процессе выпара будут выбрасываться с парогазовой смесью в атмосферу, загрязняя ее, что потребует дополнительных устройств для их обезвреживания, дополнительного расхода топлива на процесс обезвреживания и приведет к снижению эффективности работы установки.

Цель изобретения создание установки для термического обезвреживания жидких отходов, использование которой позволит исключить попадание вредных органических примесей в атмосферу, отказаться от дополнительных устройств для их обезвреживания и тем самым сократить расход топлива.

Поставленная цель достигается тем, что установка содержит вертикальную огневую камеру с горелочным устройством, форсунками для подачи жидких отходов, леткой для вывода плава, выходными отверстиями для выхода газов, кольцевой испаритель барботажного типа, установленный соосно огневой камере, разделенный перегородками на секции, соединенные с выходными отверстиями огневой камеры, теплообменник с входной и выходной камерами. Входная камера теплообменника соединена трубопроводом с воздуходувкой и источником подачи озона, при этом выходные торцы труб теплообменника размещены ниже патрубка аварийного слива. В выходном газоходе парогазовой смеси за кольцевым барботажным испарителем, установлен смеситель, который соединен трубопроводом с воздуходувкой и источником подачи озона.

Сопоставительный анализ изобретения с прототипом позволяет сделать вывод, что новым в изобретении является то, что входная камера теплообменника соединена трубопроводом с воздуходувкой и источником подачи озона, при этом выходные торцы труб теплообменника размещены ниже патрубка аварийного слива. В выходном газоходе парогазовой смеси за кольцевым барботажным испарителем установлен смеситель, соединенный трубопроводом с воздуходувкой и источником подачи озона. Эти признаки обеспечивают изобретению соответствие критерию "новизна".

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволяют сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

На чертеже изображена схема предлагаемой установки.

Установка состоит из огневой вертикальной камеры 1 с горелочным устройством 2, форсунками 3 жидких отходов и леткой 4 для вывода плава. Огневая камера 1 снабжена выходными отверстиями 5. Соосно огневой камере 1 установлен кольцевой барботажный испаритель 6, соединенный с выходным газоходом 7 парогазовой смеси. Над кольцевым барботажным испарителем 6 размещен теплообменник 8, включающий входную 9 и выходную 10 камеры, теплообменные трубы 11 с трубными досками 12 и 13, обечайку 14, патрубок 15 аварийного слива. Входная камера 9 теплообменника 8 соединена трубопроводом 16 с воздуходувкой 17 и источником 18 подачи озона. Выходные торцы труб 11 теплообменника 8 размещены ниже патрубка 15 аварийного слива. Выходная камера 10 теплообменника 8 соединена через газогорелочное устройство 2 с огневой камерой 1 дополнительным газоходом 19. В выходном газоходе 7 парогазовой смеси установлен смеситель 20, соединенный трубопроводом 16 с воздуходувкой 17 и источником подачи озона. В выходной камере 10 теплообменника 8 размещен патрубок 21 для подачи жидких отходов, а в кольцевом барботажном испарителе 6 установлен патрубок 22, соединенный трубопроводом 23 с форсунками 3 подачи жидких концентрированных отходов.

Установка работает следующим образом.

Топливо подается в огневую камеру 1 через горелочное устройство 2. Воздух на горение перед подачей в газогорелочное устройство 2 (подача осуществляется из условий, обеспечивающих полное отсутствие химического недожога) от воздуходувки 17 насыщается озоном от источника 18. Озоновоздушная смесь по трубопроводу 16 поступает во входную камеру 9 теплообменника 8, образованного трубами 11, трубными досками 12 и 13, обечайкой 14. По трубам 11 озоновоздушная смесь поступает в выходную камеру 10, куда через патрубок 21 подаются жидкие отходы, загрязненные вредными органическими и минеральными примесями. При этом осуществляется барботаж жидких отходов за счет размещения патрубка 15 аварийного слива ниже выходных торцов труб 11 теплообменника 8. Продукты обработки жидких отходов из выходной камеры 10 теплообменника 8 через дополнительный газоход 19 направляются в газогорелочное устройство 2, где совместно с топливом происходит их горение. Подача озона от источника 18 осуществляется из условий, обеспечивающих окисление вредных органических примесей, содержащихся в жидких отходах.

Соединение входной камеры 9 теплообменника 8 трубопроводом 16 с воздуходувкой 17 и источником 18 подачи озона позволяет эффективно обрабатывать органические, дурнопахнущие, минеральные и другие примеси, находящиеся в жидких отходах. При этом происходит непосредственное разложение органических веществ с участием одного атома кислорода, присоединения целой молекулы озона к окисляемому веществу с образованием озонидов, каталитическое усиление окисляющего воздействия кислорода, находящегося в озонированном воздухе. При озонолизе происходит фиксация озона на двойной или тройной углеродной связи с последующим ее разрывом и образованием озонидов, которые как и озон являются нестойкими соединениями и быстро разлагаются: C=C __→ C C-R-+Rʹ-+Rʺʹ+ O₂ Вредные органические вещества, содержащиеся в жидких отходах и имеющие связь C=C реагируют с озоном следующим образом: +O₃ -C⁺-OO^-+O C __→ биполярный ион озонид Предварительно обработанные озоновоздушной смесью жидкие отходы (в качестве устройств для получения озона могут быть использованы озонаторы типа ПО-3) в теплообменнике 8 через патрубок 15 аварийного слива поступают в кольцевой барботажный испаритель 6, соединенный через выходные отверстия 5 с огневой камерой 1.

В кольцевом барботажном испарителе 6 за счет тепла от сжигания топлива происходит упаривание жидких отходов до необходимых концентраций по минеральным примесям с последующей обработкой концентрата путем подачи его насосом по трубопроводу 23 через форсунки 3 в огневую камеру 1, в которой поддерживается необходимый температурный уровень. В огневой камере 1 происходит улавливание минеральных примесей с последующим выводом последних через летку 4 в виде плава. Неуловленная часть минеральных примесей вместе с парогазовой смесью поступает в кольцевой барботажный испаритель 6, где очищается от минерального уноса и поступает затем в выходной газоход 7, в котором установлен смеситель 20, соединенный с источником 18 подачи озона.

При упаривании жидких отходов, содержащих вредные органические примеси, которые образуют с водой азеотропные или нераздельнокипящие смеси, характеризующиеся минимальной температурой кипения (этиловый спирт, ацетонитрит, масляная кислота), значительно ниже температуры кипения воды. Последние в процессе барботажа горячими дымовыми газами в кольцевом испарителе 6 будут отгоняться вместе с парогазовой смесью в атмосферу, что приведет к загрязнению окружающей среды и потребует дополнительных устройств и установок для их обезвреживания.

Однако обработка парогазовой смеси озоновоздушной смесью путем размещения в выходном газоходе 7 смесителя 20, соединенного трубопроводом 16 с источником 18 подачи озона, полностью исключает попадание в окружающую среду вредных органических веществ и не требует дополнительных устройств и установок для их обезвреживания, что в конечном итоге повышает эффективность работы установка в целом.

Использование предлагаемой установки по сравнению с прототипом позволит исключить попадание вредных органических примесей в атмосферу за счет предварительной и последующей обработки жидких отходов и парогазовой смеси озоновоздушной смесью, отказаться от дополнительных устройств и установок по обезвреживанию вредных органических примесей в отходящей парогазовой смеси, снизить удельный расход топлива на процесс обезвреживания за счет полного использования тепла обработки концентрированных жидких отходов в кольцевом барботажном испарителе, обеспечить оптимальные условия обезвреживания жидких отходов при их переменном составе, при этом максимально уловить минеральные смеси в пределах установки, которые можно использовать повторно для технологических целей.

Формула изобретения

1. Установка для термического обезвреживания жидких отходов, содержащая вертикальную огневую камеру с горелочным устройством, форсунками для подачи отходов, леткой для вывода плава, выходными отверстиями для выхода газов, кольцевой испаритель барботажного типа, установленный соосно с огневой камерой, разделенный перегородками на секции, соединенные с выходными отверстиями огневой камеры, теплообменник с входной и выходной камерами, отличающаяся тем, что входная камера теплообменника соединена трубопроводом с воздуходувкой и источником подачи озона, при этом выходные торцы труб теплообменника размещены ниже патрубка аварийного слива.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в выходном газоходе парогазовой смеси за кольцевым барботажным испарителем установлен смеситель, соединенный трубопроводом с воздуходувкой и источником подачи озона.

РИСУНКИ

Рисунок 1