Способ переработки отходов нефтепродуктов с высоким содержанием минеральных осадков

 

Изобретение предназначено для утилизации загрязненного нефтепродуктами грунта, минеральных осадков из мазутохранилищ и нефтехранилищ. Способ переработки отходов нефтепродуктов с высоким содержанием минеральных осадков заключается в том, что в камеру сгорания подают отходы совместно с твердым топливом и воздух с некоторым избытком для проведения реакций горения в непрерывном процессе горения до конечных газообразных продуктов и твердого минерального остатка, твердый остаток непрерывно выводят из реакционной зоны, реакции горения отходов и топлива проводят в газопроницаемом объеме, а реакции горения летучих компонентов отходов и топлива - в свободном объеме камеры сгорания, который коаксиально охватывает объем с отходами и топливом и сообщается с ним через общую газопроницаемую, перфорированную стенку. Изобретение обеспечивает самораспределение воздуха в зоне горения в необходимых количествах, нагретого до температур самовоспламенения горючих газов, обеспечивает необходимую степень фильтрации в топливной массе, достижение полного выгорания кокса и дожигания газов, непрерывность процесса горения до конечных продуктов горения. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам утилизации отходов, содержащих нефтепродукты, в частности, может быть использовано в технологии экологически чистой утилизации загрязненного нефтепродуктами грунта, минеральных осадков из мазутохранилищ и нефтехранилищ.

Известен способ сжигания горючих материалов и отходов (SU 1615463 А1, 23.12.90).

Недостатками известного способа является невозможность обеспечения непрерывного процесса горения материалов, сложность системы распределения воздуха и системы перемещения продуктов горения.

Прототипом изобретения является способ переработки отходов, содержащих углеводороды (RU 2116570 С1, 27.07.98), по которому отходы загружают в реактор совместно с инертным твердым негорючим материалом (кусками огнеупоров). Количество инертного материала в шихте составляет более 80 мас.%. При сжигании нефтепродуктов, смешанных с минеральными частицами, доля инертного материала в шихте увеличивается еще больше (т.к. содержание минеральных частиц в нефтепродуктах также обычно составляет не менее 80 мас.%). Переработка таким способом отходов нефтепродуктов с высоким содержанием минеральных осадков становится трудновыполнимой из-за преобладания в шихте инертного негорючего материала (минерального осадка из отходов и огнеупорного наполнителя).

Задачей технического решения является разработка способа переработки отходов нефтепродуктов с высоким содержанием минеральных осадков, устраняющего эти трудности.

Поставленная задача решается заявленным способом переработки, в котором в камеру сгорания подают отходы совместно с твердым топливом и воздух с некоторым избытком для проведения реакций горения в непрерывном процессе горения до конечных газообразных продуктов и твердого минерального остатка, твердый остаток непрерывно выводят из реакционной зоны. Реакции горения отходов и топлива проводят в газопроницаемом объеме, а реакции горения летучих горючих компонентов отходов и топлива - в свободном объеме камеры сгорания, который коаксиально охватывает объем с отходами и топливом и сообщается с ним через общую газопроницаемую, перфорированную стенку. Отходы смешивают с твердым топливом перед загрузкой в камеру сгорания для образования топливной массы. В качестве твердого топлива используют древесные отходы и любые другие виды твердого топлива. Топливную массу подают в камеру сгорания, а твердый остаток выводят из нее периодически. Воздух подают в камеру сгорания непрерывно в достаточном для полного сгорания топливной массы и горючих газов количестве и дополнительно с возможностью регулирования его подачи. Воздух в объем с топливной массой направляют перпендикулярно потоку топливной массы с двух противоположных направлений через перфорированную стенку и коническую решетку по их высоте и при прохождении в реакционную зону нагревают в камере сгорания до температур реакций, протекающих в ней.

Сущность изобретения заключается в том, что обеспечивается самораспределение воздуха в зоне горения в необходимых количествах, нагретого до температур самовоспламенения горючих газов, обеспечивается необходимая степень фильтрации в топливной массе, обеспечивается достижение полного выгорания кокса и дожигания газов, непрерывность процесса горения до конечных продуктов горения. Нет необходимости использования огнеупорного наполнителя (инертного твердого негорючего материала). Газопроницаемость шихты обеспечивается самим минеральным осадком в отходах, твердым топливом и конструктивными особенностями камеры сгорания.

Техническое решение достигается тем, что в способе переработки отходов нефтепродуктов с высоким содержанием минеральных осадков в камеру сгорания подают отходы совместно с твердым топливом, воздух с некоторым избытком, и проводят реакции горения в непрерывном процессе до конечных газообразных продуктов и твердого остатка, который непрерывно выводят из реакционной зоны. Реакции горения топливной массы (смеси отходов с твердым топливом) проходят в газопроницаемом объеме, ограниченном конической решеткой и внутренней перфорированной стенкой, а реакции горения образующихся горючих газов - в свободном объеме камеры сгорания, который коаксиально охватывает объем с топливной массой и образован внутренней и внешней стенками и решеткой. Горючие газы выходят из объема с топливной массой в свободный объем камеры сгорания через общую перфорированную стенку и сгорают в нем до конечных продуктов. Разогретый в камере сгорания воздух поступает в объем с топливной массой через перфорированную стенку и решетку перпендикулярно потоку топливной массы, и в свободный объем камеры сгорания. Воздух поступает непрерывно в достаточном для полного сгорания топливной массы и горючих газов количестве и дополнительно для регулирования дожигания газов.

Известна камера сгорания для горючих материалов и отходов (RU 12458 U1, 10.01.2000), используемая в изобретении. На чертеже представлена принципиальная схема камеры сгорания, которая состоит из размещенных в корпусе 10 двух ее частей - объема с топливной массой 4 (внутренней камеры) с решеткой 3 для горения самой топливной массы, и свободного объема 2 (внешней камеры) для горения газов. Свободный объем камеры сгорания 2 расположен вокруг объема с топливной массой 4 и имеет с ним общую перфорированную стенку 12. Как и решетка 3 внутренняя стенка 12 выполнена с отверстиями для прохода газа. Воздушный коллектор 5 составляет с решеткой 3 и стенкой 12 единое целое. Камера сгорания содержит патрубок 6 подвода воздуха, патрубок 7 отвода продуктов горения, бункер загрузки топлива 1, дополнительный канал 8 с патрубком 11 подвода воздуха во внешнюю камеру 2. Патрубки подвода воздуха и отвода продуктов горения образуют в устройстве теплообменник типа "труба в трубе", в котором воздух нагревается предварительно. Окончательно воздух, вступающий в реакции горения, нагревается до температур реакций в зоне горения. Воздух нагревается, проходя через коллектор 5 (и трубки 9 коллектора), через решетку 3 и стенку 12, которые омываются продуктами горения из внешней камеры 2 и внутренней камеры 4. Воздух распределяется между камерами. Часть воздуха направляется в решетку, в коллектор и через перфорированную стенку. Воздух расходуется во внутренней камере на горение топливной массы (пиролиз и образование летучих горючих компонентов, выгорание труднолетучих компонентов и кокса). Другая часть воздуха направляется во внешнюю камеру и расходуется на горение летучих горючих компонентов - промежуточных газообразных продуктов, поступающих из внутренней камеры. Для регулирования дожигания промежуточных газообразных продуктов используется отдельный дополнительный канал 8 подачи воздуха (с разогревом за счет тепла внешней камеры). Топливная масса загружается сверху через бункер загрузки топлива 1. По мере выгорания топливная масса опускается под действием силы тяжести. При освобождении верхней части бункера до определенного уровня периодически производится дозагрузка топливной массы. Твердый остаток накапливается в устройстве и периодически выгружается через отдельный патрубок.

Зона горения топливной массы находится в районе решетки. Максимальная температура устанавливается в нижней части решетки и постепенно уменьшается по направлению к вершине ее и бункеру. В верхней части решетки происходит выделение летучих компонентов, продуктов пиролиза. Летучие компоненты - промежуточные газообразные продукты через перфорированную стенку 12 выходят во внешнюю камеру 2, где сгорают до конечных продуктов. В нижней части решетки сгорают труднолетучие и коксующиеся компоненты, образуется и горит кокс. Кокс состоит в основном из углерода, скорость окисления которого сильно зависит от температуры и концентрации кислорода. Использование камеры сгорания с конической решеткой и перфорированной стенкой обеспечивает надежный доступ воздуха в зону горения (с обеспечением самораспределения его в необходимых количествах, с необходимой скоростью фильтрации). Конусность стенки и решетки постепенно уменьшает слой топливной массы до минимума к концу выгорания кокса и тем самым позволяет быстрее и легче выжигать кокс. При этом часть воздуха вместе с продуктами горения кокса расходуется на удаление освобождающегося от кокса твердого остатка (через кольцевой зазор между решеткой и перфорированной стенкой у основания решетки). Решетка не предназначена для пропускания твердого остатка (золы и песка). Топливная масса и твердый остаток обтекают решетку сверху вниз. Через решетку проходит только воздух. Организация процесса горения топливной массы такова, что продукты реакций, протекающих по высоте камеры сгорания, движутся в двух направлениях - вверх и вниз. Вверх движутся продукты пиролиза - летучие компоненты и часть труднолетучих компонентов (промежуточные газообразные продукты), чтобы сгорать в свободном объеме камеры сгорания. Вниз движутся продукты горения основной части труднолетучих компонентов и кокса, увлекая с собой в свободный объем камеры сгорания вновь освобождающийся от кокса песок.

Для запуска устройства необходимо разогреть камеру сгорания каким-либо топливом (например, отходами древесины), после чего загружать рабочую топливную массу.

Формула изобретения

1. Способ переработки отходов нефтепродуктов с высоким содержанием минеральных осадков, в котором в камеру сгорания подают отходы совместно с твердым топливом и воздух с некоторым избытком для проведения реакций горения в непрерывном процессе горения до конечных газообразных продуктов и твердого минерального остатка, твердый остаток непрерывно выводят из реакционной зоны, отличающийся тем, что реакции горения отходов и топлива проводят в газопроницаемом объеме, а реакции горения летучих горючих компонентов отходов и топлива - в свободном объеме камеры сгорания, который коаксиально охватывает объем с отходами и топливом и сообщается с ним через общую газопроницаемую, перфорированную стенку.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отходы смешивают с твердым топливом перед загрузкой в камеру сгорания для образования топливной массы.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве твердого топлива используют древесные отходы и любые другие виды твердого топлива.

4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что топливную массу подают в камеру сгорания, а твердый остаток выводят из нее периодически.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздух подают в камеру сгорания непрерывно в достаточном для полного сгорания топливной массы и горючих газов количестве и дополнительно с возможностью регулирования его подачи.

6. Способ по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что воздух в объем с топливной массой направляют перпендикулярно потоку топливной массы с двух противоположных направлений через перфорированную стенку и коническую решетку по их высоте.

7. Способ по пп. 1, 5 и 6, отличающийся тем, что воздух при прохождении в реакционную зону нагревают в камере сгорания до температур реакций, протекающих в ней.

РИСУНКИ

Рисунок 1