Способ термического обезвреживания вредных веществ

Авторы патента:

Лешов Андрей Николаевич (RU)

Пригожин Виктор Иванович (RU)

Савич Анатолий Романович (RU)

Бударин Михаил Васильевич (RU)

F23G7/06 - газообразных отходов или вредных газов, например выхлопных (выпускные приспособления для машин, двигателей вообще или двигателей внутреннего сгорания F01N; сжигание остатков твердых или текучих топлив, не сгоревших при первичном сжигании F23B 5/00,F23C 9/00)

Владельцы патента RU 2541344:

Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" (RU)

Изобретение относится к технологии обезвреживания монооксида углерода в дренажных газах путем сжигания его в углеводородных компонентах топлива при экспериментальной отработке энергетических установок, а также к области химических технологий при производстве окиси углерода. Техническим результатом является снижение выбросов монооксида углерода ниже предельно допустимой концентрации в воздухе путем выбора оптимального режима горения компонентов топлива для сжигания этих выбросов и выбора соотношения суммарного расхода компонентов топлива с расходом вредных выбросов, поступающих на обезвреживание. Способ основан на формировании и введении дренажных газов в предварительно разогретую смесь воздуха с вспомогательным топливом, воспламенение и сжигание с образованием высокотемпературного газового потока в проточной части реакционной зоны дожигателя. При этом выбросы 10% монооксида углерода в смеси с 90% азота обезвреживают до концентрации менее 6,25 мг/м³ монооксида углерода в воздухе путем окисления при температуре 870°C÷950°C и абсолютном давлении 1,5 ата в камере сгорания углеводородного топлива в воздухе с коэффициентом избытка воздуха α=2÷3. Причем отношение суммарного расхода компонентов топлива к расходу смеси вредных веществ выбирают менее 2,5. 1 ил., 1 табл.

Известен способ огневого обезвреживания отходов в циклонной печи, заключающийся в том, что термическую обработку отходов при скорости 20÷40 м/с осуществляют в потоке закрученных высокотемпературных продуктов сгорания топливо-воздушной смеси. Причем отходы подают со скоростью 20÷40 м/с в зону продуктов сгорания против потока. Недостатком способа является его недостаточная эффективность из-за невозможности достижения в зоне обезвреживания достаточно высокой температуры.

Известен способ огневого обезвреживания вредных веществ, заключающийся в том, что смесь дожигаемых веществ с окислителем формируют на входе в проточную часть дожигателя, разогревают ее до температуры воспламенения смеси и поджигают. Поток продуктов сгорания направляют в реакционную зону дожигателя, стенки которой предварительно разогревают до адиабатической температуры горения смеси (авторское свидетельство СССР №1800230, 1993, МКИ F23G 7/06, прототип). Разрушение теплового пристеночного слоя приводит к ликвидации зоны генерации продуктов неполного сгорания и повышению средней скорости реакций по сечению реакционной зоны дожигателя, повышению эффективности процесса дожигания и снижению выбросов вредных продуктов.

Недостатками известного способа являются:

- проблемы определения и достижения необходимой температуры горения компонентов топлива;

- неопределенность интенсивности протекания процесса смешивания с окислителем и горения вредных веществ в реакционной зоне дожигателя.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение выбросов монооксида углерода ниже предельно допустимой концентрации в воздухе путем выбора оптимального режима горения компонентов топлива для сжигания этих выбросов и выбора соотношения суммарного расхода компонентов топлива с расходом вредных выбросов, поступающих на обезвреживание.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе термического обезвреживания вредных веществ в дожигателе, основанном на формировании смеси вредных веществ и введении их в предварительно разогретую смесь воздуха с вспомогательным топливом, воспламенении и сжигании с образованием высокотемпературного газового потока в проточной части реакционной зоны дожигателя, согласно изобретению выбросы 10% монооксида углерода в смеси с 90% азота обезвреживают до концентрации менее 6,25 мг/м³ монооксида углерода в воздухе путем окисления при температуре 870÷950°C и абсолютном давлении 1,5 ата в камере сгорания углеводородного топлива в воздухе с коэффициентом избытка воздуха α=2÷3, при этом соотношение суммарного расхода компонентов топлива к расходу смеси выбирают менее 2,5.

Оптимально подобранное соотношение компонентов топлива позволяет обеспечить полное сгорание керосина и обезвредить поступающий на обезвреживание монооксид углерода путем окисления в избытке воздуха до уровня менее 6,25 мг/м³ ниже предельно допустимой концентрации (ПДК) в воздухе, равной 20 мг/м³.

Для получения температуры горения компонентов топлива 870÷950°C, необходимой для обезвреживания монооксида углерода, должно быть выполнено весовое отношение суммарного расхода керосина и воздуха к суммарному расходу смеси монооксида углерода и азота не ниже 2,5.

Достигается обезвреживание дренажных газов окиси углерода в установке термическим методом, то есть окислением нагретой окиси углерода в избыточном кислороде до углекислого газа для последующего удаления.

Для обезвреживания окиси углерода в качестве компонентов топлива в камере сгорания установки используются керосин и воздух, а для пусковых газовых блоков (для запуска установки) - газообразный водород и воздух. Конструктивная схема установки нейтрализации окиси углерода представлена на фиг.1, где:

1 - камера сгорания;

2 - пусковой газовый блок;

3 - выхлопная труба;

4 - выбросная труба;

5 - катушка розжига;

6 - клапан огнепреградительный;

7 - датчик температуры;

8 - вентиль;

9 - трубопровод подачи воздуха в камеру сгорания;

10 - трубопровод подачи керосина в форсунку;

11 - трубопровод подачи дренажного газа;

12 - трубопровод подачи водорода в пусковые газовые блоки;

13 - трубопровод подачи воздуха в пусковые газовые блоки;

α - коэффициент избытка окислителя (воздуха).

Подаваемый в форсунку камеры сгорания 1 керосин по трубопроводу 10 распыляется форсункой, смешивается с подаваемым по трубопроводу 9 воздухом и образует топливо-воздушную смесь, которая во время запуска зажигается пусковыми газовыми блоками 2. Водород подается в пусковые блоки по трубопроводам 12. Воздух подается в пусковые блоки по трубопроводам 13. Воспламенение газовой смеси в пусковых блоках выполняется от катушек розжига 5. Продукты сгорания керосина и воздуха с избытком окислителя поступают в выхлопную трубу 3. К выхлопной трубе по трубопроводу подачи дренажного газа 11 через огнепреградительный клапан 6 подводится смесь окиси углерода и азота (дренажный газ). В выхлопной трубе происходит смешение разогретых продуктов сгорания из камеры сгорания с дренажным газом и последующее окисление монооксида углерода до углекислого газа. Затем продукты сгорания направляются в атмосферу через выбросную трубу 4.

Для определения эффективности процесса обезвреживания монооксида углерода во время испытаний периодически проводится отбор проб на химический анализ дренажного газа на входе в выхлопную трубу, на выходе из нее и из выбросной трубы открытием вентилей 8. Контроль температуры газовой среды в выхлопной трубе выполняется датчиком температуры 7. Входные параметры компонентов топлива, параметры газовой среды в камере сгорания, в выхлопной и выбросной трубах непрерывно контролируются.

Из данных химического анализа установлено (см. таблицу), что, начиная с температуры 800°C, выброс монооксида углерода при работе установки не превышает допустимых норм (20 мг/м³). Выбросы окислов азота NOx находятся ниже предельно допустимой концентрации (<1 мг/м³), т.к. коэффициент избытка воздуха в камере сгорания дожигателя находится в диапазоне 1,8÷3,0.

Преимуществом предлагаемого способа является высокая эффективность и экономичность термического обезвреживания вредного вещества в процессе отработки энергетических установок и возможность использования его в других отраслях промышленности.

Способ термического обезвреживания вредных веществ в дожигателе, содержащихся в дренажном газе, основанный на формировании и введении этих газов в предварительно разогретую смесь воздуха с вспомогательным топливом, воспламенение и сжигание с образованием высокотемпературного газового потока в проточной части реакционной зоны дожигателя, отличающийся тем, что выбросы 10% монооксида углерода в смеси с 90% азота обезвреживают до концентрации менее 6,25 мг/м³ монооксида углерода в воздухе путем окисления при температуре 870°C÷950°C и абсолютном давлении 1,5 ата в камере сгорания углеводородного топлива в воздухе с коэффициентом избытка воздуха α=2÷3, при этом отношение суммарного расхода компонентов топлива к расходу смеси вредных веществ выбирают менее 2,5.

Изобретение относится к устройствам для сгорания горючих газов-углеводородов, сероводорода и других газов в факельных установках газоперерабатывающих, нефтеперерабатывающих заводов, газопромыслов и нефтепромыслов, парогенераторах, газоподогревателях, воздухоподогревателях и других установках.

Установка и способ теплового обезвреживания и утилизации тепла дымовых газов, отходящих от топливосжигающих агрегатов, и система управления их работой // 2507234

Изобретение относится к установкам теплового обезвреживания и утилизации тепла дымовых газов, отходящих от топливосжигающих агрегатов. Установка содержит топливосжигающий агрегат, соединенный с дымовой трубой посредством борова, снабженного шибером, который размещен в зоне примыкания выхода борова к дымовой трубе, контур очистки дымовых газов, включающий котел-утилизатор, дымосос с направляющим аппаратом, при этом вход контура очистки дымовых газов подключен к борову на участке между топливосжигающим агрегатом и шибером, а выход контура очистки дымовых газов примыкает к дымовой трубе, при этом выход контура очистки дымовых газов расположен оппозитно выходу борова в дымовую трубу.

Способ и устройство для термического дожигания отработанного воздуха, содержащего окисляемые вещества // 2503887

Изобретение относится к способу и устройству для термического дожигания отработанного воздуха, содержащего окисляемые вещества. Способ термической очистки потока (Ro) отработанного воздуха, содержащего окисляемые вещества, путем термического дожигания, где поток отработанного воздуха (поток неочищенного газа) (Ro), содержащий окисляемые вещества, пропускают через многоступенчатый рекуперативный теплообменный блок (W, W′), причем окисляемые вещества по меньшей мере частично окисляются в ходе экзотермической реакции, причем поток (Ro) отработанного воздуха нагревается дополнительно.

Котел-утилизатор // 2491479

Изобретение относится к котлу-утилизатору, характеризующемуся наличием реактора, к нижней части которого примыкают две горелки, а к боковой поверхности реактора примыкает боров подвода дымовых газов, при этом дымовые газы, которые отходят из борова подвода дымовых газов, поступают в зону активного горения реактора, которая расположена в нижней его части, системы утилизации тепла дымовых газов, которые поступают в реактор котла-утилизатора, патрубка отвода дымовых газов из реактора, который содержит дополнительную систему утилизации тепла дымовых газов и, по меньшей мере, один дымосос.

Факел закрытый бездымный парфенова // 2485399

Изобретение относится к устройству факельных установок закрытых и может быть использовано в нефтегазовой, нефтехимической, химической, коксохимической и других отраслях промышленности для полного термического обезвреживания горючих углеводородных газов (до углекислого газа CO2 и воды H2 O) при их сбросе в атмосферу.

Концепция установки с пониженным расходом энергии и улучшенным выходом энергии // 2478170

Способ получения ароматической карбоновой кислоты // 2467998

Изобретение относится к способу получения ароматической карбоновой кислоты. .

Камера сгорания // 2462662

Изобретение относится к устройствам для сжигания горючего газа. .

Камера дожигания // 2447364

Способ термического обезвреживания хлорсодержащих органических веществ и устройство для его осуществления // 2441183

Установка термической очистки отходящего воздуха // 2554965

Изобретение относится к установке термической очистки отходящего воздуха. Техническим результатом является регулировка выходной температуры очищенного газа без снижения качества очищенного газа. Установка включает камеру сгорания и теплообменник для передачи тепла от выработанного в камере сгорания очищенного газа в подаваемый в камеру сгорания неочищенный газ. Причем теплообменник включает в себя выполненную с возможностью протекания внутренней текучей средой внутреннюю теплообменную камеру и выполненную с возможностью протекания внешней текучей средой внешнюю теплообменную камеру, которая обеспечивает регулировку выходной температуры очищенного газа без снижения качества очищенного газа. При этом установка включает байпасное устройство с отделительным устройством, посредством которого часть внешнего потока текучей среды в виде байпасного потока текучей среды является отделяемой от внешнего остаточного потока текучей среды, и с подмешивающим устройством, посредством которого байпасный поток текучей среды является обратно подмешиваемым в остаточный поток текучей среды, после того как остаточный поток текучей среды прошел участок внешней теплообменной камеры. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 15 ил.

Способ и многокомпонентное сопло для восстановления нежелательных веществ в дымовых газах и топочная камера парогенератора // 2567626

Изобретение относится к способу восстановления нежелательных веществ за счет распыления реагента в дымовые газы парогенератора. Способ восстановления нежелательных веществ за счет распыления реагента в дымовые газы парогенератора, при котором реагент распыляют через отверстие многокомпонентного сопла в топочную камеру парогенератора, через, по меньшей мере, одно расположенное вне отверстия для реагента отверстие в топочную камеру распыляют обволакивающую среду, посредством которой, по меньшей мере, частично обволакивают реагент в топочной камере, по меньшей мере, частично изолируя его от дымовых газов, при этом распыляют вытеснитель, посредством которого способствуют распылению и/или распределению реагента, посредством реагента и вытеснителя образуют в топочной камере смешанную струю, а посредством обволакивающей среды, по меньшей мере, частично обволакивают смешанную струю в топочной камере, по меньшей мере, частично изолируя реагент от дымовых газов, причем вытеснитель смешивается с реагентом непосредственно перед поступлением в топочную камеру или вытеснитель подается в отверстие для вытеснителя со стороны топочной камеры, выполненное снаружи отверстия для реагента, причем снаружи отверстия для вытеснителя выполнено отверстие для обволакивающей среды. Технический результат - предотвращение недостаточного смешивания дымовых газов и реагента или использования чрезмерного количества реагента. 3 н. 14 з. п. ф-лы, 4 ил.

Способ и устройство для получения электроэнергии и гипса из отработанных газов, содержащих сероводород // 2582159

Изобретение относится к способу и устройству для получения электрического тока из сероводородсодержащих отработанных газов, в частности из отработанных газов газовой и нефтяной промышленности. Техническим результатом является использование энергии отработанных газов, содержащих сероводород. Способ получения электрического тока из сероводородсодержащих отработанных газов, в частности, отработанных газов газовой и нефтяной промышленности, посредством подачи сероводородсодержащих отработанных газов на устройство для получения электрического тока и сжигания в нем, предпочтительно с подачей воздуха. При этом энергию, выделяющуюся при сжигании, по меньшей мере частично используют для получения электрического тока. Причем перед сжиганием определяют состав сероводородсодержащих отработанных газов и сравнивают с заданным составом или заданным диапазоном состава, и в случае отклонения от заданного состава или заданного диапазона состава определяют дополнительное количество природного газа и/или других веществ, требуемое для корректировки, и смешивают с сероводородсодержащим отработанным газам перед сжиганием. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ выработки энергии в химической установке с использованием факельного газа и система для реализации этого способа // 2583315

Изобретение относится к энергетике. В системе и способе для утилизации энергии из факельных газов в химических установках и нефтеперерабатывающих заводах используется двигатель для сжигания части газа, отведенного из факельной системы. Двигатель может быть поршневым двигателем или горелкой в системе котлов. Энергия, выработанная при сжигании факельного газа, может быть использована для питания устройства для утилизации энергии. Устройство для утилизации энергии может быть электрическим генератором, компрессором или паровым котлом. Изобретение позволяет получить дополнительную энергию и уменьшить вредное воздействие на окружающую среду. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 7 ил.

Комбинированное горелочное устройство // 2585341

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для совместного сжигания газовых и жидкостных сбросов. Комбинированное горелочное устройство характеризуется тем, что содержит обечайку с профилированным входом и выходом, установленную на раме, дежурную горелку, расположенную внутри обечайки, горелку, расположенную на оси обечайки и представляющую собой полый цилиндрический корпус, соединенный с трубопроводом подачи газовых сбросов, трубу, соосно установленную внутри корпуса и соединяющую трубопровод подачи жидкостных сбросов с пневматической форсункой, установленной в выходной части корпуса и состоящей из полого наконечника для подачи жидкостных сбросов, патрубка, выполненного глухим со стороны его выходной части и охватывающего с зазором наконечник, при этом канал наконечника выполнен закрытым со стороны его выходной части, а на его наружной поверхности выполнены пилоны, взаимодействующие с внутренней поверхностью патрубка и центрирующие наконечник относительной патрубка, причем на торце наконечника выполнены отверстия, расположенные под углом к оси пневматической форсунки, при этом выходной участок внутренней поверхности патрубка выполнен эквидистантно наружной поверхности наконечника, а на торце патрубка выполнены отверстия, расположенные соосно относительно отверстий, выполненных на торце наконечника, несколько трубок, установленных снаружи корпуса с одинаковым угловым шагом и соединенных с внутренней полостью корпуса, при этом на концах трубок установлены форсунки. Изобретение позволяет снизить уровень загрязнения окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Факельный оголовок // 2587797

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжигания сбросных газов с целью их утилизации. Факельный оголовок содержит газоподводящий патрубок, установленный на входе в смеситель, представляющий собой полую обечайку с профилированным входом и выходом, при этом на смесителе закреплены два кольцевых коллектора, расположенных на одной оси и соединенных между собой с помощью пневматических форсунок, расположенных равномерно по окружности, причем один коллектор соединен с системой подачи сбросного газа, а другой коллектор соединен с системой подачи воды, в варианте исполнения пневматические форсунки расположены под углом к оси смесителя. Изобретение позволяет повысить полноту сжигания сбросных газов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Комбинированная горелка // 2587813

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для совместного сжигания газовых и жидкостных сбросов. Комбинированная горелка содержит, как минимум, полый цилиндрический корпус, соединенный с трубопроводом подачи газовых сбросов, трубу, соосно установленную внутри корпуса и соединяющую трубопровод подачи жидкостных сбросов с пневматической форсункой, установленной в выходной части корпуса и состоящей из полого наконечника для подачи жидкостных сбросов, патрубка, выполненного глухим со стороны его выходной части и охватывающего с зазором наконечник, при этом канал наконечника выполнен закрытым со стороны его выходной части, а на его наружной поверхности выполнены пилоны, взаимодействующие с внутренней поверхностью патрубка и центрирующие наконечник относительно патрубка, причем на торце наконечника выполнены отверстия, расположенные под углом к оси пневматической форсунки, при этом выходной участок внутренней поверхности патрубка выполнен эквидистантно наружной поверхности наконечника, а на торце патрубка выполнены отверстия, расположенные соосно относительно отверстий, выполненных на торце наконечника, несколько трубок, установленных снаружи корпуса с одинаковым угловым шагом и соединенных с внутренней полостью корпуса, при этом на концах трубок установлены форсунки. В выходной части трубок могут быть расположены патрубки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Факельная установка для сжигания сбросных газов // 2592294

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжигания сбросных газов с целью их утилизации. Техническим результатом является повышение эффективности и полноты процесса сжигания сбросных газов. Факельная установка для сжигания сбросных газов содержит, как минимум, сепаратор, предназначенный для выделения конденсата из сбросного газа, комбинированное горелочное устройство, включающее в себя раму, смесительную головку, закрепленную на раме и состоящую из блока подачи сбросного газа, блока подачи конденсата, представляющих собой два кольцевых коллектора, установленных соосно и соединенных между собой двумя глухими патрубками, форсунок, расположенных по концентрическим окружностям и связывающих между собой блок подачи сбросного газа и блок подачи конденсата, состоящих из наконечника в виде полого цилиндра, соединенного с блоком подачи сбросного газа, причем в его выходной части выполнено устройство для закрутки потока, предпочтительно в виде многозаходной спирали, втулки с цилиндрической внутренней поверхностью, охватывающей с зазором наконечник и соединенной с блоком подачи конденсата, дежурную горелку, расположенную на оси смесительной головки и закрепленную на раме, коллектор подачи сбросного газа и коллектор подачи конденсата, соединенные со смесительной головкой, при этом сепаратор соединен с комбинированным горелочным устройством с помощью трубопровода сбросного газа, всасывающего и напорного трубопровода насоса, предназначенного для откачки конденсата из сепаратора. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Факельная установка для сжигания сбросных газов // 2594901

Изобретение относится к факелам для сжигания газа и предназначено для применения в нефтяной газовой и газохимической отрасли промышленности. Техническим результатом является полный отказ от применения заторного газа при сжигании сбросных газов. Факельная установка содержит трубу факельную, участок трубопровода сбрасываемого газа, команда от которого поступает в блок управления, который подает команду на открытие крана управления топливным газом и управляет горелкой розжига, в которую по трубопроводу топливного газа топливный газ поступает в горелку розжига, в которой происходит розжиг топливного газа, после этого подается команда на открытие крана управления инертным газом, инертный газ по участку трубопровода инертного газа поступает на продувку трубы факельной, после чего открывается кран управления топливным газом, топливный газ через участок трубопровода инертного газа и трубы факельной поступает в горелку факельную, где происходит розжиг топливного газа, после этого по команде с блока управления происходит открытие крана управления сбрасываемым газом, далее сбрасываемый газ по участку трубопровода топливного газа поступает через участок трубопровода топливного газа, участок трубопровода инертного газа, трубы факельной, в горелку факельную, где и происходит сжигание сбрасываемого газа. При этом клапан обратный инертного газа и клапан обратный топливного газа закрыты превышающим давлением сбрасываемого газа. 1 ил.

Факельная установка для сжигания сжиженных углеводородных газов // 2594905

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжигания сжиженных углеводородных газов с целью их утилизации. Техническим результатом является повышение эффективности и полноты процесса сжигания сжиженных углеводородных газов. Факельная установка для сжигания сжиженных углеводородных газов содержит, как минимум, сепаратор, во внутренней полости которого расположен змеевик, теплогенератор, состоящий из корпуса, заполненного теплоносителем, камеры сгорания, установленной во входной части корпуса, при этом внутри камеры сгорания расположена атмосферная горелка, пучка дымогарных труб и дымовой трубы, расположенной в выходной части корпуса. Причем вход змеевика соединен с корпусом теплогенератора с помощью трубопровода подачи теплоносителя, а выход змеевика соединен с корпусом теплогенератора с помощью всасывающего и напорного трубопровода циркуляционного насоса, горелочное устройство, соединенное с помощью газопровода с сепаратором и включающее в себя обечайку с профилированным входом и выходом, установленную на раме, дежурную горелку, расположенную внутри обечайки, оголовок, выполненный в виде полой обечайки преимущественно цилиндрической формы, в выходной части которой расположено профилированное днище, при этом на цилиндрической поверхности обечайки равномерно по окружности расположены глухие патрубки, в которых выполнены отверстия. 6 ил.