Способ сжигания жидких производственных отходов и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 16.08.74 (21) 2052947/02 (51) М. Кл. - F 23G 7/04 с присоединением заявки ¹

1 (23) Приоритет !

Опубликовано 05.02.77. Бюллетень № 5

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делаы изобретений и открытий (53) УДК 628.504.168 (088.8) Дата опубликования описания 28.02.77 (72) Авторы изобретения В. М. Лебедев, А. Б. Мошкович, Б. И. Лурье, П. М. Шаров, Б. Ф. Алексеев, А. П. Шурыгин, М. H. Бернадинер, В. Н. Новосельцев, Б. С. Есилевич, Л. О. Кацнельсон, T. Г. Лепахина и А. Ф. Каращук (71) Заявитель Щекинский ордена Ленина химический комбинат им. 50-летия СССР (54) СПОСОБ СЖИГАНИЯ ЖИДКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ

ОТХОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области сжигания разных типов производственных жидких отходов, содержащих органические и минеральные вещества, например жидких от одов производства капролактама.

При производстве капролактама нз бензола образуются различные типы жидких отходов: щелочной сток с высокой концентрацией органических и минеральных веществ, кислый сток, содержащий органические кислоты, серохлорорганические вещества; Х вЂ” масло — жидкий горючий отход, содер>кащий окисленные углеводороды; раствор минеральных веществ.

Известен способ сжигания кислотного стока и Х-масла в шахтных печах, заключающийся в распыливании смешанных жидких отходов в высокотемпературные газы (1).

Шахтная печь содержит топочную камеру с расположенными в ней ropeëo÷íûì!! устройствами для подачи вспомогательного топлива и воздуха и форсунками для распыливанпя стоков.

Недостатками способа сжигания жидких отходов разных типов в шахтных печах являются: невозможность использования совместного сжигания всех типов жидких отходов вследствие разрушения футеровки минеральными веществами, образующимися при сжигании щелочного стока; интенсивная коррозия внутренней поверхности печи образующимися пр сжигании кнс !Ого стока коррознонно а!тивными соединениями и большой вынос этих токсичных веществ в атмосферу; полный вынос минеральных веществ с дымовыми газами, что требует больших затрат на их очистку.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ сжигания ще-! о лочного стока в циклонной печи, заключающийся в распыливании жидких отходов в вихревой поток высокотемпературных газов, окислении их, плавлении и выводе минеральных веществ (2).

15 Циклонная печь содержит вертикальную цилиндрическую камеру, в верхней футерованной части которой тангенциально установлсны горелочные устройства, а в нижней водоохлаждаемой части установлены также танген20 циально сопла вторичного воздуха, внутри которых аксиально размещены форсунки для подачи щелочного стока. Нижняя часть камеры имеет диафрагму, сообщающу!ося с газоходом для вывода продуктов сгорания. В га25 зоходе, в его нижней части, размещена летка для вывода расплава минеральных веществ.

Недостатками способа сжигания жидких отходов разных типов в указанной циклонной печи являются: повышенный расход топлива

ЗО на процесс пз-за необходимости поддержания

545828

3 повышенной температуры отходящих газов из условия обеспечения полного окисления веществ, входящих в щелочной сток (1050 С), в то время как для надежного окисления веществ кислого стока можно было бы поддерживать температуру отходящих газов на более низком уровне (950 С), повышенный уцос минеральных веществ вследствие высокой температуры в камере; повышенный расход топлива из-за необходимости возвращения в печь промывочных растворов, используемых при мокрой очистке от дополнительного количества пыли вследствие повышенного пылеуноса.

Сжигание всех типов сточных вод при их предварительном смешивании может привести к низкой суммарной концентрации минеральных примесей в стоках, менее 8%, при которой минеральные вещества будут полностью выноситься с продуктами сгорания, что потребует дополнительных затрат на очистку.

Подача разных типов отходов отдельными потоками через форсунки, размещенные аксиально в соплах вторичного воздуха, обладает теми же недостатками, что и подача предварительно смещенных стоков.

Кроме того, подача кислого стока через форсунки, размещенные аксиально в соплах, вызывает попадание недоиспарившихся капель на стенки и, как следствие, недожог органических веществ и коррозию не защищенных пленкой расплава поверхностей камеры, подача в эту же зону камеры еще и раствора минеральных веществ, не содержащего горючих компонентов, значительно снижает температуру в зоне, что затягивает процесс сжигания и требует дополнительных затрат на очистку.

С целью изобретения интенсификации и повышения надежности процесса предлагается по ходу теплоносителя последовательно распыливать щелочной сток, кислый сток и раствор минеральных солей.

Устройство (циклонная печь) для осуществления предложенного способа снабжено дополнительными форсунками, установленными под соплами на различных уровнях по последовательной высоте камеры подачи кислого стока и раствора минеральных солей, причем форсунки щелочного стока установлены в соплах вторичного воздуха на»х срезе и направлены радиально, форсунки кислого стока установлены на окружности, диаметр которой составляет от 0,5 до 0,7 внутреннего диаметра камеры, а расстояние между уровнями расположения форсунок щелочного стока, кислого стока и раствора минеральных солей составляет соответственно не менее 0,4 и 1,0 внутреннего диаметра камеры.

На фиг. 1 показан вертикальный разрез предложенного устройства; на фиг. 2 — сечение А — А фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б — Б— фиг. 1; на фиг. 4 — сечение  — В фиг. 1; на фиг. 5 — сечение à — Г фиг. 1.

Устройство для сжигания производственных

4О

55 бО

65 отходов включает вертикальную цилиндрическую камеру 1. В верхней футерованной части камеры тангснцпальпо ее внутренней поверхности установлены горслочныс устройства 2 (фиг. 1 и 2).

В нп>кцей водоохла>кдаемой части камеры расположены сопла вторичного воздуха 3 с размещенными г них па срезе и направленными радиально форсунками 4 для подачи щелочного стока (фиг. 1 и 3). На расстоянии более 0,4 внутреннего диаметра камеры о сопл вторичного воздуха располо>кены форсункп 5 для подачи кислого стока, входящие внутрь камеры так, что срез их находится на окружности, диаметр которой составляет от

0,5 до 0,7 внутреннего диаметра камеры (фиг. 1 и 4). Под форсунками для подачи кислого стока на расстоянии более 1,0 внутреннего диаметра камеры располо>кены форсунки

G для подачи раствора минеральных веществ (фиг. 1 и 5).

Нижняя часть камеры переходит в газоход 7 для вывода от»о,ящих газов и расплава минеральных веществ, который соединен с камерой диафрагмой 8. В нижней части газоход" установлена летка 9 для вывода расплава мннеральных веществ.

Устройство работает следующим образом.

В горелочные устройства 2 подается топливо и жидкий горючий отход — Х вЂ” масло. Горение топлива и Х вЂ” масла завершается к сечению, в котором расположены сопла вторичного воздуха 3 с форсункамп для подачи щелочного стока с высокой концентрацией горючих веществ, При смешении потока вторичного воздуха с продуктами сгорания топлива и

Х вЂ” масла распыленные капли щелочного стока испаряются и горючие примеси окисляются кислородом воздуха. Расплавленные частицы минеральных веществ частично сепарируются на стенках камеры и образуют пленку, стекающую к диафрагме. 1асть минеральных веществ в виде пыли и паров содер>кится в дымовых газах. В форсупки 5 подают кислый сток, прп этом капли воды испаряются, а органические вещества окисля ются, образующиеся агрессивные газы нейтрализуются щелочными реагентамп с образованием нетоксичпых солей. В дымовых газах, поступающих к последним форсункам, при температуре 950 С практически отсутствуют продукты неполного горения и кислые газы. В форсункп 6 подают раствор минеральных веществ нз системы мокрой очистки, при этом капли воды испаряются, а частицы минеральных солей плавятся сепарируются па пленку стекающего расплава. Расплав минеральных веществ выводится через диафрагму 8 с дымовыми газами, имеющими температуру 900 С в газоход 7, из которого расплав удаляют через летку 9, а дымовые газы направляют в систему теплоиспользования и очистки.

Предложенная последовательность подачи разных типов жидких отходов позволит эффективнее и надежнее провести собственно

545828

20

65 процесс сжигания, достигнуть экономии топлива за счет снижения температуры отходящих газов и увеличить коэффициент улавливания минеральных веществ в самой камере.

Подача в поток высокотемпературных газов через установленные в соплах форсунки щелочного стока, содержащего наиболее трудно окисляемые вещества, обеспечивает наиболее благоприятные условия для обезвреживания этого отхода, а расположение самих форсунок на срезе сопл с радиальным направлением их позволяет исключить сепарацию недоиспарившихся капель на боковых стенках камеры и предотвратить неполное выгорание органических примесей.

Расположение первых дополнительных форсунок для подачи кислого стока между соплами вторичного воздуха и форсунками для подачи раствора минеральных веществ необходимо по условиям. обеспечения эффективной нейтрализации токсичных газов, образующихся при окислении веществ, входящих в кислый сток. С целью предотвращения коррозии металлических стенок печи в зоне подачи кислого стока форсунки расположены в камере таким образом, что их срез находится на окружности, диаметр которой составляет

0,5 — 0,7 внутреннего диаметра камеры, а сами форсунки отстоят от сопл вторичного воздуха более, чем на 0,4 внутреннего диаметра камеры, При расстоянии между соплами вторичного воздуха с форсунками для подачи щелочного стока и форсунками для подачи кислого стока более 0,4 внутреннего диаметра камеры органические примеси щелочного стока полностью окисляются, а минеральные примеси расплавятся и отсепарируются на стенки, и цилиндрическая поверхность камеры будет полностью защищена от воздействия агрессивных газов пленкой расплава, образующегося при сжигании щелочного стока.

Расположение среза форсунок для подачи кислого стока внутри камеры на окружности, диаметр которой не более 0,7 внутреннего диаметра камеры позволяет предотвратить попадание недоиспарившихся капель на пленку стекающего расплава и исключить настылеобразование в камере. Расположение среза этих форсунок на окружности не менее О,о внутреннего диаметра камеры позволяет предотвратить перегрузку приосевой зоны камеры каплями кислого стока, что исключает неполное его сжигание.

Подача раствора минеральных веществ через форсунки, отстоящие от форсунок для подачи кислого стока, на расстояние не менее

1,0 внутреннего диаметра камеры обеспечивает надежное и полное выгорание органических примесей, содержащихся в кислом стоке, полную нейтрализацию токсичных агрессивных газов и надежный вывод расплава минеральных веществ из камеры. Вследствие подачи раствора минеральных веществ в низкотемпературную зону исключается пылеунос за счет испарения минеральных веществ и значительно увеличивается улавливание этих веществ в самой камере.

Тепловая обработка раствора минеральных веществ (нагрев и испарение капель), нагрев и плавление минеральных частиц осуществляется в камере за счет тепла отходящих газов без затрат дополнительного топлива.

Расстояние между соплами вторичного воздуха с форсунками для подачи щелочного стока и форсунками для подачи раствора минеральных веществ (не менее 1,4 внутреннего диаметра камеры) обеспечивает надежное выгорание органических составляющих жндких отходов и вывод минеральных веществ, полученных прп тепловой обработке отходов, в виде расплава.

Формула изобретения

1. Способ сжигания жидких производственных отходов, например сточных вод производства капро.чактама, содержащих гцелочной и кислый стоки п раствор минеральных солей, путем пх распылпвания в вихревой поток теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсификации и наде>кности процесса сжигания сточных вод, по ходу теплоносителя последовательно распылпвают щелочной сток. кислый сток и раствор минеральных солей.

2. Устройство для осуще "твлепия способа по п. 1, содер>кащее вертикальную цилиндрическую камеру с тангенцпально расположенными на ее боковой поверхности горелочными устройствами, соплами вторичного воздуха и размегцен ымп внутри последних форсунками, расположенный снизу камеры пережим и газоход с леткой для вывода расплава минеральных солей, отл пч а ющееся тем, что устройство снабжено дополнительнымп форс) Hêàìï, установленными под соплами на различных уровнях по высоте камеры для последовательной подачи кислого стока и раствора минеральных солей, пр чем форсунки щелочного стока установлены в соплах вторичного воздуха на их срезе и направлены радиально форсункп кислого стока установлены на окружности, диаметр которой составляет от 0,5 до 0,7 внутреннего диаметра камеры, а расстояние между уровнями расположения форсунок щелочного стока, кислого стока и раствора минеральных солей составляет соответственно не менее 0,4 и 1,0 внутреннего диаметра камеры.

Источники информац|ш, принятые во внимание:

1. Обезвреживание отходов и подготовка воды для химических производств», Сборник трудов ОКБ ЭТХИМ, Москва, 1970, с. 33 — 47.

2. Авторское свидетельство СССР N 317314, кл. F 27В 17/ОО, 1971.

545828

Составитель А. Мошкович

Редактор Е. Братчикова Техред Л. Морозова

Корректор А. Степанова

Заказ 235/11 Изд. 1Чь 397 Тираж 709 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2