Устройство для огневого обезвреживания жидких отходов

 

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Республнк

<и>985587 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву- .. (22) Заявлено 0107.81 (21) 3309841/29-33 (И) М. Кл.з

Г 23 4 7/04 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 628. 54 (088.8) Опубликовано 301232. Бюллетень ¹ 48

Дата опубликования описания 30.12.82 (72) Авторы изобретения

Б.Л. Шелыгин, В.И. Бахирев и М.Н. Бернад

Ивановский ордена "Знак Почета" энергетич институт им. В.И. Ленина (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОГНЕВОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ

ЖИДКИХ ОТХОДОВ

Изобретение относится к огневому обезвреживанию жидких отходов и мо-с жет быть использовано на предприятиях химической, нефтехимической, электротехнической промышленности и других отраслей народного хозяйства, где образуются высококалорийные .жидкие отходы и имеются теплоиспользующие установки.

Известны устройства для огневого обезвреживания жидких отходЬв:. камерные, циклонные и шахтные печи.

Указанные устройства включают распыливающие средства для подачи отходов на сжигание, сопла для подачи необходимого воздуха и камеру сгорания (13.

Однако эти устройства дороги, сложны и ненадежны в работе из-за возможности засорения или разрушения распыливающих средств нерастворимыми примесями, часто содержащимися в жидких отходах. Кроме того, для распыливания отходов требуются значительные энергозатраты.

Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для огневого обезвреживания жидких отходов, которое включает ванну, барботажную решетку с постоянным количеством равномерно распределенных отверстий, сопла вторичного воздуха и камеру сгорания (2).

-Бесфорсуночная подача уничтожаемых веществ в зону огневой обработки организована в известном устройстве по принципу барботирования газового потока через объем отхода .и распыливания его в надслоевую зону в результате разрушения пузырей на свободной поверхности. Из-за особенности конструкции барботажной ванны, исключающей наличие узких каналов, которые присущи форсуночным устройствам, нерастворимые примеси жидких отходов не забивают подающее устройство. Ввиду значительного времени пребывания компонентов отхода в предпламенной зоне и интенсивности протекания тепловой подготовки их к сжиганию устройства барботажного типа отличаются высокими удельными тепловыми напряжениями топочйого пространства с - 7-9 МВт/м 123.

Недостаток известного устройства — невозможность надежного и экономичного огневого обезвреживания жидких отходов в широком диапазоне изменения нагрузки. При проектирова985587 нии б; рботажных устройств заданной производительности количество и размер отверстий в барботажной решетке принимаются постоянными B со ответствии с номинальным расходом отходов. При этом скорость,барботажного агента в отверстиях решетки принимается.,з- 15-20 м/с из условия отсутствия "провала" жидкости через часть отверстий решетки s короб барботажного агента. Так как в 10 условиях безфорсуночного сжигания отходов производительность барботажного устройства регулируется изменением расхода барботажного агента (скоростью барботажа в поперечном 15 сечении ванны), то значительные отклонения расхода барботажнога агента .от номинального, с целью изменения производительности процесса, сказываются на режиме работы отверстий 20 решетки.

При уменьшении расхода барботажного агента, с целью снижения производительности известного устройства по сравнению с номинальной нагруз- 25 кой при постоянной характернстике, уменьшается скорость газа в отверстиях, что снижает надежность работы устройства по причине утечки жидкого отхода через часть отверстий решетки. Увеличение расхода барботажного агента для повышения произ.водительности известного устройства по .сравнению с номинальной нагрузкой при постоянной характеристике решетки увеличивает скорость газа в отверстиях, что ухудшает структуру слоя за счет струйного режима истечения. В этом случае ухудшается распыливание отходов, которое сопровождается генерацией крупных капель, 40 что снижает надежность процесса обезвреживания веществ. Кроме того, заметно увеличивается сопротивление барботажной решетки, что увеличивает энергозатраты на проведение процесса 45 при повышенных нагрузках и снижает экономичность работы устройства.

Частичное закрытие части отверстий огнеупорным материалом, с целью глубокого снижения нагрузки, требует специального останова обезвреживающего устройства, что нарушает непрерывность процесса. Кроме того, применение таких устройств невозможно в случае бесфорсуночного сжигания отходов в котлоагрегатах и других теплоиспольэующих установках, когда требуется изменение производительности барботажных устройств в широком диапазоне..

Цель изобретения — повышение надежности и экономичности в работе устройства в широком диапазоне изменения нагрузки.. 65

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для огневого обезвреживания жидких отходов, включающем барботажную решетку с равномерно распределенными отверстиями сОпла вторичнОГО воздуха и камеру сгорания, барботажная решетка выполнена s виде секций колосников с рядами щелей, причем отношение их длины к ширине 25-35, а под колосниками смонтирована перемещающаяся в направлении щелей полоса с выполненными в ней окнами, при этом ширина окон полосы в 1,1-1,15 раза меньше чем расстояние между колосниками.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 разрез A-A на фиг. 1.

Устройство включает ванну 1 барботажа, снабженную барботажной решеткой 2, которая выполнена в виде секций колосников 3. В колосниках 3 имеются ряды щелей 4, выполняющие функции каналов для деления потока барботажного агента на отдельные струи. Устройство снабжено патрубками 5 и б для подачи в ванну

1 соответственно жидкого отхода и барботажного агента (первичного воздуха . Под барботажной решеткой 2 расположена сдвигающаяся в направлении целей 4 полоса 7 с выполненными в ней окнами 8. Устройство включает сопла 9 для подачи вторичного воздуха и камеру 10 сгорания, снабженную.отверстием 11 для удаления . продуктов огневой обработки.

Устройство работает следующим образом. I

Жидкий горючий отход через патрубок 5 поступает в ванну 1 на поверхность барботажной решетки 2. Начальную (статическую высоту слоя отходов в ванне поддерживают на уровне Н q = 0,05-0,1 м. Через патрубок б в устройство поступает барботажный агент (первичный воздух) в требуемом по условию нагрузки количества, обеспечивающем скорость барботажного агента в поперечном сечении ванны в пределах Жб — 0,1-2,0 м/с.

3а сЧет сдвига полосы 7, снабженной окнами 8, в, направлении щелей 4 колосников 3 имеется возможность при регулировании, нагрузки изменять величину поперечного сечения щелей:.

Это позволяет при изменении производительности устройства в пределах

10-150% для каждого значения скорости барботажного агента в поперечном сечении ванны 1 устанавливать полосу 7 в определенное положение, при котором скорость воздуха в отверстиях, образованных щелями 4, во всех режимах составляет %р = 1520 м/с. Для обеспечения устоичивос. 985587 ти истечения барбатажного агента из щелей 4 (для предотвращенйя "nposana" жидкости) их ширина должна находиться в пределах 5 2-3 мм.

С целью достижения глубины регулирования производительности устройства (широкого диапазона изменении скорости барботажа в сечении устройства}, для обеспечения прочности конструкции колосников 3 и облегчения их изготовления длина 0 щелей

4 в 25-35 раз должна превышать их ширину S. Так как ширина окон 8 ъ ок в 1,1-1,15 раза меньше чем расстояния между колосниками 3 ъ„, то имеется воэможность как частичного открытия щелей 4 для прохода барботажного агента, так и полного открытия или закрытия щелей участками полосы 7, существующими между оьна8.

В результате прохождения барботажного агента через щели 4 решетки

2 в барботажной ванне 1 создается динамичный газожидкостный слой, с поверхности которого в надслоевое устройство выносятся компоненты отхода в виде капель и паров. Капли отхода и часть отхода, упаренная в слое, потоком барботажного агента подаются к фронту горения, образуя первичную топливно-воздушную смесь.

Вторичный воздух в количестве, необходимом по условию полноты обезвреживания веществ, в устройство подается через сопла 9. Отход в составе первичной топливно-воздушной смеси из предпламенной зоны поступает в камеру 10 сгорания, где подвергается огневому обезвреживанию в потоке вторичного воздуха. Продукты огневой обработки отхода из камеры

10 .сгорания удаляются через отверстие 11.

При переходе с одного режима работы на другой для изменения производительности устройства необходимо уменьшить (или увеличить) подачу отходов в алой через патрубок .5, устан>вить в соответствующее положение полосу 7, частичнр сдвинув ее вправо (или влево), установить требуемый расход первичного воздуха.

Оптимальное отношение длины щелей колосников к их ширине составляет О/5 =25-35. Увеличение этого отношения выше 35 при ширине щели

S=2-3 мм увеличивает длину щелей, что снижает прочность конструкции колосников, усложняют их изготовление и надежность при эксплуатации.

Кроме того, увеличиваются расстоя-. ния между колосниками, в результате чего увеличиваются зоны решетки, небарботируеьые первичным воздухом.

При этом Уменьшаетс:я доля отхода, поступающая в зону горения за счет . капель, что снижает удельную производительность устройства (интенсивность процесса) и создает опасность образования коксовых наростов в ре зультате разгонки в слое фракций отхода {снижается надежность работы устройства).

Уменьшение отношения 6/5 ниже

10, 25 при данной площади барботааного

0 решетки требует большего количества колосников и предъявляет повышенные .требования к их монтажу. Кроме того, сокращается рабочая величина сдвига полосы (пределы ее хода), что услож-

tS няет эксплуатацию устройства.

Оптимальное отношение расстояния между колосниками к ширине окон сдвигающейся полосы составляет ъ„ /Ьр„ = 1,1-1,15. Увеличение этого отношения выше 1,15 сокращает диапазон регулирования производительности устройства, так как ширина оков

20 ставится меньше длины щелей колосников. Кроме того, ймеет место хо2S лостой ход, когда при некотором сдвиге полосы ее окна, находящиеся в центре колосников, не способны изменить поперечное сечение щелей и, следовательно, нарушается соответствие расхода отходов в устройство и расхода барботажного агента нри дистанционном управлении процессом;

Уменьшение отношенияЬк/Ьрк ниже

1,1 ухудшает плотность закрытия щеЗ5 лей. колосников промежутками между окнами сдвигающейся полосы в случае полного прекращения подачи .барботааного агента в слой отходов (напри.мер, в режиме испарения стоков при минимальной нагрузке).

40 исключающих "провал" жидкого отхода. под решетку при неизменных статичес-

65 ких напорах барботажного агента.

Пример. В устройстве барботажного типа с расходом В = 10и

40 кг/ч подвергается огневому обезвреживанию жидкий горючий отход с

45 характеристикой, близкой к дизельному топливу. В барботажной ванне с поперечным сечением Fg= О, 085хО, 085. м установлен колосник (один элемент барботажной решетки) с длиной щелей

-75 мм и шириной каждой цели

S=2,5-мм.

Статическая высота слоя отходов

Нр-50-60 мм, а скорость барботажного агента изменяется в пределах

W6 =0,4-1, б м/с. Прн этомдля каждого значения производительности горелоч-ного устройства изменяется расход барботажного агента (первичного воздуха) и устанавливается соответствующее.положение сдвигающейся полосы таким образом, чтобы скорость истечения газа из щелей находилась в оптимальных пределах% 1-д=15-20 м/с, 985587

Параметры

Скорость барботажа, 9f<, м/с

0,4

0,7

1,3

1,6

0,022

0,069

0,041

0,094

17

В таблице представлены результаты изменения производительности предлагаемого устройства„

Б указанных условиях наблюдается интенсивное и устойчивое сжигание отходов при отсутствии "провала" от" хода через щели решетки, что свидетельствует о надежности работы предлагаемого устройства. ОтклонеДоля свободного сечения, отв э

Скорость барботажного агента из щелей решетки, Ф, м/с 18

Формула изобретения

Устройство для огневого обезвреживания жидких отходов, включающее барботажную решетку с равномерно . распределенными отверстиями, сопла вторичного воздуха и камеру сгорания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности в работе устройства в широком диапазоне изменения нагрузки, барботажная решетка выполнена в виде секций колосников с рядами щелей, причем отношение их длины к ширине 25-35, а под колосниками смонние от оптимальных пределов конструктивных параметров ухудшает эксплуатационные показатели, Предлагаемое устройство позволяет надежно и экономично подвергать огневому обезвреживанию жидкие отходы бесфорсуночным способом при изменении производительности процесса в широком диапазоне. 30 тирована перемещающаяся в направлении щелей полоса с выполненными в ней окнами, при этом ширина окон полосы в 1,1-1,15 раза меньше чем расстояния между колосниками.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе, 1. Термические методы обезвреживания отходов. Под ред. К.К. Богушевской и Г.П. Беспамятнова, Jf., "Химия", 1975, с. 176.

2. Авторское свидетельство СССР

Р ?27947, кл. F 23 G 7/04, 1980 (прототип). б

9e55eV

М2

Составитель О. Смирнова

Техред N. Надь Корректор Н . Король

Редактор С. Крупенина

Тираж 598 Подписное

ВНИИПИ 1"осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий о

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

Заказ 10143/59

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4