Способ термического обезвреживания вредных веществ в дожигателе

 

Изобретение относится к химической, нефтеперерабатывающий и другим отраслям промышленности и сельскому хозяйству и может быть использовано для обезвреживания термическим методом жидких и твердых вредных отходов и непригодных к использованию пестицидов, в том числе и содержащих диоксинообразующие элементы. Для повышения эффективности и надежности обезвреживания смесь топлива с подогретым окислителем формируют и воспламеняют перед вводом в реакционную зону. Высокотемпературные продукты сгорания с избытком окислителя подают в реакционную зону, разогревая ее проточную часть и формируя в ней закрученный турбулизированный поток. Распыленные подогретым окислителем обезвреживаемые вещества подают в разогретую проточную часть реакционной зоны и сжигают в закрученном турбулизированном потоке высокотемпературных продуктов сгорания при достаточном времени пребывания и с избытком окислителя, что обеспечивает разложение и окисление вредных веществ до простейших окислов и простых веществ. Выхлопные газы очищают известным "мокрым" способом.

Изобретение относится к химической, нефтеперерабатывающей и другим отраслям промышленности и сельскому хозяйству и может быть использовано для обезвреживания жидких и твердых (в виде порошка) вредных веществ (отходов) и непригодных к использованию пестицидов и ядохимикатов.

Известен способ огневого обезвреживания жидких отходов в циклонной печи, заключающийся в том, что термическую обработку отходов осуществляют в потоке закрученных высокотемпературных продуктов сгорания топливовоздушной смеси, причем отходы подают со скоростью 20-40 м/с против потока продуктов сгорания в зону их скорости 60-100 м/с.

Недостатком способа является его низкая эффективность, особенно при обезвреживании диоксинообразующих вредных веществ из-за невозможности достижения в зоне обезвреживания достаточно высокой температуры (более 1400^oC).

Наиболее близким к предлагаемому является способ дожигания вредных веществ, заключающийся в том, что смесь дожигаемых вредных веществ с окислителем формируют на входе в проточную часть дожигателя, разогревают ее до температуры воспламенения смеси и поджигают, а поток продуктов сгорания направляют в проточную часть реакционной зоны дожигателя, стенки которой предварительно разогревают до адиабатической температуры горения смеси (авт. свид. СССР N 1800230, кл. F 23 G 7/06, 1993 - прототип).

Недостатками известного способа являются низкие эффективность, экономичность и надежность обезвреживания из-за недостаточной интенсивности протекания процессов смешения и горения (окисления) вредных веществ с окислителем при прямоточном нетурбулизированном движении смеси в реакционной зоне, необходимости разогрева наружным теплоподводом стенки проточной части реакционной зоны до адиабатической температуры горения смеси и сложности регулирования температуры при сжигании вредных веществ различной калорийности, особенно при термическом обезвреживании вредных веществ, содержащих диоксинообразующие элементы (хлор и бром), для которых требуется обеспечить температуру в реакционной зоне более 1400^oC с избытком окислителя и время пребывания в ней продуктов сгорания более 0,5 с (Федоров Л.А. Диоксины как экологическая опасность: ретроспектива и перспектива, Наука, 1993).

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности, экономичности и надежности обезвреживания за счет обеспечения предварительного разогрева стенки проточной части реакционной зоны высокотемпературным закрученным турбулизированным потоком продуктов сгорания смеси топлива и окислителя, интенсификации процессов смешения и горения вредных веществ с окислителем в этом же потоке и предварительного подогрева окислителя перед формированием смесей его с топливом и вредными веществами.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе термического обезвреживания вредных веществ в дожигателе, основанном на формировании смеси вредных веществ с окислителем и введении ее в предварительно разогретую проточную часть реакционной зоны дожигателя, окислитель подогревают перед формированием смесей его с топливом и вредными веществами, проточную часть реакционной зоны предварительно разогревают продуктами сгорания смеси топлива и окислителя, формируя в ней высокотемпературный закрученный турбулизированный поток, в котором сигают смесь вредных веществ с окислителем.

Способ реализуется следующим образом.

Окислитель перед формированием смесей его с топливом и вредными веществами подогревают до температуры 400 - 700^oC в электрическом подогревателе.

Смесь топлива с подогретым окислителем с избытком последнего формируют в камере сгорания типа камер сгорания воздушно-реактивных двигателей, поджигают электроискровым блоком воспламенения и сжигают, а продукты сгорания с температурой до 1600^oC подают в проточную часть реакционной зоны дожигателя тангенциально к ее оси, формируя в ней высокотемпературный закрученный турбулизированный поток и одновременно разогревая ее стенку. Контролируют температуру термоэлектрическим преобразователем типа ТПР, а регулируют ее в зависимости от состава вредных веществ (определяется при входном контроле) просто и надежно изменением мощности электроподогревателя или количества сжигаемого топлива.

Смесь вредных веществ с подогретым окислителем формируют в устройстве типа эжектора и также подают в проточную часть реакционной зоны дожигателя с уже разогретой стенкой, где она воспламеняется и сгорает в высокотемпературном закрученном турбулизированном потоке продуктов сгорания топлива и окислителя. При этом вредные вещества разлагаются до простых веществ, часть из которых окисляется до менее вредных простейших окислов.

Подогрев окислителя позволяет обеспечить высокую ( более 1400^oC) температуру в проточной части реакционной зоны, необходимую для эффективного обезвреживания вредных веществ, особенно содержащих диоксинообразующие элементы.

Горячее выхлопные газы из дожигателя перед выбросом их в атмосферу охлаждают и очищают от образовавшихся окислов и простых веществ нейтрализующим водным раствором щелочи или соды по известным способам "мокрой" очистки.

Преимуществами предлагаемого способа являются высокая эффективность, экономичность и надежность термического обезвреживания жидких и твердых веществ и непригодных к использованию пестицидов и ядохимикатов, в том числе, и содержащих диоксинообразующие элементы.

Формула изобретения

Способ термического обезвреживания вредных веществ в дожигателе, основанный на формировании смеси вредных веществ с окислителем и введении ее в предварительно разогретую проточную часть реакционной зоны дожигателя, отличающийся тем, что окислитель подогревают перед формированием смесей его с топливом и вредными веществами, проточную часть реакционной зоны предварительно разогревают продуктами сгорания смеси топлива и окислителя, формируя в ней высокотемпературный закрученный турбулизированный поток, в котором сжигают смесь вредных веществ с окислителем.