Способ огневого обезвреживания жидких отходов

 

Изобретение относится к огневому обезвреживание жидких отходов и может быть использовано при обезвреживании обводненных жидких отходов различного состава. Способ огневого обезвреживания жидких отходов включает контактное упаривание жидких отходов с использованием дымовых газов печи сжигания. Дымовые газы подают на контактное упаривание после подогрева ими воздуха. Подогрев воздуха осуществляют в две стадии: в прямотоке одной части воздуха и дымовых газов на первой стадии и в противотоке другой части воздуха и дымовых газов - на второй. Перед очисткой выходящих из аппарата упаривания дымовых газов осуществляют их кондиционирование смешением с горячим воздухом с первой стадии подогрева воздуха. Один поток воздуха со второй стадии подогрева подают в смеси с топливом в печь на сжигание, другой - на транспортировку в печь сухих минеральных веществ, выделенных из дымовых газов. При сжигании смесь топлива с воздухом подают в верхнюю часть печи, ниже, в зону сжигания подают в потоке воздуха сухие минеральные вещества, затем упаренные отходы. В зону над расплавом подают смесь топлива с воздухом для дожигания продуктов недожога. Расплав минеральных веществ выводят из нижней части печи. Технический результат: снижение выноса компонентов отходов в атмосферу в виде паров, капельного или твердого уноса, снижение конденсации воды в дымовых трубах и в атмосфере над дымовыми трубами, повышение экономической эффективности процесса обезвреживания при одновременном улучшении экологических показателей. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области огневого обезвреживания жидких отходов и может быть использовано при обезвреживании обводненных жидких отходов различного состава.

Известен способ огневого обезвреживания жидких отходов, включающий контактное упаривание жидких отходов с использованием дымовых газов печи сжигания, очистку дымовых газов от минеральных веществ, подачу в печь на сжигание упаренных отходов, топлива и воздуха, сжигание, выпуск расплава минеральных веществ и подогрев воздуха дымовыми газами /Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов.- М.: Химия, 1990, с. 214, 215, 201/.

Недостатками известного способа являются: возможность выноса компонентов отходов в атмосферу в виде паров, капельного или твердого уноса с дымовыми газами в результате контакта последних с отходами, полное насыщение дымовых газов водой при контактном упаривании, обусловливающее конденсацию воды в дымовых трубах и в атмосфере над дымовой трубой, кроме того, повышенная доля уноса минеральных веществ дымовыми газами со стадии сжигания.

Решаемая изобретением задача заключается в устранении указанных недостатков, в повышении экономической эффективности процесса при одновременном улучшении экологических показателей.

Сформулированная задача решается за счет того, что в способе огневого обезвреживания жидких отходов, включающем контактное упаривание жидких отходов с использованием дымовых газов печи сжигания, очистку дымовых газов от минеральных веществ, подачу в печь на сжигание упаренных отходов топлива, воздуха, сжигание, выпуск расплава минеральных веществ и подогрев воздуха дымовыми газами, дымовые газы подают на контактное упаривание после подогрева ими воздуха, подогрев воздуха осуществляют в две стадии: в прямотоке одной части воздуха и дымовых газов на первой стадии и в противотоке другой части воздуха и дымовых газов - на второй, перед очисткой выходящих из аппарата упаривания дымовых газов от минеральных веществ осуществляют их кондиционирование смешением с горячим воздухом с первой стадии подогрева воздуха, один поток воздуха со второй стадии подогрева подают в смеси с топливом в печь на сжигание, другой - на транспортировку в печь сухих минеральных веществ, выделенных из дымовых газов, причем при сжигании смесь топлива с воздухом подают в верхнюю часть печи, ниже, в зону сжигания подают в потоке воздуха сухие минеральные вещества, затем упаренные отходы, в зону над расплавом подают смесь топлива с воздухом для дожигания продуктов недожога.

Воздух, транспортирующий сухие минеральные вещества, используют для окисления органической составляющей упаренных отходов при сжигании.

Долю извлеченных при контактном упаривании минеральных веществ регулируют изменением величины давления жидких отходов, поступающих на упаривание, в зависимости от концентрации минеральных веществ в упаренном отходе.

При введении жидких отходов в аппарат упаривания они распыляются с помощью форсунок в потоке горячих дымовых газов и контактируют с ними. При этом большая часть воды из отходов испаряется и отводится совместно с дымовыми газами в виде пара. Влажные дымовые газы с температурой 70-90^oC, содержащие также мелкодисперсные частицы минеральных веществ и незначительную часть органических веществ, подогреваются и осушаются при кондиционировании за счет смешения с потоком горячего воздуха до температуры и относительной влажности, безопасных для работы сухого пылеуловителя, например тканевого фильтра. Температура дымовых газов при кондиционировании составляет 140-220^oC, относительная влажность 60-70%.

Затем газовоздушная смесь поступает на очистку от минеральных веществ за счет оседания последних на очистных элементах, например, на рукавах тканевого фильтра. Образующийся слой сухих минеральных веществ адсорбирует частицы органических веществ из дымовых газов, а также, частично, пары проскока органических компонентов отходов.

Сухой порошок минеральных веществ с адсорбированными частицами органических веществ ссыпается в систему пневматического транспортирования. Туда же подается горячий воздух для транспортирования сухого порошка минеральных веществ на сжигание.

На сжигание направляют также поток упаренных отходов, содержащих минеральные и органические вещества. Суммарная концентрация упаренного отхода составляет 30-40%.

Сжигание осуществляют с использованием углеводородного топлива или горючих отходов для обеспечения необходимой теплоты сжигания.

Воздух на сжигание подают подогретым до температуры 200-250^oC на второй стадии подогрева воздуха дымовыми газами.

Упомянутые потоки в печь на сжигание вводят в определенной последовательности: в верхнюю часть печи подают топливо и горячий воздух, ниже, в зону сжигания, на границе зоны сжигания топлива и зоны подачи упаренных жидких отходов подают пылевоздушную смесь порошка минеральных веществ. Объем воздуха в ней соответствует необходимому количеству для окисления органических компонентов отходов. Ниже вводят распыленные упаренные отходы.

Такая последовательность введения потоков на сжигание позволяет получить на стенках печи в зоне сжигания расплав минеральных веществ из вводимого сухого порошка до образования расплава минеральных веществ из распыленных упаренных отходов. Образовавшаяся на стенках пленка расплава из потока сухих минеральных веществ улавливает частицы расплава, образующиеся из капель упаренных отходов, в результате чего уменьшается вынос частиц минеральных веществ с дымовыми газами со стадии сжигания.

В большинстве случаев сжигания минерализованных жидких отходов температура, при которой достигается максимальный выход расплава, ниже температуры, при которой осуществляется полное дожигание органических жидких отходов.

Для устранения этого противоречия рабочую температуру поддерживают на уровне, необходимом для сжигания основной массы органических веществ и максимального выхода расплава, например, 950-1000^oC. Оптимальную температуру для окончательного дожигания органических веществ, например 1100-1200^oC, поддерживают в последующей зоне дожигания путем подачи в эту зону части топлива и соответствующего количества горячего воздуха. Объем и протяженность зоны дожигания удовлетворяет необходимому нормативному времени пребывания продуктов сжигания в условиях высоких температур.

Дымовые газы, имеющие высокую температуру, поступают из печи на подогрев воздуха. На первой стадии дымовые газы и воздух движутся двумя параллельными потоками, разделенными металлической стенкой, через которую происходит передача тепла от дымовых газов воздуху. Нагретый до температуры, например, 350-400^oC воздух направляют на смешение с влажными дымовыми газами при кондиционировании газов после упаривания жидких отходов. В результате смешения дымовые газы после упаривания подогреваются, их относительная влажность понижается.

Вторую стадию подогрева воздуха располагают последовательно по ходу дымовых газов за первой. В первой стадии реализуется, в основном, лучистое тепло дымовых газов, вторая стадия является конвективной. Дымовые газы омывают поперечные трубы, по которым движется воздух, предназначенный для подачи на сжигание и для транспортирования сухого порошка минеральных примесей, уловленного при очистке газа.

После подогрева воздуха дымовые газы, имеющие температуру 800-850^oC, поступают на упаривание жидких отходов, где, взаимодействуя с распыленным жидким отходом, отдают тепло на испарение воды.

Количество минеральных веществ, увлекаемых дымовыми газами при упаривании отходов, регулируют таким образом, чтобы упаренные отходы, поступающие на сжигание, не приближались к концентрации насыщения. Это осуществляют поддержанием определенного давления распыливания исходного отхода, влияющего на величину капель жидкости и, следовательно, на поверхность контакта жидкости с твердыми минеральными частицами, находящимися в дымовых газах.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Обводненные жидкие отходы, содержащие минеральные и органические компоненты из производства, поступают в сборник 1, откуда насосом 2 направляют в сборник 3 циркуляционного контура стадии упаривания жидких отходов. Циркуляционным насосом 4 жидкие обводненные отходы вводят в форсунки аппарата контактного упаривания 5, например трубы Вентури. За счет циркуляции значительной массы обводненного отхода в контуре, превышающей количество поступающих отходов в 8 - 10 раз, температура отходящей парогазовой смеси соответствует равновесной и составляет 70-90^oC в зависимости от начальной влажности дымовых газов и их температуры на входе в аппарат упаривания.

При кондиционировании 6 влажные дымовые газы смешивают с горячим воздухом, поступающим с первой стадии подогрева воздуха 12, подогревают и осушают до относительной влажности 60-70%. Подогретые до 140-220^oC дымовые газы направляют на очистку 7, например с использованием тканевого рукавного фильтра, электрофильтра или другого аппарата сухой очистки. На газоочистных элементах аппарата газоочистки оседают минеральные вещества из дымовых газов, адсорбированные ими органические вещества, вынос которых возможен из аппарата контактного упаривания. Порошок минеральных веществ с адсорбированными органическими веществами ссыпается с элементов газоочистки в бункер 8 системы пневматического транспорта. Пневматическое транспортирование сухого порошка из бункера 8 на сжигание в печь, например в циклонную, 11 осуществляют горячим воздухом, нагретым на второй стадии подогрева воздуха 13.

На сжигание в печь 11 подают также упаренные отходы из аппарата контактного упаривания 5 насосом 10. Степень улавливания минеральных веществ при упаривании поддерживают в определенных пределах регулятором 14 путем изменения давления жидкого отхода и регулирования дисперсионных характеристик факела распыла обводненных жидких отходов в аппарате контактного упаривания.

На сжигание в печь 11 вводят топливо в количестве, необходимом для поддержания температуры на выходе со стадии сжигания 950-1000^oC, и воздух, нагретый за счет тепла дымовых газов на второй стадии подогрева воздуха 13 с использованием, например, теплообменника с поперечными потоку дымовых газов воздухонагревательными трубами.

Упомянутые потоки топлива, сухих минеральных веществ и упаренного жидкого отхода вводят на сжигание в определенной последовательности: в верхнюю часть печи вводят природное топливо и воздух на его горение. После завершения процесса горения на границе зоны сжигания природного топлива и зоны подачи распыленного упаренного жидкого отхода вводят пылевоздушную смесь из системы пневмотранспорта, ниже осуществляют распыливание упаренных жидких отходов, испарение из них воды, окисление органических веществ за счет кислорода воздуха, поступающего с потоком сухих минеральных веществ, образование или сушку минеральных веществ из упаренного жидкого отхода, плавление этой части минеральных веществ и улавливание ее пленкой расплава минеральных веществ, образованной из сухого порошка. Расплав в жидком виде выводится из печи 11. В зону дожигания подают топливо и воздух со второй стадии подогрева воздуха 13.

После сжигания дымовые газы поступают на первую стадию подогрева воздуха 12, где за счет передачи тепла в прямотоке происходит нагрев части воздуха, подаваемого далее на кондиционирование 6 для подогрева, и снижение влажности дымовых газов после аппарата контактного упаривания 5 перед очисткой газов 7. Последовательно, по ходу дымовых газов осуществляют вторую стадию подогрева воздуха 13, где нагревается воздух, подаваемый затем на сжигание и транспортировку сухих минеральных веществ. После подогрева воздуха дымовые газы, имеющие температуру 800-850^oC, направляют в аппарат контактного упаривания. После кондиционирования 6 и газоочистки 7 дымовые газы дымососом 9 выбрасывают в атмосферу через дымовую трубу. Содержание вредных веществ в выбрасываемых в атмосферу дымовых газах и их влажность минимальны. Расход топлива на сжигание отходов снижается по сравнению с известным способом на 15-20%.

Формула изобретения

1. Способ огневого обезвреживания жидких отходов, включающий контактное упаривание жидких отходов с использованием дымовых газов печи сжигания, очистку дымовых газов от минеральных веществ, подачу в печь на сжигание упаренных отходов, топлива, воздуха, сжигание, выпуск расплава минеральных веществ и подогрев воздуха дымовыми газами, отличающийся тем, что дымовые газы подают на контактное упаривание после подогрева ими воздуха, подогрева воздуха осуществляют в две стадии: в прямотоке одной части воздуха и дымовых газов на первой стадии и в противотоке другой части воздуха и дымовых газов - на второй, перед очисткой выходящих из аппарата упаривания дымовых газов от минеральных веществ осуществляют их кондиционирование смешением с горячим воздухом с первой стадии подогрева воздуха, один поток воздуха со второй стадии подогрева подают в смеси с топливом в печь на сжигание, другой - на транспортировку в печь сухих минеральных веществ, выделенных из дымовых газов, причем при сжигании смесь топлива с воздухом подают в верхнюю часть печи, ниже, в зону сжигания подают в потоке воздуха сухие минеральные вещества, затем упаренные отходы, в зону над расплавом подают смесь топлива с воздухом для дожигания продуктов недожога.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздух, транспортирующий сухие минеральные вещества, используют для окисления органической составляющей упаренных отходов при сжигании.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что долю извлеченных при контактном упаривании минеральных веществ регулируют изменением величины давления жидких отходов, поступающих на упаривание, в зависимости от концентрации минеральных веществ в упаренном отходе.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 26.05.2004

Извещение опубликовано: 10.03.2005        БИ: 07/2005

---