Установка для термического обезвреживания жидких отходов
Изобретение относится к установкам для термического обезвреживания жидких отходов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где образуются жидкие отходы, которые необходимо подвергать обезвреживанию огневым методом. Установка для термического обезвреживания жидких отходов содержит емкость для обработки жидких отходов с патрубками аварийного слива, отвода парогазовой смеси и патрубком отвода концентрата к устройству для разделения суспензии жидких отходов на жидкую и твердую фазы, камеру пульсирующего горения с горелочными устройствами, резонансную трубу, циклонный барботажный испаритель. Установка снабжена эжектором, соединенным, соответственно, трубопроводами с насосом подачи жидких отходов, источником подачи озоновоздушной смеси и с подогревателем смеси жидких отходов с озоновоздушной смесью, размещенным в резонансной трубе, соединенным трубопроводом с емкостью предварительно обработанных жидких отходов, при этом указанный трубопровод в емкости предварительно обработанных жидких отходов выполнен перфорированным. Емкость предварительно обработанных жидких отходов соединена трубопроводами с емкостью обработки жидких отходов и, соответственно, со всасывающим трубопроводом воздуходувки, обеспечивающим подачу парогазовой смеси из емкости предварительно обработанных жидких отходов в камеру пульсирующего горения. В нижней части емкости обработки жидких отходов размещены датчики измерения электропроводности концентрата и контроля содержания вредных органических примесей, которые соединены электрическими цепями, соответственно, с устройством автоматического управления и запорно-регулирующим клапаном, размещенным на патрубке отвода концентрата к разделителю суспензий на жидкую и твердую фазы, обеспечивающие автоматический режим их удаления. Технический результат: снижение вредных выбросов в атмосферу и удельного расхода топлива на процесс обезвреживания жидких отходов, осуществление автоматического дифференцированного удаления минеральных примесей, не содержащих вредных органических примесей, из установки для последующего использования в технологических целях, без применения дополнительных установок и энергозатрат на их переработку, что в значительной степени повышает эффективность и надежность работы установки для обезвреживания жидких отходов. 1 ил.
Изобретение относится к установкам для термического обезвреживания жидких отходов и может быть использована в различных отраслях промышленности, где образуются жидкие отходы, которые необходимо подвергать обезвреживанию огневым методом.
Известна установка для упаривания жидких отходов (авторское свидетельство SU 1709154 А2, F 23 G 7/04), содержащая емкость с жидкими отходами, камеру пульсирующего горения и резонансную трубу, сепарационное устройство, конусную обечайку, установленную на резонансной трубе с зазором большим основанием вверх и прикрепленной к донной части камеры горения, а в верхней части зазора между резонансной трубой и обечайкой выполнена кольцевая камера с отверстиями, ориентированными в сторону резонансной трубы, соединенная с трубопроводом исходных жидких отходов. Недостатками приведенной выше установки являются:
- капельный унос высококипящих органических примесей с парогазовой смесью, что потребует дополнительных мер и энергозатрат на их обезвреживание;
- необеспеченность контроля концентрата о наличии в нем вредных органических примесей и устройства для удаления минеральных примесей из установки в процессе эксплуатации.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для термического обезвреживания жидких отходов (авторское свидетельство SU 1716258 А1, F 23 G 7/04), содержащая емкость с отходами с патрубками аварийного слива и отвода конденсата, камеру пульсирующего горения с горелочными устройствами и форсунками подачи концентрата, резонансную трубу, камеру предварительной обработки, циклонный барботажный испаритель, сепарационное устройство, аппарат магнитной обработки, устройство для разделения суспензии, патрубок отвода парогазовой смеси и трубопровод подачи исходных стоков, аппараты ультразвуковой обработки, соединенные с патрубком отвода парогазовой смеси, секционированным аппаратом, нижняя и верхняя секции которого оборудованы патрубками аварийного слива, которые сообщены между собой трубопроводами, причем в нижней секции входные торцы трубопроводов снабжены решеткой и погружены в кремнийорганическую или другую органическую жидкость или легкоплавкий металлический плав, а в верхней секции над выходными торцами трубопроводов установлены барботажные колпаки с теплоутилизирующими поверхностями, погруженными в конденсат, при этом патрубок аварийного слива нижней секции размещен выше входных торцов трубопроводов и соединен с патрубком отвода концентрата, а патрубок аварийного слива верхней секции размещен ниже выходных торцов трубопроводов, при этом аппараты ультразвуковой обработки размещены перед камерой предварительной обработки, форсунками подачи концентрата за патрубками концентрата и конденсата и на трубопроводе подачи исходных стоков, при этом на трубопроводе исходных стоков за аппаратом ультразвуковой обработки последовательно установлены аппарат магнитной обработки и устройство для разделения суспензии. Существенными недостатками приведенной выше установки для термического обезвреживания жидких отходов являются:
- отсутствие контроля измерения электропроводности концентрата, а также контроля наличия в нем вредных органических примесей, необеспеченность автоматического удаления минеральных примесей через устройство для разделения суспензий в процессе эксплуатации, которые могут быть загрязнены вредными высококипящими органическими примесями, что потребует дополнительных мер и материальных затрат на их обезвреживание или захоронение.
Задачей заявленного технического решения является создание установки для термического обезвреживания жидких отходов, в которой отсутствуют приведенные выше недостатки, повышается эффективность и надежность работы, обеспечивается автоматическое удаление из концентрата минеральных примесей не содержащих вредных органических примесей.
Поставленная задача достигается тем, что установка для термического обезвреживания жидких отходов, содержащая емкость для обработки жидких отходов с патрубками аварийного слива, отвода парогазовой смеси и патрубком отвода концентрата к устройству для разделения суспензии жидких отходов на жидкую и твердую фазы, камеру пульсирующего горения с горелочными устройствами, резонансную трубу, циклонный барботажный испаритель, эжектор, соединенный, соответственно, трубопроводами с насосом подачи жидких отходов, источником подачи озоновоздушной смеси и с подогревателем смеси жидких отходов с озоновоздушной смесью, размещенным в резонансной трубе, соединенными трубопроводами, с емкостью предварительно обработанных жидких отходов, при этом указанный трубопровод в емкости предварительно обработанных жидких отходов выполнен перфорированным, емкость предварительно обработанных жидких отходов соединена трубопроводами с емкостью обработки жидких отходов и, соответственно, со всасывающим трубопроводом воздуходувки, обеспечивающим подачу парогазовой смеси из емкости предварительно обработанных жидких отходов в камеру пульсирующего горения, в нижней части емкости обработки жидких отходов размещены датчики измерения электропроводности концентрата и контроля содержания вредных органических примесей, которые соединены электрическими цепями, соответственно, с устройством автоматического управления и запорно-регулирующим клапаном, размещенным на патрубке отвода концентрата к разделителю суспензий на жидкую и твердую фазы, обеспечивающие автоматический режим их удаления.
Сопоставительный анализ изобретения и прототипа позволяет сделать вывод, что новым является то, что установка для термического обезвреживания снабжена эжектором, соединенным, соответственно, трубопроводами с насосом подачи жидких отходов, источником подачи озоновоздушной смеси и с подогревателем смеси жидких отходов с озоновоздушной смесью, размещенным в резонансной трубе, соединенными трубопроводами, с емкостью предварительно обработанных жидких отходов, при этом указанный трубопровод в емкости предварительно обработанных жидких отходов выполнен перфорированным, емкость предварительно обработанных жидких отходов соединена трубопроводами с емкостью обработки жидких отходов и, соответственно, со всасывающим трубопроводом воздуходувки, обеспечивающим подачу парогазовой смеси из емкости предварительно обработанных жидких отходов в камеру пульсирующего горения, в нижней части емкости обработки жидких отходов размещены датчики измерения электропроводности концентрата и контроля содержания вредных органических примесей, которые соединены электрическими цепями, соответственно, с устройством автоматического управления и запорно-регулирующим клапаном, размещенным на патрубке отвода концентрата к разделителю суспензий на жидкую и твердую фазы, обеспечивающие автоматический режим их удаления. Это обеспечивает изобретению соответствие критерию "новизна".
Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения "изобретательский уровень".
На чертеже представлена схема установки для термического обезвреживания жидких отходов.
Установка состоит из камеры 1 пульсирующего горения с резонансной трубой 2, циклонного барботажного испарителя 3, емкости 4 для обработки жидких отходов. В пульсирующей камеры горения 1 установлены горелочные устройства 5. В резонансной трубе 2 размещен подогреватель 6 смеси жидких отходов с озоновоздушной смесью. В емкости 4 для обработки жидких отходов установлен патрубок 7 аварийного слива и патрубок 8 отвода парогазовой смеси, патрубок 9 отвода концентрата, за которым установлен запорно-регулирующий клапан 10 и устройство 11 для разделения суспензий на твердую и жидкую фазы. Подогреватель 6 смеси жидких отходов с озоновоздушной смесью соединен трубопроводом 12 с эжектором 13 и насосом 14 для подачи отходов. Эжектор 13 соединен трубопроводом 15 с источником 16 подачи озоновоздушной смеси. Подогреватель 6 смеси жидких отходов с озоновоздушной смесью также соединен трубопроводом 17 с емкостью 18 предварительно обработанных жидких отходов, при этом трубопровод 17, размещенный в емкости 18 предварительно обработанных жидких отходов, выполнен перфорированным. Емкость 18 предварительно обработанных жидких отходов соединена трубопроводом 19 с емкостью 4 для обработки жидких отходов и со всасывающим трубопроводом 20 воздуходувки 21. В нижней части емкости 4 для обработки жидких отходов размещены датчик 22 измерения электропроводности концентрата и датчик 23 контроля содержания вредных органических примесей, которые, соответственно, электрическими цепями 24, 25 и 26 соединены с блоком 27 автоматического управления и запорно-регулирующим клапаном 10, соединенным с устройством 11 для разделения суспензии на твердую и жидкую фазы. Устройство 11 для разделения на твердую и жидкую фазы соединены трубопроводом 28 с насосом 29 для подачи жидкой фазы в емкость 4 для обработки жидких отходов.
Установка работает следующим образом.
Топливо и воздух совместно с парогазовой смесью и продуктами обезвреживания жидких отходов подаются в камеру пульсирующего горения 1 через горелочные устройства, где поддерживаются оптимальные условия сжигания топлива и продуктов обезвреживания жидких отходов без химического недожога. Жидкие отходы насосом 14 через эжектор 13, соединенный трубопроводом 15 с источником подачи озоновоздушной смеси 16, далее по трубопроводу 12 поступают в подогреватель 6 смеси жидких отходов озоновоздушной смеси, которой размещен в резонансной трубе 2, и далее по трубопроводу 17 поступают в емкость 18 предварительно обработанных жидких отходов, где за счет давления, создаваемого насосом 14, и частичной перфорации трубопровода 17 распыливаются. При этом образовавшаяся паровоздушная смесь с продуктами обработки жидких отходов по всасывающему трубопроводу 20 воздуходувки 21 подается в камеру пульсирующего горения 1, а жидкие отходы по трубопроводу 19 поступают в емкость 4 для обработки жидких отходов, где за счет тепла от сжигания топлива и воздуха с парогазовой смесью и продуктами обезвреживания жидких отходов упариваются в барботажном циклонном испарителе 3 до необходимых концентраций по минеральным примесям. При достижении определенных концентраций по минеральным примесям и отсутствии в концентрате вредных органических примесей датчик 22 измерения электропроводности концентрата по электрической цепи 25 и датчик 23 контроля содержания вредных органических примесей по электрической цепи 24 через блок автоматического управления 27 подают сигнал по электрической цепи 26 на открытие запорно-регулирующего клапана 9, соединенного, соответственно, с нижней частью емкости 4 для обработки жидких отходов через патрубок 9 отвода концентрата и устройством 11 для разделения суспензий на жидкую и твердую фазы. При этом жидкая фаза по трубопроводу 28 насосом 29 поступает на повторную переработку в емкость 4 для обработки жидких отходов, в которой поддерживается необходимый уровень жидких отходов размещением патрубка аварийного слива 7 выше верхней кромки барботажного испарителя 3. Парогазовая смесь из емкости 4 для обработки жидких отходов отводится в атмосферу через патрубок 8.
Соединение эжектора 13, соответственно, с насосом 14 подачи жидких отходов и трубопроводом 15 с источником подачи озоновоздушной смеси 16 обеспечивает интенсивное перемешивание сред и позволяет эффективно обрабатывать органические вредные примеси, содержащиеся в жидких отходах, при повышенном давлении (скорость химической реакции значительно возрастает при повышении давления вступающих в реакцию сред). При этом происходит непосредственное разложение органических веществ с участием одного атома кислорода к окисляемому веществу с образованием озонидов, каталитическое усиление окисляющего воздействия кислорода, находящегося в озонированном воздухе. При озонолизе происходит фиксация озона на двойной или тройной углеродной связи с последующим ее разрывом и образованием озонидов, которые как и озон является нестойкими соединениями и быстро разлагаются:
Вредные органические вещества, содержащиеся в жидких отходах и имеющие связь 
реагируют с озоном следующим образом:
Предварительно обработанные озоновоздушной смесью жидкие отходы (в качестве устройств для получения озона могут быть использованы установки, выпускаемые АО Курганхиммаш, фирмой "Эконон" ЛТД и др.) по трубопроводу 12 поступают в подогреватель 6, где за счет тепла отходящих продуктов сгорания топлива происходит дополнительная обработка смеси жидких отходов с озоновоздушной смесью при повышенных давлениях и температурах, при этом вредные органические примеси и остаточный озон полностью разлагаются. В связи с наличием в жидких отходах минеральных примесей и продуктов обработки озоновоздушной смеси и для избежания их отложений на внутренних поверхностях подогревателя 6, которые резко снижают тепло- и массообменные процессы, предусмотрены меры технологического характера, а именно: скорость жидких отходов с озоновоздушной смесью не менее 1,5 м/сек и температура недогрева до кипения жидких отходов на выходе из подогревателя 6 не менее 20°С при соответствующем давлении. При этом трубопровод 17, размещенный в емкости 18 предварительно обработанных жидких отходов, выполнен перфорированным и выполняет роль продувочного элемента.
Соединение подогревателя 6 смеси жидких отходов с озоновоздушной смесью трубопроводом 17 с емкостью 18 предварительно обработанных жидких отходов позволит исключить возможность проскока вредных органических примесей в жидкие отходы за счет создания распыливающего эффекта, выполненного путем перфорации трубопровода 17 в емкости 18 снижения давления до атмосферного. При этом происходит частичное вскипание жидких отходов с последующим удалением из них остатков растворенных и других примесей, которые по всасывающему трубопроводу 20 через воздуходувку 21 и горелочное устройство 5 поступает в камеру 1 пульсирующего горения на окончательное обезвреживание.
Соединение емкости 18 предварительно обработанных жидких отходов трубопроводом 19 с емкостью 4 для обработки жидких отходов, не содержащих вредных органических примесей, позволит за счет тепла продуктов отходящих дымовых газов из камеры 1 пульсирующего горения и резонансной трубы 2, в циклонном барботажном испарителе 3, путем размещения патрубка 7 аварийного слива выше верхней его кромки, производить упаривание минеральных составляющих до получения кристаллов, поступающих через патрубок 9 и запорно-регулирующий клапан 10 в устройство 11 для разделения суспензий. В устройстве 11 для разделения суспензий, могут быть использованы фильтрационные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка, центрифуги типа Sharpies SDC, многороторные центрифуги карусельного типа, происходит разделение суспензии на твердую и жидкую фазы. Отделенные кристаллы минеральных и других примесей направляются либо на технологические нужды, либо на захоронение. Жидкая фаза раствора по трубопроводу 28 насосом 29 подается в емкость 4 для обработки жидких отходов на последующую обработку.
Размещение в нижней части емкости 4 для обработки жидких отходов датчиков 22 измерения электропроводности концентрата и датчиков 23 контроля содержания вредных органических примесей, соединенных электрическими цепями 24 и 25 с блоком автоматического управления 27, с залорно-регулирующим клапаном 10 и устройством для разделения суспензий 11, позволяет обеспечить автоматический режим удаления минеральных примесей, не содержащих вредных органических примесей и устройства для разделения суспензий 11, причем градуировка датчиков 22 измерения электропроводности концентрата позволит выборочно удалять различные минеральные примеси с учетом их индивидуальных свойств выпадения в осадок.
Использование предлагаемой установки для термического обезвреживания жидких отходов, по сравнению с прототипом, позволит значительно снизить вредные выбросы в атмосферу за счет постадийной обработки жидких отходов озоновоздушной смесью в эжекторе с последующей термической обработкой в подогревателе смеси жидких отходов, в дополнительной емкости предварительно обработанных жидких отходов и камере пульсирующего горения, что позволяет удалять из установки парогазовую смесь не содержащую органические примеси и, как следствие, не требует дополнительных устройств для их обезвреживания.
Применение датчиков измерения электропроводности концентрата и контроля содержания вредных органических примесей, автоматического блока управления позволяет дифференцировано управлять работой запорно-регулирующего клапана и устройства разделения суспензий с последующим выводом минеральной части, не загрязненных вредными органическими примесями, для технологических целей.
Использование подогретых продуктов обработки жидких отходов с озоновоздушной смесью (паровоздушная) из емкости предварительно обработанных жидких отходов в камере пульсирующего горения позволяет снизить удельный расход топлива на процесс обезвреживания.
Установка для термического обезвреживания жидких отходов, содержащая емкость для обработки жидких отходов с патрубками аварийного слива, отвода парогазовой смеси и патрубком отвода концентрата к устройству для разделения суспензии жидких отходов на жидкую и твердую фазы, камеру пульсирующего горения с горелочными устройствами, резонансную трубу, циклонный барботажный испаритель, отличающаяся тем, что она снабжена эжектором, соединенным соответственно трубопроводами с насосом подачи жидких отходов, источником подачи озоновоздушной смеси и с подогревателем смеси жидких отходов с озоновоздушной смесью, размещенным в резонансной трубе, соединенным трубопроводом с емкостью предварительно обработанных жидких отходов, при этом указанный трубопровод в емкости предварительно обработанных жидких отходов выполнен перфорированным, емкость предварительно обработанных жидких отходов соединена трубопроводами с емкостью обработки жидких отходов и, соответственно, со всасывающим трубопроводом воздуходувки, обеспечивающим подачу парогазовой смеси из емкости предварительно обработанных жидких отходов в камеру пульсирующего горения, в нижней части емкости обработки жидких отходов размещены датчики измерения электропроводности концентрата и контроля содержания вредных органических примесей, которые соединены электрическими цепями соответственно с устройством автоматического управления и запорно-регулирующим клапаном, размещенным на патрубке отвода концентрата к разделителю суспензий на жидкую и твердую фазы, обеспечивающие автоматический режим их удаления.
