Огневой нейтрализатор промышленных стоков с контейнерным удалением мехпримесей
Изобретение относится к области теплотехники, в частности к устройствам для термического обезвреживания жидких промышленных стоков, представляющих водные растворы, содержащие растворенные и взвешенные горючие компоненты. Огневой нейтрализатор промышленных стоков с контейнерным удалением мехпримесей содержит теплоизолированный корпус (1), резервуар для обезвреживаемой жидкости, выполненный из открытых сверху рабочих (2) и оборотных (3) контейнеров, размещенных в контейнерных секциях (4), излучающие горелки (5) с кольцевым настильным факелом, размещенные в излучателях (6), имеющих воздушные каналы (7) и смежные с воздушными каналами дымовые каналы (8), подключенные к общему газоходу (9), соединенному с дымовой трубой (10), патрубки подачи обезвреживаемой жидкости (11). Огневой нейтрализатор дополнительно содержит рекуперативный теплоутилизатор (12), подключенный к размещенной на нем дымовой трубе (10), причем отводящие газоходы (13) рекуперативного теплоутилизатора (12) подключены к дымовой трубе выше места установки дымового шибера (14), размещенного в дымовой трубе над подключением к ней общего газохода (9). В дымовой трубе выше подключения к ней отводящих газоходов (13) дополнительно размещены форсунка (15) со спутным восходящему потоку дымовых газов распылом жидкого реагента и каплеуловитель (16) над ней. Причем каждый рабочий (2) и оборотный (3) контейнеры попарно по вертикали размещены соответственно под излучателем (6) и сверху над ним в каждой из контейнерных секций (4), размещенных с двух сторон от общего газохода (9), а каждый излучатель (6) имеет возможность перемещения по горизонтали наружу из контейнерной секции (4). Воздушные каналы (7) излучателей (6) подключены к верхней части каждой контейнерной секции (4), наружные торцевые стенки контейнерных секций (4) оснащены в нижней части откидными крышками (17), а в верхней части - распашными дверями (18). Причем наверху контейнерных секций (4) размещаются теплоизолированные съемные крышки (19) с возможностью подачи атмосферного воздуха в верхнюю часть контейнерных секций (4). Изобретение позволяет снизить удельное потребление топлива, электроэнергии и выбросов в атмосферу пылевых частиц и оксида серы. 3 ил.
Изобретение относится к области теплотехники, в частности к устройствам для термического обезвреживания жидких промышленных стоков, представляющих водные растворы, содержащие растворенные и взвешенные горючие компоненты и механические включения, образующие при термическом обезвреживании нетоксичный (малотоксичный) сухой остаток и не содержащие в своем составе мышьяк, сурьму, ртуть и их соли.
Известно устройство для сжигания твердого и жидкого топлива, содержащее камеру сгорания твердого и жидкого топлива, соединенную с системой подачи воздуха и с системой отвода продуктов горения, при этом система подачи воздуха включает, по меньшей мере, две разделенные между собой камеры, одна из которых, камера рекуперации, сообщается с камерой сгорания твердого и жидкого топлива через газопроницаемые участки, выполненные в стенке камеры сгорания твердого и жидкого топлива, а другая - через воздуховоды, проходящие через камеру рекуперации и имеющие выходы в стенке камеры сгорания, перемежающиеся с газопроницаемыми участками, при этом система отвода продуктов горения соединена с камерой сгорания в нижней ее части (см. патент РФ на полезную модель №55937, МПК F23G 7/00, F23G 7/05, опубл. 27.08.2006 г.).
Недостатками известного устройства является возможность уноса механических примесей потоком дымовых газов из камеры сгорания в атмосферу, а также отсутствие механизированного удаления сухого остатка из камеры сгорания. Из-за необходимости использовать периодический режим работы устройства, состоящий из рабочего цикла, цикла остывания устройства, цикла очистки огневой камеры от термически обезвреженного сухого остатка, снижается тепловая экономичность. Кроме того, вследствие уноса механических примесей дымовыми газами в атмосферу не обеспечивается экологическая безопасность.
Известно также устройство для сжигания жидких промышленных отходов, содержащее расходную емкость, короб первичного воздуха, ванну с барботажной решеткой, сопла вторичного воздуха и камеру сгорания, при этом оно выполнено с горловиной, соединяющей камеру сгорания с расходной емкостью, барботажная решетка выполнена в виде горизонтальной трубы, сообщающейся с коробом патрубками, и установлена в расходной емкости с возможностью вертикального перемещения, а патрубки снабжены установленными коническими иглами, прикрепленными основаниями к коробу (см. авторское свидетельство СССР №1037021, МПК F23G 7/04. опубл. 23.08.1983 г.).
Недостатками известного устройства являются повышенные дополнительные энергозатраты на осуществление процесса барботажа, а также унос механических примесей потоком дымовых газов из камеры сгорания в атмосферу, снижающие энергетическую и тепловую экономичность и экологическую безопасность устройства для термического обезвреживания жидких промышленных отходов.
Известен способ слоевого сжигания жидких отходов путем барботирования слоя продуктами сгорания топлива, сжигаемого над слоем, испарения отходов, подачи их в факел и дожигания, при этом осуществляют дополнительно барботирование слоя отходами, предварительно нагретыми продуктами сгорания (см. авторское свидетельство СССР №1141269, МПК F23G 7/04, опубл. 23.02.1985 г.). Устройство для осуществления указанного способа содержит барботажную ванну, установленную в поде топочной камеры, укомплектованной горелочным устройством. В барботажной ванне в слое отходов и параллельно поверхности слоя установлен эжектор, соединенный рабочим соплом с трубопроводом подвода отходов. Для барботирования продуктов сгорания, образующихся в топочной камере, служит эжектор, приемная камера которого расположена в надслоевом пространстве, а рабочее сопло соединено с трубопроводом подвода отходов. Через барботажную решетку барботирующий газовый поток может подводиться в барботажную ванну в соответствии с известными техническими решениями. С целью защиты приемной камеры эжектора и расположенного над слоем участка трубопровода подвода отходов от воздействия высоких температур продуктов сгорания над ними может быть установлен экран из огнеупорного кирпича, приемная камера эжектора выполнена керамической.
Основными недостатками известного устройства также являются повышенные дополнительные энергозатраты на осуществление процесса барботажа, а также унос механических примесей потоком дымовых газов из камеры сгорания в атмосферу. Это снижает энергетическую экономичность термического обезвреживания жидких отходов и экологическую безопасность устройства.
Известна также установка для утилизации теплоты при термическом обезвреживании сточных вод, содержащая аппарат предварительного упаривания, печь термического обезвреживания, подогреватель паровоздушной смеси и контактный подогреватель, при этом тракт отходящих газов между печью и контактным подогревателем разделен на две параллельных ветви, в одну из которых параллельно подогревателю паровоздушной смеси включен по греющей стороне поверхностный газоводяной теплообменник, а контактный подогреватель разделен на две последовательные ступени, вход второй из них по ходу газов соединен с выходом по газовой стороне газоводяного теплообменника (см. авторское свидетельство СССР №1599622, МПК F23G 7/04, опубл. 15.10.1990 г.).
Однако недостатком известной установки является отсутствие возможности утилизировать сточные воды при наличии в них легкокипящих токсичных компонентов, вследствие их уноса при контактном нагреве потоком дымовых газов. Это также приводит к снижению экологической безопасности термического обезвреживания сточных вод.
Известен также огневой нейтрализатор промышленных стоков, включающий топку с входным и выходным патрубками, горелочное устройство, выполненное с возможностью подключения к источнику газа, форсунку подачи жидких отходов, устройство охлаждения отходящих газов, содержащее соединенные по технологическому циклу газоход, циклон, дымосос и дымовую трубу, причем нейтрализатор снабжен воздуходувкой, топка выполнена в виде горизонтально ориентированной камеры, горелочное устройство и воздуходувка подключены к входному патрубку топки с возможностью формирования горизонтально направленного в сторону топки факела горения, а форсунка подачи жидких отходов смонтирована с возможностью распыления промышленных стоков в полость топки (см. патент на изобретение РФ №2425289, МПК F23G 7/04, опубл. 27.07.2011 г., бюлл. 21).
Основными недостатками известного огневого нейтрализатора являются отсутствие технических решений по обеспечению промышленной и экологической безопасности, по обеспечению энергетической и тепловой экономичности, по обеспечению непрерывного механизированного удаления сухого остатка из топки и циклона. Все это снижает также производительность процесса термического обезвреживания промышленных стоков.
Производительность известного нейтрализатора снижается вследствие необходимости использовать периодический режим работы устройства, состоящий из рабочего цикла и непроизводительных циклов: цикла охлаждения устройства, цикла очистки (вручную) внутренних поверхностей топки и циклона от смол и солей, налипающих на их стенки.
Промышленная и экологическая безопасность, характеризуемая отсутствием пылевых частиц и продуктов химического недожога в уходящих дымовых газах, в известном нейтрализаторе не обеспечивается вследствие малого времени процесса термического обезвреживания, обусловленного малой длиной топки по ходу продуктов сгорания при соосном размещении в горизонтальной топке горизонтального факела дутьевой горелки и форсунки для подачи промстоков. Такая компоновка не позволяет обеспечить качественное сжигание горючих компонентов, приводит к образованию смолистых веществ и их отложению на стенках топки и циклона. Кроме того, многолетняя практика эксплуатации пылеулавливающего оборудования показывает, что эффективность по улавливанию пыли циклона, подключенного к выходу из топки, не превышает 60% для частиц с размерами менее 0,5 мм, что приводит к выносу значительного количества пыли в атмосферу из известного нейтрализатора, что недопустимо по требованиям экологической безопасности.
Тепловая и энергетическая экономичность известного нейтрализатора не обеспечиваются из-за отсутствия технических решений по утилизации теплоты основного источника теплопотерь нейтрализатора - теплоты уходящих дымовых газов, а также из-за необоснованного применения электроприводных тягодутьевых устройств (воздуходувки и дымососа), повышающих расход электрической энергии.
Наиболее близким техническим решением к предложенному по совокупности признаков, обеспечивающим непрерывный процесс обезвреживания и механизированное удаление термически обезвреженных мехпримесей, является известный огневой нейтрализатор промышленных стоков (см. патент на полезную модель РФ №74689, МПК F23G 7/04, опубл. 10.07.2008). В огневом нейтрализаторе промышленных стоков, содержащем теплоизолированный корпус, резервуар для обезвреживаемой жидкости с патрубком подвода обезвреживаемой жидкости, излучающие горелки с кольцевым настильным факелом, размещенные в амбразурах излучателей, воздушные каналы, газоход, соединенный с дымовой трубой, размещенной над резервуаром, причем резервуар для обезвреживаемой жидкости выполнен из открытых сверху рабочих и оборотных контейнеров, установленных попарно на теплоизолированные снизу вагонетки, размещенные внутри смежных друг с другом контейнерных секций, излучающие горелки размещены отдельно, в ряд, в верхней части контейнерных секций, излучатели выполнены в виде пластинчатых рекуператоров, имеющих воздушные каналы, подключенные к воздушному объему контейнерных секций, и смежные с воздушными каналами дымовые каналы, подключенные к общему газоходу, при этом каждый излучатель имеет уплотнительный затвор, соединяющий в рабочем цикле рабочий контейнер и излучатель, а патрубок подвода обезвреживаемой жидкости размещен сверху излучателей. Дымовая труба установлена над секцией обвязки излучающих горелок корпуса нейтрализатора. Контейнерные секции оснащены боковыми откидными крышками, имеющими воздушные каналы, которые в верхней части оборудованы отдельными воздушными шиберами.
Основным недостатком известного огневого нейтрализатора промышленных стоков являются относительно высокие теплопотери в окружающую среду наружными поверхностями корпуса нейтрализатора, обусловленные относительно большой занимаемой строительной площадью, вследствие однорядного (по вертикали) размещения рабочих и оборотных контейнеров.
Кроме того, тепловая экономичность известного огневого нейтрализатора недостаточно высока вследствие использования теплоты уходящих дымовых газов только на рекуперативный нагрев воздуха, поступающего к горелкам.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение тепловой и энергетической экономичности нейтрализатора, а также его экологической безопасности.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является снижение удельного потребления топлива и электроэнергии на термическое обезвреживание промышленных стоков, а также снижение выбросов в атмосферу пылевых частиц и оксидов серы.
Указанный технический результат достигается тем, что в огневом нейтрализаторе промышленных стоков, содержащем теплоизолированный корпус (1), резервуар для обезвреживаемой жидкости, выполненный из открытых сверху рабочих (2) и оборотных (3) контейнеров, размещенных в контейнерных секциях (4), излучающие горелки (5) с кольцевым настильным факелом, размещенные в излучателях (6), имеющих воздушные каналы (7) и смежные с воздушными каналами дымовые каналы (8), подключенные к общему газоходу (9), соединенному с дымовой трубой (10), патрубки подачи обезвреживаемой жидкости (11), согласно изобретению огневой нейтрализатор дополнительно содержит рекуперативный теплоутилизатор (12), подключенный к размещенной на нем дымовой трубе (10), причем отводящие газоходы (13) рекуперативного теплоутилизатора (12) подключены к дымовой трубе выше места установки дымового шибера (14), размещенного в дымовой трубе над подключением к ней общего газохода (9), в дымовой трубе выше подключения к ней отводящих газоходов (13) дополнительно размещены форсунка (15) со спутным восходящему потоку дымовых газов распылом жидкого реагента и каплеуловитель (16) над ней, причем каждый рабочий (2) и оборотный (3) контейнеры попарно по вертикали размещены соответственно под излучателем (6) и сверху над ним в каждой из контейнерных секций (4), размещенных с двух сторон от общего газохода (9), а каждый излучатель (6) имеет возможность перемещения по горизонтали наружу из контейнерной секции (4), воздушные каналы (7) излучателей (6) подключены к верхней части каждой контейнерной секции (4), наружные торцевые стенки контейнерных секций (4) оснащены в нижней части откидными крышками (17), а в верхней части - распашными дверями (18), причем наверху контейнерных секций (4) размещаются теплоизолированные съемные крышки (19) с возможностью подачи атмосферного воздуха в верхнюю часть контейнерных секций (4).
Повышение тепловой экономичности предлагаемого огневого нейтрализатора достигается за счет подключения к нижней части дымовой трубы (10) рекуперативного теплоутилизатора (12), в котором теплота уходящих дымовых газов нейтрализатора утилизируется для нагрева технологических потоков и теплоносителей и может использоваться для предварительного нагрева промстоков, подаваемых на термическое обезвреживание.
Экологическая безопасность предлагаемого огневого нейтрализатора повышается за счет размещения в дымовой трубе, выше подключения к ней отводящих газоходов (13) теплоутилизатора (12), форсунки (15) и каплеуловителя (16) над ней. Промывка потока уходящих дымовых газов спутным (восходящему потоку дымовых газов) «факелом» распыла жидкого реагента обеспечивает предотвращение выноса в атмосферу пылевых частиц и существенное снижение до нормативных значений концентрации оксидов серы (при сжигании серосодержащих промстоков и топлива). Кроме того, при спутном распыле жидкого реагента, за счет эжектирования, обеспечивается увеличение тяги дымовой трубы, что повышает энергетическую экономичность предлагаемого нейтрализатора.
При необходимости, теплота уходящих дымовых газов нейтрализатора может также дополнительно утилизироваться путем контактного нагрева жидкого реагента, используемого затем на технологические цели (или подаваемого на термическое обезвреживание), обеспечивая при этом повышение тепловой экономичности предлагаемого огневого нейтрализатора.
Повышение тепловой экономичности предлагаемого огневого нейтрализатора обеспечивается также за счет существенного сокращения тепловых потерь ограждениями вследствие уменьшения занимаемой строительной площади при размещении каждого рабочего (2) и оборотного (3) контейнеров попарно по вертикали, соответственно под излучателем (6) и сверху над ним в каждой контейнерной секции (4), расположенной с двух сторон от общего газохода (9).
Огневой нейтрализатор промышленных стоков с контейнерным удалением мехпримесей иллюстрируется следующими чертежами, где на фиг.1 в качестве примера представлен огневой нейтрализатор, имеющий восемь контейнерных секций (количество которых определяется заданной производительностью), вид на него сбоку; на фиг.2 - вид А на фиг.1 на торцевую часть нейтрализатора; на фиг.3 - поперечный разрез А-А на фиг.1 (вид сверху на нейтрализатор).
Позиции на чертежах обозначают следующее: 1 - теплоизолированный корпус; 2 - рабочий контейнер; 3 - оборотный контейнер; 4 - контейнерная секция; 5 - излучающая горелка с кольцевым настильным факелом; 6 - излучатель; 7 - воздушный канал (в излучателе 6); 8 - дымовой канал (в излучателе 6); 9 - общий газоход; 10 - дымовая труба; 11 - патрубок подачи обезвреживаемой жидкости; 12 - рекуперативный теплоутилизатор; 13 - отводящий газоход; 14 - дымовой шибер; 15 - форсунка; 16 - каплеуловитель; 17 - откидная крышка (контейнерной секции 4); 18 - распашная дверь (контейнерной секции 4); 19 - теплоизолированная съемная крышка (контейнерной секции 4).
На фиг.1, 2, 3 обведены круговой тонкой линией обозначения следующих штуцеров: А1 - ввод топлива (топливного газа); Б1 - ввод промстоков; В1 - отвод нагретого теплоносителя (из рекуперативного теплоутилизатора 12); Г1 - ввод теплоносителя в рекуперативный теплоутилизатор 12; Д1 - дренаж (отвод конденсата водяных паров); Е1 - ввод реагента к форсунке 15; Ж1 - отвод отработанного реагента.
Огневой нейтрализатор промышленных стоков с контейнерным удалением мехпримесей (на примере представленного восьмисекционного варианта) содержит теплоизолированный корпус 1, включающий восемь контейнерных секций 4, общий газоход 9 и рекуперативный теплоутилизатор 12 (фиг.1, 2, 3). Общий газоход 9 размещен между двумя рядами контейнерных секций 4.
Каждая контейнерная секция 4 включает излучатель 6, в котором размещены излучающая горелка 5 и патрубок подачи обезвреживаемой жидкости 11 (фиг.1). В каждой контейнерной секции 4 расположены рабочий контейнер 2, установленный под излучателем 6, и оборотный контейнер 3, размещаемый над излучателем 6 в верхней части контейнерной секции 4 (фиг.1, фиг.3). Перемещение рабочих контейнеров 2 (при их заполнении сухим остатком) и оборотных контейнеров 3, а также их разгрузка от мехпримесей предусмотрены с помощью средств механизации (на чертежах не показаны). При этом за счет двукратного уменьшения занимаемой строительной площади при размещении каждого рабочего 2 и оборотного 3 контейнеров попарно по вертикали в контейнерных секциях 4 существенно сокращаются тепловые потери в окружающую среду наружной поверхностью и повышается тепловая экономичность предлагаемого нейтрализатора промстоков.
Дымовые каналы 8 каждого из излучателей 6 каждой из контейнерных секций 4 подключаются к общему газоходу 9. Общий газоход 9 подключен к нижней боковой части дымовой трубы 10, обращенной к контейнерным секциям 4. Дымовая труба 10 размещена наверху корпуса 1, над рекуперативным теплоутилизатором 12, над входом в него потока дымовых газов, расположенным в средней верхней части теплоутилизатора (см. фиг.2). Отводящие газоходы 13, размещенные симметрично над верхними крайними секциями, обеспечивают отвод дымовых газов из рекуперативного теплоутилизатора 12 в среднюю часть дымовой трубы, над местом размещения в ней дымового шибера 14. Предложенное размещение указанных выше элементов обеспечивает возможность плавного регулирования теплопроизводительности рекуперативного теплоутилизатора 12 путем изменения расхода потока дымовых газов, проходящих по газовому тракту теплоутилизатора посредством изменения положения шибера 14 в дымовой трубе 10.
В дымовой трубе 10, выше места подключения к ней отводящих газоходов 13 теплоутилизатора 12, размещены последовательно по ходу дымовых газов форсунка 15 и каплеуловитель 16 над ней. Ввод раствора реагента к форсунке 15, обеспечивающей факел распыла, спутный восходящему потоку дымовых газов в дымовой трубе, обеспечивается через штуцер Е1. Отвод отработанного реагента (используемого для промывки дымовых газов от пылевых частиц и оксидов серы) предусмотрен через штуцер Ж1, подключенный к каплеуловителю 16.
В предлагаемом огневом нейтрализаторе за счет подключения к нижней части дымовой трубы 10 рекуперативного теплоутилизатора 12 обеспечивается повышение тепловой экономичности аппарата. При этом теплота уходящих дымовых газов нейтрализатора утилизируется для нагрева технологических потоков и теплоносителей, а также может использоваться для предварительного нагрева промстоков, подаваемых на термическое обезвреживание.
Размещение в дымовой трубе 10 предлагаемого огневого нейтрализатора, выше подключения к ней отводящих газоходов 13, форсунки 15 и каплеуловителя 16 над ней позволяет осуществлять промывку потока уходящих дымовых газов спутным (восходящему потоку дымовых газов) «факелом» распыла жидкого реагента. Это обеспечивает предотвращение выноса в атмосферу пылевых частиц и существенно снижает до нормативных значений концентрацию оксидов серы (при сжигании серосодержащих промстоков и топлива), тем самым повышая экологическую безопасность предлагаемого огневого нейтрализатора.
Излучающие горелки 5 нейтрализатора и патрубки подачи обезвреживаемой жидкости (фиг.1) подключены к соответствующим арматурным блокам, контролируемым и управляемым блоком автоматического управления (на чертежах не показаны).
Горелки 5 обеспечивают качественное сжигание топлива (топливного газа) в рабочем диапазоне его давлений. Качество сжигания топливного газа на горелках 5 нейтрализатора соответствует требованиям ГОСТ 21204-97 «Горелки газовые промышленные. Общие технические требования».
Горелки 5 размещаются под излучателем 6 в нижней части каждой контейнерной секции 4, в верхней части замкнутого объема, образованного в нижней части рабочим контейнером 2, а сверху излучателем 6. Для удобства обслуживания нейтрализатора каждый излучатель 6 имеет возможность перемещения по горизонтали наружу из контейнерной секции 4, при предварительном заблаговременном отключении подачи промстоков, а затем и топлива на соответствующую контейнерную секцию 4.
В каждом из излучателей 6 воздушные каналы 7 подключены к верхней части каждой контейнерной секции 4, в которой размещаются оборотные контейнеры 3, содержащие (в определенный период рабочего цикла) обезвреженные механические примеси, охлаждаемые атмосферным воздухом, подаваемым в верхнюю часть контейнерных секций 4, в регулируемый зазор под теплоизолированными съемными крышками 19. Отбор подогретого воздуха из пространства, в котором находятся оборотные контейнеры 3, заполненные остывающими обезвреженными механическими примесями, а также последующий рекуперативный нагрев этого потока воздуха (поступающего к горелкам) в смежных воздушных каналах 7 и дымовых каналах 8 излучателей 6 позволяет повысить тепловую экономичность нейтрализатора. Причем перемещение потока воздуха к горелкам и перемещение потока дымовых газов в предлагаемом нейтрализаторе предусмотрено за счет тяги дымовой трубы, без использования электроприводных дутьевых и тяговых устройств. Тем самым обеспечивается энергетическая экономичность нейтрализатора.
Контейнеры нейтрализатора (рабочий 2, располагаемый под излучателем 6, и оборотный 3) - по форме идентичны типовым изделиям, используемым в широко применяемой технологии сбора твердых бытовых отходов. При комплектации нейтрализатора предусмотрено изготовление контейнеров из жаростойкого материала геометрически идентичной конструкции, обеспечивающей возможность использовать типовое оборудование на автомобильном шасси или средства механизации выгрузки термически обезвреженного сухого остатка.
Огневой нейтрализатор промышленных стоков с контейнерным удалением мехпримесей работает следующим образом.
При работе нейтрализатора осуществляется подача топлива (топливного газа) через штуцер А1 в арматурный топливный блок, а затем поочередное включение горелок 5 на каждой из контейнерных секций 4. Включение горелок 5 производится, предварительно, до подачи промышленных стоков, при достижении оптимальной рабочей температуры стенок рабочего контейнера 2, например, равной 400°C.
Промышленные стоки в нейтрализатор подаются через штуцер Б1 (фиг.3) в арматурный блок промстоков, а затем через патрубки подачи обезвреживаемой жидкости 11 в рабочие контейнеры 2, установленные под горелками 5 (фиг.1).
Нагрев, испарение, паровоздушная газификация и термическое обезвреживание промышленных стоков осуществляются при воздействии теплового излучения излучающей поверхности, на которой осуществляется настильное сжигание газовоздушной смеси, истекающей из каждого инжектора излучающих горелок 5, а также при контакте кольцевых факелов горелок с каплями, пеной и парами промышленных стоков, выходящих из патрубков 11.
Пары и частицы промышленных стоков поступают в зону горения, в которой смешиваются с высокотемпературным потоком рециркулирующих внутри рабочих контейнеров дымовых газов, содержащих достаточное количество кислорода для полного сгорания горючих компонентов, содержащихся в промышленных стоках. За счет высокой температуры в зоне горения (обезвреживания), достаточного количества воздуха-окислителя и достаточного времени пребывания в зоне высоких температур, обеспечиваемых конструкцией излучателей 6 и излучающих горелок 5 с кольцевым настильным факелом, концентрация продуктов химического недожога в дымовых газах на выходе из дымовых каналов 8 излучателей 6 не превышает уровня, установленного требованиями ГОСТ 21204-97 к промышленным горелкам.
Механические частицы и растворенные соли из потока дымовых газов под действием центробежной силы (создаваемой кольцевым настильным факелом) и гравитации сепарируются и оседают на стенках и днищах рабочих контейнеров 2, на которых под действием теплового излучения и воздействия потока дымовых газов происходит их сушка и термическая нейтрализация. Вынос пыли из рабочих контейнеров 2 не происходит вследствие центрального размещения входного участка дымовых каналов 8 в излучателях 6 и отвода дымовых газов из центральных, не содержащих пылевых частиц, зон вращающихся (под воздействием кольцевых настильных факелов) потоков дымовых газов.
При работе регулирование производительности нейтрализатора по обезвреживаемым промышленным стокам предусмотрено осуществлять плавно изменением давления топлива перед горелками 5 (в пределах диапазона их регулирования), а также ступенчато, путем включения (отключения) контейнерных секций.
Дымовые газы (продукты полного сгорания топлива и горючих компонентов промышленных стоков) из излучателей 6 отводятся за счет самотяги дымовой трубы 10 через дымовые каналы 8 и поступают в общий газоход 9. Часть теплоты дымовых газов через стенки смежных каналов дымовых газов 8 и воздуха 7 в излучателях 6 передается на нагрев воздуха, подаваемого на горение к горелкам 5. Рекуперативный нагрев воздуха на горение повышает тепловую экономичность нейтрализатора.
Дымовые газы из общего газохода 9 поступают в нижнюю часть дымовой трубы 10 и при закрытом положении дымового шибера 14 поступают в газовый тракт рекуперативного утилизатора 12, из которого по отводящим газоходам 13 отводятся в дымовую трубу 10, в ее среднюю часть, расположенную выше дымового шибера 14. При этом теплота уходящих дымовых газов нейтрализатора утилизируется для нагрева технологических потоков и теплоносителей (подаваемых на теплоутилизатор 12 через штуцер В1 и отводимых через штуцер Г1), а также может использоваться для предварительного нагрева промстоков, подаваемых на термическое обезвреживание. Тем самым обеспечивается повышение тепловой экономичности предлагаемого огневого нейтрализатора или энерготехнологической установки, в состав которой он включен (например, в качестве предтопка установок энерговодоснабжения, регенерации абсорбента, регенерации ингибиторов гидратообразования).
Регулирование теплопроизводительности теплоутилизатора 12 по газовому тракту предусмотрено изменением расхода потока дымовых газов путем изменения положения дымового шибера 14, а также регулированием температуры дымовых газов путем изменения расхода топлива на горелки 5 (при приоритетном обеспечении заданного оптимального температурного режима процесса нейтрализации). При необходимости, при полностью открытом дымовом шибере 14 дымовые газы могут подаваться, минуя теплоутилизатор 12, через дымовую трубу в атмосферу.
При необходимости осуществления очистки дымовых газов от легколетучей пыли, оксидов серы (при нейтрализации серосодержащих промстоков или использования серосодержащего топлива) в поток дымовых газов в средней части дымовой трубы, выше подключения к ней отводящих газоходов 13, предусмотрен ввод через штуцер Е1 жидкого реагента. Реагент подается через форсунку 15 в виде спутного (восходящему потоку дымовых газов) «факела» распыла жидкого реагента. Отработанный реагент, содержащий поглощенные пылевые частицы и оксиды серы, отводится со стенок дымовой трубы в каплеуловитель 16, размещенный над форсункой 15. Из каплеуловителя 16, к которому подключен штуцер Ж1, отработанный реагент, предварительно нагретый уходящими дымовыми газами, может быть отведен на термическую нейтрализацию.
Массообмен между каплями реагента и дымовыми газами обеспечивает предотвращение выноса в атмосферу пылевых частиц и уменьшает концентрацию оксидов серы (при сжигании серосодержащих промстоков и топлива), тем самым повышая экологическую безопасность и тепловую экономичность предлагаемого огневого нейтрализатора.
Необходимо отметить, что предлагаемый спутный потоку дымовых газов распыл жидкого реагента, за счет эжектирования, обеспечивает увеличение тяги дымовой трубы без применения электроприводных тягодутьевых устройств, что повышает энергетическую экономичность предлагаемого нейтрализатора.
В тех случаях, когда на предлагаемом огневом нейтрализаторе утилизируются промстоки, не содержащие легколетучих токсичных компонентов, теплота уходящих дымовых газов нейтрализатора может также дополнительно утилизироваться путем контактного нагрева потока промстоков посредством их предварительной подачи через форсунку 15 и отвода через каплеуловитель 16 на последующее термическое обезвреживание. При этом обеспечивается повышение тепловой экономичности предлагаемого огневого нейтрализатора.
При работе огневого нейтрализатора воздух на горелки 5 поступает за счет самотяги дымовой трубы 10 и инжекции струями топлива в смесителях горелок 5. Рекуперативный нагрев воздуха в воздушных каналах 7, смежных дымовым каналам 8, в излучателях 6 позволяет повысить тепловую экономичность нейтрализатора.
Этому же способствует поступление подогретого воздуха из пространства внутри верхней части контейнерной секции 4, над излучателем 6, в котором предусмотрено устанавливать (до его остывания, перед последующей выгрузкой) оборотный контейнер 3, заполненный остывающими обезвреженными механическими примесями (сухим остатком).
При работе нейтрализатора рабочие контейнеры 2, размещаемые в нижней части контейнерных секций 4, постепенно заполняются сухим остатком. При наполнении их на заданную величину по весу или по уровню средствами блока автоматического управления выдается сигнал оператору о необходимости смены контейнеров 2. Смена контейнеров 2 производится поочередно, с помощью средств механизации (на чертежах не показаны). Для этого поочередно отключается подача промышленных стоков на соответствующую контейнерную секцию 4, а затем, спустя 10…20 минут, производится отключение подачи топлива на горелку 5. Затем пустой оборотный контейнер 3 переустанавливается вниз (под излучатель 6), а заполненный остывающими мехпримесями рабочий контейнер 2 - наверх, над излучателем 6.
На фиг.3 показано промежуточное положение оборотного контейнера 3 наверху контейнерной секции 4 (при открытых распашных дверях 18 и снятой теплоизолированной съемной крышке 19). На фиг.2 показано промежуточное положение пустого оборотного контейнера 3, размещенного на откидной крышке 17 контейнерной секции 4 перед установкой в рабочее положение под излучатель 6.
После замены рабочего контейнера 2, закрытия откидной крышки 17, распашных дверей 18, установки излучателя 6 и съемной крышки 19 в рабочее положение включается подача топлива на горелку 5. При достижении стенки контейнера 2 заданной рабочей температуры включается подача промышленных стоков на соответствующую контейнерную секцию 4.
Непрерывность обезвреживания промышленных стоков в предлагаемом нейтрализаторе, как и в прототипе, обеспечивается тем, что на остальных контейнерных секциях 4, на которых в данный момент времени не производится замена контейнеров 2, процесс термического обезвреживания не прекращается.
Но по сравнению с прототипом за счет двукратного уменьшения занимаемой строительной площади при размещении каждого рабочего 2 и оборотного 3 контейнеров попарно по вертикали в контейнерных секциях 4 существенно сокращаются тепловые потери в окружающую среду наружной поверхностью и повышается тепловая экономичность предлагаемого нейтрализатора промстоков.
Таким образом, предложенный огневой нейтрализатор промышленных стоков с контейнерным удалением мехпримесей соответствует заявленной цели и обеспечивает повышение тепловой и энергетической экономичности нейтрализатора, а также его экологической безопасности.
Огневой нейтрализатор промышленных стоков с контейнерным удалением мехпримесей, содержащий теплоизолированный корпус (1), резервуар для обезвреживаемой жидкости, выполненный из открытых сверху рабочих (2) и оборотных (3) контейнеров, размещенных в контейнерных секциях (4), излучающие горелки (5) с кольцевым настильным факелом, размещенные в излучателях (6), имеющих воздушные каналы (7) и смежные с воздушными каналами дымовые каналы (8), подключенные к общему газоходу (9), соединенному с дымовой трубой (10), патрубки подачи обезвреживаемой жидкости (11), отличающийся тем, что огневой нейтрализатор дополнительно содержит рекуперативный теплоутилизатор (12), подключенный к размещенной на нем дымовой трубе (10), причем отводящие газоходы (13) рекуперативного теплоутилизатора (12) подключены к дымовой трубе выше места установки дымового шибера (14), размещенного в дымовой трубе над подключением к ней общего газохода (9), в дымовой трубе выше подключения к ней отводящих газоходов (13) дополнительно размещены форсунка (15) со спутным восходящему потоку дымовых газов распылом жидкого реагента и каплеуловитель (16) над ней, причем каждый рабочий (2) и оборотный (3) контейнеры попарно по вертикали размещены соответственно под излучателем (6) и сверху над ним в каждой из контейнерных секций (4), размещенных с двух сторон от общего газохода (9), а каждый излучатель (6) имеет возможность перемещения по горизонтали наружу из контейнерной секции (4), воздушные каналы (7) излучателей (6) подключены к верхней части каждой контейнерной секции (4), наружные торцевые стенки контейнерных секций (4) оснащены в нижней части откидными крышками (17), а в верхней части - распашными дверями (18), причем наверху контейнерных секций (4) размещаются теплоизолированные съемные крышки (19) с возможностью подачи атмосферного воздуха в верхнюю часть контейнерных секций (4).
