Способ определения теплоты сгорания сточных вод

 

404006

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз СоветскиМ

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено OI.IV.1971 (№ 1640357/26-25) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 26.Х.1973. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 20.III.1974

М. Кл. G 01п 25!22

Государственный комитет

Совета Министров СССР аа делам изааретений и открытий

УДК 628.54 (088.8) Автор изобретения

М., Н. Бернадинер

Опытно-конструкторское бюро энерготехнологических процессов химической промышленности

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЪ| СГОРАНИЯ

СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к огневому обезвреживанию производственных сточных вод, содержащих горючие (органические и минеральные) примеси, в частности к анализу сточных вод.

Теплота сгорания сточной воды является важнейшей характеристикой, определяющей организацию и конструктивное оформление процесса обезвреживания. Например, при теплоте сгорания сточной воды Яй )2000 ккал/л возможно надежное обезвреживание без подачи в топку дополнительного энергетического

1 топлива. Для сточных вод с Ян )800 ккал/л надежное обезвреживание достигают при совместной подаче сточной воды со вторичным воздухом, необходимым для окисления горючих примесей.

Известен способ определения теплоты сгорания сточных вод, по которому экспериментально определяют окисляемость (химическое потребление кислорода — ХПК) сточной воды бихроматным способом в присутствии катализатора Ag SO4.

Теплоту сгорания сточной:воды рассчитывают по формуле

Qn 3,2 ХПК, а где Ян — теплота сгорания низшая, ккал/л, ХПК вЂ” химическое потребление кислорода сточной водой, г/л.

Однако известный способ имеет недостаточную точность измерения, что обусловлено неполным окислением в жидкой фазе органических веществ. Например, ХПК для бензола

5 составляет лишь 24% от теоретического потребления кислорода из условия образования

СОе и НеО, для циклогексанола — 86%, а для толуола — 27 %.

Кроме того, бихроматным способом невоз10 можно определить теплоту сгорания сточных вод, содержащих элементно-органические иlорючие минеральные примеси. Например, при определении ХПК сточной воды, содержащей натриевые соли органических кислот, факти15 чески анализируется окисляемость органических кислот, так как Ха переходит в сульфат натрия. В то же время в процессе огневого обезвреживания сточных вод натриевые соли органических кислот превращаются в топоч20 ной камере в карбонат натрия.

По другому способу пробу сточной воды предварительно упаривают или высушивают и затем определяют экспериментально высшую теплоту сгорания при помощи калориметриче25 ской бомбы (например, по ГОСТ 147 — 64).

Низшую теплоту сгорания Ян получают, вычитая из высшей теплоту .парообразования воды, содержавшейся в навеске и образовавшейЗО ся в результате сжигания.

404006

Однако при реализации этого способа определения теплоты сгорания сточных вод часть горючих примесей в процессе упаривания или сушки переходит в газовую фазу, что увеличивает погрешность определения. Определение в бомбе теплоты сгорания исходной сточной воды практически неосуществимо вследствие малой калорийности пробы. Для осуществления данного способа на практике необходимо сложное и дорогое оборудование.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Для этого в печи сжигают топливо с избытком воздуха, а не менее 1,2, в отходящие газы вводят в распыленном состоянии анализируемую сточную воду, измеряют содержание кислорода и азота в сухих отходящих газах до и после подачи сточной воды и искомую величину определяют по формуле

Яй = 3500 — (1)

В N2 где Ог и Нг — содержание кислорода и азон н та в сухих отходящих газах до ввода сточной воды, %, Ог и N2 — содержание кислорода и азота в к к сухих отходящих газах при сжигании топлива и полном обезвреживании сточной воды, %, V,— общий расход воздуха на процесс, км /час, G«.,— расход сточной, воды, л/час.

Поскольку полное сжигание топлива проводят с избытком воздуха, а=1,1 — 1,3, содержание остаточного, кислорода в отходящих сухих газах составляет 2 — 5%. После распыливания сточной воды в продукты сгорания топлива капельки воды полностью испаряются, а горючие примеси за счет кислорода окисляются, образуя продукты полного сгорания — СОг, НгО. В зависимости от расхода сточной воды, а также состава и концентрации горючих примесей в ней, переход на подачу сточной воды сопровождается падением концентрации кислорода в сухих отходящих газах на 1 — 4 %.

Теплоту сгорания определяют по формуле

100 Хг 100 6„, где V, выход сухих отходящих газов до впрыска сточной воды, нмз/час, 4400 — расчетный коэффициент, характеризующий отношение количества тепла, приходящегося на 1 нмз расходуемого кислорода воздуха при полном сжигании различных органических соединений.

Например, для ацетона (СНг) гСО:

Vp> — 1,54 нм 1кг, Qll = 6800 ккал/Kl, Он

4400 ннал нм .

1о>

Преобразуя формулу (2) с учетом того, что н 79

> сг — > в н >

> г получим формулу (1).

Таким образом, для определения теплоты сгорания сточной воды необходимо замерить содержание О, и Хг до ее подачи и в процессе обезвреживания общий расход воздуха и рас10 ход сточной воды. Содержание кислорода и азота можно определить при помощи газоанализаторов типа ГХП-З,и ВТИ-2.

С целью исключить присутствие в отходящих газах продуктов неполного сгорания прлмесей сточной воды, температуру на выходе из камеры поддерживают на уровне 1000—

1! 00 С.

Предложенный способ определения теплоты сгорания сточных вод опробован для ряда от20 ходов химической промышленности.

Пример. Определение теплоты сгорания сточной воды производства капролактама, содержащей различные натриевые соли карбоновых и ди карбоновых кислот, циклогексанол, циклогексанон, едкий натр.

При работе камеры сгорания на природном газе устанавливают температуру отходящих газов — .1300 С. При этом расход воздуха равен 30 нмз. Анализ сухих отходящих газов:

СОг = 9>6%; Ог = 3,9%; ЬЬ = 86,5%.

В продукты сгорания топлива впрыскивают сточную воду и, увеличивая расход воды через форсунку, доводят температуру отходящих газов до 1100 С. Расход сточной воды составляет 10 л/час. Анализ сухих дымовых газов в процессе обезвреживания:

СОг — — 11,2; Ог = 1,0%; Иг —— 87>8%.

Теплота сгорания сточной воды Яй =

=350 ккал/л.

45 Предмет изобретения

Способ определения теплоты сгорания сточных вод путем их сжигания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измере50 ния, в печи сжигают топливо с избытком воздуха а не менее 1, 2, в отходящие газы вводят в распыленном состоянии анализируемую сточную воду, измеряют содержание кислорода и азота в сухих отходящих газах до и после

55 подачи сточной воды и искомую величину определяют по формуле

V О, О, н к

Ян — — Зо00 и— яств г г бЭ н н где Ог Иг — содержание кислорода и азота в сухих отходящих газах до ввода сточенной воды„%, Ог, Иг — содержание кислорода и азота в к к б5 сухих отходящих газах при сжи404006

V,— общий расход воздуха на процесс, кмз/час;

G„., — расход сточной воды, л/час. гании топлива и полном обезвреживании сточной воды,, Составитель Г. Слуцкая

Текред 3. Тараненко Корректор Е. Зимина

Редактор А. Зиньковский

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 556/11 Изд. № 189 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5